[發(fā)明專利]具有熱控開關(guān)的電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380039363.X
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN104603987A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設計）人: K.霍爾;W.施賴貝爾;M.龐佩茨基;S.施托克;S.萊格納;A.高格勒
• 申請（專利權(quán)）人: 大眾汽車瓦爾塔微電池研究有限責任兩合公司
• 主分類號: H01M2/30
• 分類號: H01M2/30;H01M2/34;H01M10/48
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱君;胡莉莉

所描述的發(fā)明涉及一種電池，該電池具有：殼體；至少一個布置在殼體中的單獨電池單元，所述單獨電池單元具有至少一個正電極和至少一個負電極；與所述至少一個正電極相連的正量取極；以及與所述至少一個負電極相連的負量取極，本發(fā)明還涉及一種用來安全運行這種電池的方法。

?“電池”的概念原來意味著多個串聯(lián)連接的原電池單元。然而現(xiàn)在各個原電池單元（單獨電池單元）也經(jīng)常被稱為電池。在原電池單元放電時，進行供應能量的化學反應，該化學反應由兩個相互電耦合但空間上彼此分離的局部反應組成。在氧化過程中，在負電極釋放出電子，從而形成經(jīng)由外部耗電器到正電極的電子流，由所述正電極接收相對應量的電子。因此，在正電極進行還原過程。同時在電池單元內(nèi)形成對應于電極反應的離子流。該離子流通過離子導電的電解質(zhì)得以保證。在次級的電池單元和電池中，該放電反應是可逆的，因此存在如下可能性：逆轉(zhuǎn)在放電時所進行的化學能到電能的轉(zhuǎn)化。

在已知的次級電池單元中，尤其是鋰離子電池單元達到比較高的能量密度，因此在充電和放電過程中鋰離子由一個電極游離到另一個電極的電池單元達到比較高的能量密度。這樣的電池單元尤其適用于便攜式設備、例如筆記本電腦和移動電話中。然而，這些電池單元作為用于機動車的能量來源也特別受關(guān)注。

通常,鋰離子電池的電池單元具有可燃的組成部分，因此例如鋰離子電池單元的電解質(zhì)通常包括有機溶劑、例如乙烯碳酸，作為主要成分。結(jié)合這種電池單元的高能量密度，這意味著不可低估的潛在危險。相應地，必須采取特殊的安全準備，以便于對使用者而言能夠排除危險或者能夠至少使危險保持在最低可能限度。

鋰離子電池單元尤其在機械損壞時或者通過過度充電能夠處于一種關(guān)鍵狀態(tài)，在該狀態(tài)中也許存在火災危險。鋰離子電池單元的過度充電能夠?qū)е陆饘黉嚦练e在負電極表面上以及導致包含在電池單元中的電解質(zhì)的分解。后者或許導致電池單元嚴重的氣體產(chǎn)生。在此，在極端情況下會導致對電池單元周圍殼體的損壞。結(jié)果是濕氣和氧氣可能侵入電池單元，這會形成爆炸性的燃燒。

為了避免這種情況，給鋰離子電池單元配設安全措施是已知的。例如布置合適的線路用來以電子的方式監(jiān)視可充電鋰離子電池單元的運行安全性由DE?101?04?981?A1已知。使用保險絲來提高鋰離子電池的安全性由DE?10?2008?020?912?A1已知。并且由DE?10?2007?020?905?A1可以知道具有放電導體的電池單元，該放電導體布置在薄的塑料膜上并且具有額定的分離點。如果所述膜變形，例如由電池單元氣體產(chǎn)生導致，那么該放電導體就在額定分離點毀壞，由此使電池單元不可逆且持續(xù)地失活。

本發(fā)明基于的任務是提供一種電池，尤其是鋰離子電池，其中實現(xiàn)可靠且簡易的安全解決方案，該安全解決方案考慮到上述問題。

該任務通過具有權(quán)利要求1特征的電池得以解決。具有權(quán)利要求10特征的方法也是本發(fā)明的主題。根據(jù)本發(fā)明的電池的優(yōu)選實施方式在從屬權(quán)利要求2至9中給出。全部權(quán)利要求的文本在此通過參考本說明書的內(nèi)容給出。

根據(jù)本發(fā)明的電池包括至少一個單獨電池單元，所述單獨電池單元具有至少一個正電極和至少一個負電極。優(yōu)選地，該單獨電池單元是基于鋰離子的電池單元。與此對應，根據(jù)本發(fā)明的電池優(yōu)選地是鋰離子電池。根據(jù)本發(fā)明的電池的應用范圍尤其是在機動車領(lǐng)域。對應地，根據(jù)本發(fā)明的電池優(yōu)選是機動車電池。

優(yōu)選地，單獨電池單元以具有正電極/分離器/負電極順序的電極和分離器膜的復合結(jié)構(gòu)形式存在。在此，這些電極優(yōu)選地包括大多以平面構(gòu)成形式存在的金屬集電器。在鋰離子電池中，鋁制的網(wǎng)或者膜，例如鋁制板網(wǎng)或者打孔的鋁膜，優(yōu)選地例如位于正電極側(cè)上。在負電極側(cè)上，使用大多銅制的網(wǎng)或者膜作為集電器。原則上，電池能夠不僅包含由多個平面單獨電池單元組成的電池單元堆疊（堆垛）而且包含卷曲的單獨電池單元（線圈）。

在根據(jù)本發(fā)明的電池中，至少一個單獨電池單元布置在殼體內(nèi)。殼體遮蓋至少一個單獨電池單元以免于其周圍環(huán)境影響并且優(yōu)選地殼體是氣密和液密的。

根據(jù)本發(fā)明的電池具有與至少一個正電極相連的正量取極并且具有與至少一個負電極相連的負量取極。這些量取極用于連接耗電器，因此在電池中存儲的電能在所述的量取極被“量取”。

根據(jù)本發(fā)明的電池的特征尤其在于，該電池包括至少一個熱控開關(guān)，所述熱控開關(guān)在殼體內(nèi)溫度上升超過溫度閾值時，作為溫度引起的膨脹和/或變形的結(jié)果而改變其開關(guān)狀態(tài)并且在此觸發(fā)安全機制，該安全機制抑制溫度進一步上升。

在一優(yōu)選實施方式中，熱控開關(guān)是具有熱控雙金屬元件的熱控雙金屬開關(guān)，所述熱控雙金屬元件在加熱時變形，尤其彎曲。