电池系统的气体清洁单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于蓄能器系统的气体清洁单元以及一种相应的蓄能器系统。
【背景技术】
[0002]在锂单电池的受损情况下，单电池会出现脱气。在这种情况下，会有气体从单电池中排出或释放出来，这种气体可以含有一些组分，这些组分有时可以轻易地点燃、有害于环境、危及健康和/或有毒。
[0003]已知的是，在电池组中利用脱气机构以管道方式引导这种气体，或者将其从电池组中排出。
[0004]文献DE 10 2009 000 660 A1记载了一种电池模块，其带有用于引出气体和蒸汽的机构，该机构设有用于把有毒的和/或有害于环境的物质从气体和蒸汽中分离出去的吸附剂。
[0005]文献DE 10 2010 051 014 A1描述了一种用于蓄存电能的装置，其带有包围至少一个蓄电池单体的壳体。在该壳体中有至少一种化学物质，这种物质与可能从蓄电池单体中排出的危害性物质反应成非危害性的化合物或元素，和/或它们的反应促成了非危害性的化合物或元素。
【发明内容】
[0006]本发明的主题是一种用于蓄能器系统的气体清洁单元，其包括带有内腔的容器、用于把可从蓄能器排出的气体的气体流引入到容器的内腔中的气体入口和用于把气体流从容器的内腔引出的气体出口，其中，容器的内腔包括用于分离可排出的气体的至少一种组分的至少一种分离机构，其中，在容器的内腔中设置有至少一种表面增大结构。
[0007]分离机构尤其可以是一种用来把可排出的气体的至少一种组分从该气体中分离出去的机构。这种分离在此例如可以按下述方式进行:利用分离机构把至少一种组分通过化学反应转化成另一种物质，和/或使得至少一种组分物理地例如以溶解在和/或消散在液体中的形式从可排出的气体中分离出去。在此，分离机构例如可以包括至少一种化学的化合物和/或至少一种化学元素，借此使得所述至少一种组分可通过化学反应转化为另一种物质，和/或借此使得所述至少一种组分可物理地例如以溶解在和/或消散在液体中的形式从可排出的气体中分离出去。
[0008]表面增大结构尤其可以是一种构件，其-相对于无表面增大结构的容器内腔表面-增大单位容器内腔容积的被气体流过的表面。
[0009]至少一种表面增大结构因而尤其可以构造成构件的形式。
[0010]气体尤其既可以是一种气体，又可以是一种气体混合物，其有时也可以含有液态的和/或固态的组分，例如也可以称为蒸汽。
[0011]蓄能器系统尤其可以是电池系统例如电池组。电池系统在此尤其可以是基于二次或一次的特别是二次的电池单体的系统。基于二次电池单体的系统即所谓的蓄电池，在此尤其也可以称为蓄电池系统。蓄能器系统或电池系统例如可以是比如用于混合动力车辆或电动车辆的牵引电池、(其它)移动式电池系统例如(其它)车辆电池或比如用于光伏设备的静止式电池系统(蓄电池系统)。蓄能器系统或电池系统尤其可以是包括锂二次单电池的锂电池系统。
[0012]在有些情况下，例如在单电池受损情况下，在蓄能器系统比如锂电池系统中会发生脱气过程，其中，会排出一种气体，这种气体可以含有一种或多种对人类和/或环境有危害的组分，例如有害的比如易于点燃的、有害于环境的、危及健康的和/或有毒的组分。
[0013]在锂单电池例如锂离子单电池或锂-金属-单电池的情况下，其特别是带有含氟的电解质和/或连接材料例如六氟磷酸锂(LiPF6)作为导电盐和/或聚偏氟乙烯(PVdF)作为连接剂，可排出的气体例如可以含有一种或多种含氟的组分，比如氢氟酸(HF)、碳酰氟(C0F2)、四氟甲烷(CF4)、六氟乙烷(F116、C2F6)和/或一种或多种有机组分比如甲烷(CH4)、乙烷(C2F6)、乙烯(C2H4)、丙烷、丙烯、η-丁烷、苯、甲醛(HCH0)、乙醛、醋酸、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯和/或一种或多种无机组分比如磷化氢(ΡΗ3)、氢(?)、一氧化碳(C0)、二氧化碳(C02)、一氧化氮(N0)、二氧化氮(N02)和/或一氧化二氮(N20)。在此，含氟的化合物比如氢氟酸(HF)例如在毒性方面尤为并非所愿。有机组分-例如在点燃性方面-是并非所愿的。
