[發(fā)明專利]用于原電池的由碳纖維增強塑料制成的具有防潮層的殼體，原電池、蓄電池和機動車

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280057601.5
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN104094440B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·韋爾勒;J·費策爾;H·芬克
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M2/02
• 分類號: H01M2/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 鄭立柱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于原電池的殼體，原電池，蓄電池和機動車。

背景技術(shù)

無論是在固定應(yīng)用中，例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，在機動車內(nèi)，例如在混合動力車輛和電動車輛，還是在消費者領(lǐng)域，例如在筆記本電腦和移動電話中，經(jīng)常在安全性，可靠性，性能和使用壽命方面對所使用的蓄電池系統(tǒng)提出較高的要求。

蓄電池-單池的使用壽命的一個重要的參數(shù)是能量密度或電容量，此外由電動機驅(qū)動的車輛的行程長度也取決于電容量。電容量在重量上也可以通過每公斤瓦小時(Wh/kg)表示。

蓄電池-單池的電容量或額定-電容量是由蓄電池-單池的所謂的活性材料決定。例如在鋰離子單池的情況下這是正極中的鋰化的金屬氧化物和負極中的石墨或碳。此外，在單池中所謂的惰性-材料像分離器和電極粘合劑對于單體電池的功能也是必需的。為了優(yōu)化能量密度人們致力于減少惰性的單池-材料部分，其中也包括單池的殼體，以便相應(yīng)地提高能量密度。

尤其地，鋰離子工藝特別適合于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，鋰離子工藝的突出之處體現(xiàn)在能量密度高和自放電極低。鋰離子單池擁有至少一個正電極和負電極(正極和陰極)，能夠可逆地嵌入(Intercalation)或重新脫嵌(Deintercalation)鋰離子(Li+)。第二種具有吸引力的蓄電池-系統(tǒng)是可重復(fù)充電的金屬鋰-系統(tǒng)。在這里負極由鋰-金屬制成和正極活性材料例如以具有層結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物像鋰的二氧化鈷(LiCoO2)為基礎(chǔ)。

為了執(zhí)行鋰離子的嵌入或鋰離子的脫嵌，必需存在電解液成分，所謂的鋰-導(dǎo)電鹽。實際上對于全部當(dāng)前的鋰離子單體電池，無論是在消費者領(lǐng)域(移動電話，MP3-播放器或強大工具)還是在汽車領(lǐng)域(混合動力汽車-HEV)插入式混合動力汽車(PHEV)和電動汽車(EV)中都使用六氟磷酸鋰(LiPF6)作為鋰-導(dǎo)電鹽。所述LiPF6對于潮濕特別活潑，經(jīng)多級水解分裂成氟氫(HF)。

為了防止由于導(dǎo)電鹽的水解分裂產(chǎn)生的潮濕鋰離子單池受到損壞，按照背景技術(shù)使用具有通常為金屬薄膜或金屬片形式的金屬部分的殼體，其中金屬薄膜或金屬片基本上表示對空氣潮濕的阻隔。其中可劃分為所謂的具有薄膜包裝的軟包和硬的，金屬殼體(硬盒)內(nèi)的單池，所述單池通常被設(shè)計為棱形和圓柱體形。所述硬的金屬殼體可以是例如由鋁和通過冷拉深工藝制成。在這個領(lǐng)域中還未顯示使用過塑料，這是因為相對于潮濕塑料通常具有某種穿透性。

但是，與塑料相比，硬盒，例如由鋁或優(yōu)質(zhì)鋼制造的硬盒在體積相同的情況下更重。但是由于追求在單池層面上提高特殊的能量密度，盡可能地減少惰性材料的份額。

此外，按照自然規(guī)律由金屬制成的殼體對外是導(dǎo)電的。能夠例如容易地引起在連接的基礎(chǔ)-單池之間的高壓-蓄電池-系統(tǒng)內(nèi)的電絕緣問題。

在機械作用的情況下，尤其在由碎裂或類似事件造成金屬殼體毀壞這種事故過程中，金屬殼體可能在單池中造成內(nèi)部短路。這可能導(dǎo)致劇烈地變熱，單池打開，單池組件的冒煙，形成火焰或甚至發(fā)生爆炸。例如當(dāng)單池處于充滿電的狀態(tài)的時，尤其要注意觀察。

至于如何降低蓄電池內(nèi)的惰性材料的份額，從DE 10 2008 023 571 A1中已知一種用于固定單池的殼體的殼體薄膜，所述薄膜由聚烯烴或類似材料制成并且在其上面設(shè)置由有機硅化合物制成的防潮層。但是相應(yīng)地設(shè)計的殼體同樣易于受到對損壞和由此導(dǎo)致的危險。

也可以通過并聯(lián)連接或串聯(lián)連接將各個單池連接成蓄電池模塊并再連接成蓄電池組。其中根據(jù)定義一個蓄電池是由至少兩個已連接的單池組成。在以下單池和蓄電池這些概念不會作為同義詞使用。但是相反，蓄電池，蓄電池系統(tǒng)，蓄電池模塊和蓄電池組將繼續(xù)同義地使用。

發(fā)明內(nèi)容

按照本發(fā)明將提供一種用于原電池的殼體，所述殼體由碳纖維增強塑料(CFK)制成并且配置有防潮層。

優(yōu)選地，原電池涉及一種鋰離子電池或可重復(fù)充電的鋰電池，所述電池基于通常使用的活性材料尤其能夠防潮。但是按照本發(fā)明的殼體也可以用于其它電池類型。

專業(yè)人士從背景技術(shù)中已知適用的碳纖維增強塑料。其中優(yōu)選使用熱塑性塑料并且尤其是聚烯烴和尤其優(yōu)選聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)或它們的共聚物。另一種特別優(yōu)選的塑料是聚苯硫醚(PPS)。

專業(yè)人士已知具有相應(yīng)的成型和長度的適用的碳纖維。

所述的碳纖維增強塑料擁有良好的耐熱性，優(yōu)秀的抗化學(xué)性和機械穩(wěn)定性。