具有指示剂的电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池系统以及一种电池壳体、电池模块、模块壳体、电池电芯、电芯壳体、排气管路、软管接头、气体处理装置和排气系统。
【背景技术】
[0002]在电的、机械的或热的过度使用时，例如在过度充电、或者壳体的损坏时或者在例如与金属物体无意的内部或外部短路时，锂离子电芯可能或多或少发生剧烈升温。
[0003]为了以受控的方式释放在电芯中的压力上升，当今的锂离子电芯具有破裂膜片。
[0004]在此，可能包含电解质成分的液体、或者蒸气或者气体可能从锂离子电芯中离开。
[0005]通过例如由于湿气、泄漏电流等引起的破裂膜片或壳体的腐蚀或简单的机械损坏，也可能导致电解质漏出，然而这仅仅可缓慢地通过电芯电压下降和内电阻升高获知。
[0006]在此，特别是氟化氢(HF)可能漏出并且可能导致系统的进一步腐蚀。
[0007]为了导出气体，电池系统可配备有排气系统，气体可通过该排气系统收集并且从电池壳体中向外被导出。
[0008]文献JP 2009-087900 A和JP 2005-251597 A描述了一种配备有酸基指示试纸的锂离子电芯。
[0009]文献US 5，399，445描述了一种用于金属空气电池的泄漏指示剂。
【发明内容】
[0010]本发明涉及一种电池系统。该电池系统特别是可包括具有至少两个可布置或布置在其中的电池模块的电池壳体。在此，电池模块特别是可分别具有一个模块壳体，该模块壳体具有至少两个布置或可布置在其中的电池电芯。在此，电池电芯特别是可分别具有一个电芯壳体。
[0011]此外，电池系统在此特别是可具有排气系统。在此，模块壳体特别是可分别包括模块排气开口。在此，电池壳体特别是可包括电池排气开口。
[0012]在排气系统中，模块排气开口特别地可通过至少一个排气管路、特别是至少两个或更多个排气管路与或与电池排气开口相连接。在此，排气系统特别是配备有用于探测至少一种可从电池电芯漏出的物质的化学指示剂。
[0013]该化学指示剂特别是可通过颜色变化显示对于可漏出的物质或待探测的可漏出的物质的漏出的探测。
[0014]例如，可能从电池电芯中漏出的是未分解的电介质成分、例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)，或者可燃的分解产物、例如一氧化碳(CO)、氢气(H2)或者甲烷(CH4)，或者导电盐分解产物、例如氟化氢(HF)，或含磷的化合物、例如三氟氧磷(POF3)。
[0015]因此，例如化学指示剂可设计成用于探测至少一种选自由以下组成的组的物质:导电盐分解产物、例如氟化氢(HF)或氟酸，和/或含磷的化合物、例如三氟氧磷(POF3)，电介质溶剂、例如有机碳酸酯、例如碳酸二甲酯(DMC)和/或碳酸乙烯酯(EC)，和/或醚类，和/或电介质溶剂分解产物、例如一氧化碳(CO)、氢气(H2)和/或者甲烷(CH4)。如果与待探测的可漏出的物质、例如氟化氢(HF)或氟酸发生反应，指示剂特别是可变色。通过颜色变化，指示剂可显示物质的漏出(并且进而例如示显示电介质的漏出)。
[0016]通过在排气系统中模块排气开口通过排气管路与电池排气开口连接或可连接，在电池电芯放气的情况中被释放的物质有利地可以有目的地从电池系统中向外被导出并且以这种方式保护电池系统的组件例如不受腐蚀。通过排气系统在此特别是配备有用于探测至少一种可从电池电芯中漏出的物质的化学指示剂，在电池电芯放气的情况中被释放的物质有利地可在本地被探测到。这又实现能以简单的方式快速地且准确地从视觉上确定受损的电池模块和/或受损的电池电芯的位置，这又实现，用功能正常的电池模块更换受损的电池模块或用功能正常的电池电芯更换受损的电池电芯，并且以这种方式简单地且节省成本地使电池系统再次投入使用。在此，排气管路有利地显著简化了位置确定。
[0017]由于电动车电池和其它大型电池的成本非常高，在此更换电池的单个受损的子单元是特别有利的。指示剂系统在此有利地可显著缩短故障查找进而缩短修理时间。
[0018]有利地，通过指示剂特别是可在早期、且特别是在不拆卸电池系统、例如不打开电池壳体和/或模块、确切地说模块壳体的情况下探测极小的不密封性，该不密封性例如通过刚开始的腐蚀或小的机械损坏引起并且在没有指示剂的情况下难以探测。
[0019]通过更换受损的子单元，在此有利地可在长的时间范围内以相对低的成本维护电池系统，这特别是在大型电池中是特别有利的。
[0020]此外，指示剂系统有利地也可应用在安全测试和过度使用测试中。
[0021]特别是，在排气系统中，模块排气开口(模块的排出开口)和/或至少一个排气管路和/或电池排气开口(电池系统的排出开口)分别配备有化学指示剂。在此，指示剂部位的数量和位置可变化。