[0014]利用气体清洁单元可以有利地保护处于蓄能器系统环境下的人们免于接触可排出的气体的危害性组分，例如有害的比如有害于环境的、危及健康的、有毒的和/或易于点燃的组分。例如可以利用气体清洁单元来防止可排出的气体的组分进入到车辆客舱内，和/或进入到车辆周围空间比如车库例如地下车库中。这在封闭式建筑物比如地下车库或住宅车库中可以尤为有利，在封闭式建筑物情况下，相关空间内的气体浓度不能充分挥发。
[0015]利用分离机构，在此尤其可以把可排出的气体的至少一种危害性的组分例如有害的或危险的比如有害于环境的和/或危及健康的和/或有毒的和/或易于点燃的组分从该气体中分离出去。特别是可以把至少一个分离机构设计用来分离可排出的气体的至少一种危害性的组分例如有害的或危险的比如有害于环境的和/或危及健康的和/或有毒的和/或易于点燃的组分。可排出的气体因而可以利用气体清洁单元被清除掉所述至少一种特别是危害性的组分，并保护人类以及环境免受其害。
[0016]利用构件形式的表面增大结构，可以有利地增大气体清洁单元内腔中的表面，从而可排出的气体在流经气体清洁单元时到达尽可能大的表面。在此，利用通过表面增大结构增大的表面，一方面可以增大气体与分离机构之间的接触面，由此增强分离机构的分离效果。另一方面，利用通过表面增大结构增大的表面可以降低气体流的流速，有时可以延长流动路径，并以这种方式延长可排出的气体在气体清洁单元中的滞留时间，因而延长气体与分离机构相互作用的时间，由此进一步提高分离机构的效率。由于提高了分离机构的效率，也可以有利地进一步提高在蓄能器系统周围的特别是对人类和环境的安全性。还可以利用构件形式的表面增大结构提高气体清洁单元的和/或分离机构的机械稳定性，由此例如延长其使用时间。构件形式的表面增大结构还可以有利地采用简单的方式来制造，例如采用喷射技术和/或浇注技术和/或变型技术来制造。
[0017]把气体清洁单元设计成特别是紧凑的或封闭的单元，这还提供了如下优点:由此可以设计多种不同的蓄能器系统，和/或可以在蓄能器系统中或上或与其相邻地把气体清洁单元安装在不同的位置。在此，气体清洁单元也提供了给蓄能器系统事后装配气体清洁单元的可能性。还可以通过单元式设计来更换气体清洁单元。这有利地提供了如下可能性:例如在单电池出现受损情况且清洁所排出的气体之后，和/或在分离机构例如经过长期使用而降级的情况下，和/或在有缺陷的情况下，和/或为了更换和/或维护和/或回收，所述气体清洁单元以简单的方式用一个新的气体清洁单元予以更换，并以这种方式改善蓄能器系统的耐久性。
[0018]总之，气体清洁单元因而有利地提高了蓄能器系统的安全性，以及特别是在其使用和制造方面提高了灵活性。
[0019]对至少一个表面增大结构的合适的构造设计例如可以是，设计成分隔壁的形式、设计成伸入到容器内腔中的结构的形式、或者设计成开口毛孔的泡沫的形式。
[0020]根据一种实施方式，在容器内腔中设置有至少一个特别是使得气体流转向的表面增大结构，利用该表面增大结构使得气体流的流向至少转向一次。按照它的一种特殊的设计，在容器内腔中设置有至少一个(使得气体流转向的)表面增大结构，利用该表面增大结构使得气体流蜿蜒地转向。例如可以在容器内腔中设置有至少两个(使得气体流转向的)表面增大结构，利用这些表面增大结构使得气体流蜿蜒地转向。由此可以有利地增大气体与分离机构之间的接触面，并特别是通过降低气体流的流速和/或通过延长气体流的流动路径来延长气体与分离机构相互作用的时间，由此提高分离机构的效率。至少一个(使得气体流转向的)表面增大结构尤其可以设计成引导气体流的例如气密的或透气的分隔壁的形式。
[0021]按照另一种替代的或附加的实施方式，在容器内腔中设置有至少一个特别是使得气体流分开的表面增大结构，利用该表面增大结构使得气体流分成两个或多个部分气体流。这样也可以有利地增大气体与分离机构之间的接触面，并特别是通过降低气体流的流速来延长气体与分离机构相互作用的时间，由此提高分离机构的效率。至少一个(使得气体流分开的)表面增大结构尤其也可以设计成引导气体流的例如气密的或透气的分隔壁的