蓄电器的制作方法

本发明涉及一种蓄电器，其具有多个以串联和/或并联的方式相互电连接的单体电池和多个至少布置在两个单体电池之间的用于降低从有缺陷的单体电池到至少一个相邻的单体电池的热失控扩散风险的热障件。

背景技术：

1、由us2014/0224465 a1公开一种亲水性聚合物热障系统，用于阻止从蓄电器电池模组中的有缺陷的单体电池到无缺陷的单体电池的热失控扩散风险。亲水性聚合物热障系统包括布置在各相应单体电池之间和或许在单体电池与蓄电器壳体之间的热障机构。热障机构的横截面至少与相邻的单体电池一样。热障机构包含足量的吸热材料以吸收由有缺陷的单体电池输出的热。

2、此外，wo 2010/017169 a1描述一种组件，用于抑制在蓄电器的电池模组中的热失控。对此，在成组的一个或多个单体电池之间的物理界面处采用带有水合水凝胶的封壳。水凝胶扩散且吸收由单体电池在电池故障时所释放的热能。在单体电池极端过热期间，由水凝胶积蓄的水进行相变且蒸发，由此吸收较大量的热能并且防止相邻电池的热失控。

技术实现思路

1、本发明的任务是指明一种蓄电器和蓄电器的用途。

2、根据本发明，该任务通过一种具有如权利要求1所述的特征的蓄电器来完成。

3、本发明的有利设计是从属权利要求的主题。

4、蓄电器包括多个按电串联和/或电并联的方式相互连接的单体电池和多个至少布置在两个单体电池之间的用于降低从有缺陷的单体电池到至少一个相邻的单体电池的热失控扩散风险的热障件。根据本发明，各自热障件具有一个或两个可压缩的用于补偿各自相邻的单体电池的体积变化的外层和与可压缩的外层相邻布置的或布置在两个可压缩的外层之间的不可压缩的层。

5、借助如此形成的热障件可以显著提高蓄电器的与热失控相关的安全性。另外，热障件因为所述一个或两个可压缩的用于补偿各自相邻的单体电池的体积变化的外层而设计成补偿单体电池的体积变化，故不需要附加的夹紧垫等。由此可以减少蓄电器组成部件的数量，由此可以降低安装支出并获得成本节约。

6、因此，该热障件就特性而言融合了体积补偿所需的可压缩性与关于防止从有缺陷的单体电池到相邻的单体电池的热失控扩散的安全性。

7、蓄电器的相邻的单体电池可以借助各自热障件被电绝缘(但在此，电绝缘也可以通过其它元件(电池绝缘)来实现)，其中，借助热障件可以就周期性且不可逆的电池厚度增大而予以补偿，并且可以降低在单体电池过热、即热失控的情况下的链式反应的危险。

8、在热障件的一个设计中，不可压缩的层包括带有作为填料的水凝胶的载体基材，其中，该不可压缩的层被罩壳、即封壳包围。封壳可以设计成不透水蒸汽的和/或气密的。在此，该填料可基本上顺利地被加入载体基材中。该填料的特点尤其是在其分解和/或相变时有较高的比吸能性并且在不透水蒸汽的/气密的封壳中长久稳定。

9、载体基材和水凝胶的组合作为热障造成相对有效地将相邻单体电池的内部温度限制到低于相邻单体电池和蓄电器的其它单体电池发生热失控所需的危险极限温度。由此基本上禁止传播并且将故障情况限制到一个单体电池。

10、因为不可压缩的层设计为硬质层，故即便在有机械力作用于不可压缩的层时也可以基本上排除填料(即水凝胶)被挤出的危险。

11、蓄电器的一个改进方案规定将载体基材设计为格栅结构和/或蜂窝结构。热障件的热性能一方面由格栅结构和/或蜂窝结构且另一方面主要由填料决定。

12、在热失控过程中且尤其在吸热反应结束后，不可压缩的层的格栅结构和/或蜂窝结构保持在有缺陷的单体电池与相邻的完好无损的单体电池之间的间距，使得从有缺陷的单体电池至相邻的单体电池的热能传输可被最小化。在此，格栅结构和/或蜂窝结构内的环境空气用作绝热体。