[0022]在对也可被称为电池组的电池系统进行控制时，首先可控制电池排气开口的化学指示剂。之后，通过控制排气软管和/或特别是各个模块的模块排气开口的化学指示剂，可进一步限定故障部位。随后，在修理情况中可更换单个模块或如有可能更换电芯。
[0023]电池排气开口特别是可通过可从内部打开的、从外部封闭的阀来封闭。在此，该阀可为简单的在软管中形成的阀。由此，电池系统或其排气系统有利地可向外被封闭并且由此避免由于在电池系统外部环境中的物质、例如酸引起不期望的化学指示剂变化。由此，该阀有利地实现，特别是从外部如下进行控制，即是否随着物质漏出进行排气或者是否仅仅例如通过机械干预打开排气系统的阀。
[0024]在一个实施方式的范围中，化学指示剂为酸性指示剂。特别是，化学指示剂可设计成用于探测导电盐-分解产物、电解质溶剂和/或电解质溶剂分解产物(例如氟化氢或氟酸/氟氢酸)的H3O+离子。特别是，化学指示剂可为用于氟化氢或氟酸/氟氢酸的指示剂。由此有利地，可以简单的方式探测氟化氢。探测氟化氢是特别有利的，因为在例如由于腐蚀或轻微的机械的破裂膜片损坏或壳体损坏(其例如由于湿气、泄漏电流等引起)引起的很小的不密封性时已经可能出现氟化氢，并且由此可实现早期识别故障并且由此早期更换故障构件。此外，通过早期探测氟化氢泄漏，有利地可避免与氟化氢相关的腐蚀后续损坏。
[0025]例如，化学指示剂为此可以包括或可以是石蕊和/或溴百里酚蓝。
[0026]化学指示剂特别是可布置或构造在排气系统中。
[0027]电池系统、确切地说电池系统的排气系统特别是可包括至少一个塑料件和/或至少一个覆层和/或至少一个塑料层，其配备有用于探测至少一种可从电池电芯中泄漏的物质的化学指示剂。
[0028]例如，电池系统、确切地说排气系统可包括至少一个例如由塑料材料制成的排气管路，其配备有用于探测至少一种可从电池电芯中泄漏的物质的化学指示剂。
[0029]例如，电池系统、确切地说排气系统可包括至少一个塑料件和/或至少一个覆层和/或至少一个塑料层，其包含用于探测至少一种可从电池电芯中泄漏的物质的化学指示剂。
[0030]在一个实施方式的范围中，至少一个排气管路配备有化学指示剂。特别是，至少两个或更多个排气管路配备有化学指示剂。
[0031]至少一个排气管路不仅可由透明的材料而且可由不透明的材料构成。特别是，至少一个排气管路可由透明的材料构成。至少一个排气管路例如可由特别是透明的或不透明的塑料材料构成。例如，至少一个排气管路可构造成塑料管和/或塑料软管。在一个特殊的设计方案的范围中，至少一个排气管路是排气软管。
[0032]化学指示剂例如布置或可布置在至少一个排气管路中、特别是至少一个排气软管中。例如，化学指示剂在此可构造成指示剂条带或覆层。
[0033]因此，在另一实施方式的范围中，为至少一个指示剂条带、例如试纸或指示剂膜的形式的化学指示剂被引入或可被引入至少一个排气管路中、特别是至少一个排气软管中。由此，电池系统有利地可以简单的且特别适宜的方式配备有化学指示剂。此外，由此在出现变化的情况中，可以简单的且成本适宜的方式更换化学指示剂。例如，指示剂条带可通过与氟化氢或氟酸反应而变色。
[0034]特别是，电池系统可包括多个指示剂条带，其被引入或可被引入不同的排气管路、特别是排气软管中。例如，指示剂条带在例如模块排气覆盖部的模块排气开口处(其上联接或可联接有排气管路、例如排气软管)被引入且如有可能安装到相应的排气管路、例如排气软管的内部中。只要至少一个排气管路的材料是透明的，则布置在其中的例如为试纸形式的指示剂条带有利地可良好地被读出。
[0035]例如，对于实验室领域，为了探测酸，可使用可购买的试纸用作指示剂条带，其通过颜色变化示出与酸、例如氟化氢的H3O+离子的反应。
[0036]例如，至少一个指示剂条带作为纵向条带可布置或布置在至少一个排气管路、例如排气软管中。由此，指示剂条带有利地可特别简单地被引入排气管路中。
[0037]然而，至少一个指示剂条带也作能够为卷起的条带布置或可布置在至少一个排气管路、例如排气软管中。由此，指示剂条带有利地可均匀地固定，这例如在基本上垂直取向的排气管路或排气软管中是有利的。
[0038]此外附加地，至少一个指示剂条带可以固定、例如粘接在至少一个排气管路、特别是至少一个排气软管的内部中。由此，可防止指示剂条带的滑动。
[0039]在另一实施方式的范围中，至少一个排气管路、特别是至少一个排气软管的内侧设有包含化学指示剂的层或覆层。至少一个排气管路、特别是至少一个排气软管内侧可特别地直接涂覆有化学指示剂。
[0040]由此，电池系统可以有利地以特别简单的方式配备有化学指示剂。然而，如有可能，包含化学指示剂的层或覆层也可为塑料层或塑料覆层。
[0041]在另一实施方式的范围中，至少一个排气管路的材料包含化学指示剂。特别是，至少一个排气软管可包含化学指示剂。由此，电池系统可以有利地以特别简单的方式配备有化学指示剂。此外，这实现了排气管路也由不透明的材料