13、包围包含有水凝胶的载体基材的封壳在一个实施例中被设计成不透气。在此，封壳不透蒸气且用作蒸气隔断，因此封壳被设计成长期气密且因此不会有气体扩散穿过封壳。

14、在另一实施例中，封壳由尤其具有不同密度的聚乙烯膜构成和/或涂覆铝箔构成。借助封壳和载体基材的稳固性而做到了：加入到载体基材中的填料在格栅结构和/或蜂窝结构的对应腔室内近乎完全蒸发。

15、载体基材连同水凝胶一起被焊入/封入封壳中，使得封壳设计为气密的，并且载体基材的腔室连带所加入的填料被彼此分开。由于封壳被焊接且封壳设计为气密，故可以基本上避免水凝胶(即填料)或自其释放的水蒸汽的逸出。

16、在一个可能改进方案中，封壳具有预设断裂点，故罩壳、即封壳根据需要可被打开。例如封壳可以借助预设断裂点被打开以将附加的或替代的填料填入腔室。

17、各自外层在热障件的另一个实施例中包括聚氨酯泡沫材料，其被粘接到不可压缩的层。在此如此选择聚氨酯泡沫材料，即，其弹性变形以补偿例如由老化引起的电池厚度增大。各自单体电池的与充电状态相关的体积变化也可以借助外层被补偿。借助可弹性变形的包含聚氨酯泡沫材料的外层可以将压力均匀分布到相邻的单体电池上，由此可以基本上防止由单体电池的点状负荷引起的加速老化。

18、替代地或附加地，不可压缩的层可以覆有夹紧垫和/或可发泡的材料以形成外层。该材料可以是可发泡的硅氧烷、可发泡的聚氨酯材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤网、海绵橡胶、聚乙烯泡沫等。

19、另外，在热障件的另一个可能实施方式中，在至少一个外层与不可压缩的层之间布置导热中间层。尤其是，导热的中间层由比较稳固的材料构成，故可基本上防止各自外层的可压缩材料压入不可压缩的层中。例如导热层由玻璃、碳纤维板和/或碳纤维膜构成。

技术特征：

1.一种蓄电器(3)，具有多个按串联和/或并联的方式相互电连接的单体电池(2)和多个至少布置在两个单体电池(2)之间的用于降低从有缺陷的单体电池(2)到至少一个相邻的单体电池(2)的热失控扩散风险的热障件(1)，

2.根据权利要求1所述的蓄电器(3)，其特征是，该不可压缩的层(3)包括包含作为填料的水凝胶的载体基材且被封壳包围。

3.根据权利要求2所述的蓄电器(3)，其特征是，该载体基材设计为格栅结构和/或蜂窝结构。

4.根据权利要求2或3所述的蓄电器(3)，其特征是，该封壳设计为不透气。

5.根据权利要求2至4之一所述的蓄电器(3)，其特征是，该封壳由聚乙烯膜和/或涂覆铝箔构成。

6.根据权利要求2至5之一所述的蓄电器(3)，其特征是，该包含水凝胶的载体基材被焊入该封壳中。

7.根据权利要求2至6之一所述的蓄电器(3)，其特征是，该封壳具有预设断裂点。

8.根据前述权利要求之一所述的蓄电器(3)，其特征是，各自外层(s1)包括聚氨酯泡沫材料，其被粘接到该不可压缩的层(s3)上。

9.根据前述权利要求之一所述的蓄电器(3)，其特征是，在至少一个外层(s1)与该不可压缩的层(s3)之间布置导热的中间层(s2)。

10.根据权利要求9所述的蓄电器(3)，其特征是，利用该中间层(s2)能在关于该热障件(1)的平面内将热传导向设于电池模块旁的散热件。

11.根据前述权利要求之一所述的蓄电器(3)，其特征是，该热障件(1)设计为电绝缘。

技术总结
本发明涉及一种蓄电器(3)，它具有多个以串联和/或并联的方式相互电连接的单体电池(2)和多个至少布置在两个单体电池(2)之间的用于降低从有缺陷的单体电池(2)到至少一个相邻的单体电池(2)的热失控扩散风险的热障件(1)。本发明规定，各自热障件(1)具有一个或两个可压缩的外层(S1)和与一个可压缩的外层(S1)相邻布置的或布置在两个可压缩的外层(S1)之间的不可压缩的层(S3)。

技术研发人员：B·弗里斯,H·多林,M·鲍尔,D·贝彻,O·博斯
受保护的技术使用者：梅赛德斯-奔驰集团股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15