一种用于蓄电池单元的保护机制制造技术

技术编号:10425339 阅读:128 留言:0更新日期:2014-09-12 15:44
本发明专利技术涉及一种蓄电池单元,其包括具有激活的层(28)的电极装置(12),该激活的层具有至少一个涂层的正的电极层(18)和至少一个涂层的负的电极层(20),在至少一个涂层的正的电极层(18)和至少一个涂层的负的电极层(20)之间设置有至少一个隔离层(22),其中,该电极装置(12)被设置在壳体(14、14.1、14.2、14.3)之中并且该电极装置(12)附加地包括至少一个未激活的层(30),该未激活的层包括至少一个绝缘层(26),该至少一个绝缘层含有至少一种高熔点的聚合物、至少一种陶器(32)或者其组合。此外,本发明专利技术涉及一种具有至少两个这样的蓄电池单元的蓄电池模块以及一种装备有至少一个这样的蓄电池单元的车辆。

【技术实现步骤摘要】
—种用于蓄电池单元的保护机制
本专利技术涉及一种蓄电池单元,其包括具有至少一个涂层的正的电极层和至少一个涂层的负的电极层的电极装置,在至少一个涂层的正的电极层和至少一个涂层的负的电极层之间设置有至少一个隔离层。此外,本专利技术涉及一种具有至少两个这样的蓄电池单元的蓄电池模块以及一种装备有至少一个这样的蓄电池单元的车辆。
技术介绍
可重复充电的蓄电池单元,亦被称作次级单元或者蓄能器单元,通常以直流的单元的形式来实施,其被用作电化学能量存储器和能量转换器。其中,此类的蓄电池单元以蓄电池组或者蓄电池模块的形式被用在用于乘客交通服务的混合动力车辆和电动车辆中,该蓄电池组或者蓄电池模块包括多个串联或者并联连接的电化学蓄电池单元。为了驱动该类车辆将越来越多地使用锂离子蓄电池单元,其中,电极将借助于活性物质加以涂层,从而使得锂离子可逆地在嵌入时被存储或者在脱嵌时被释放。在现有技术之中已知了不同的蓄电池单元。由US2008/010796A1中已知了一种蓄电池单元,其中,电极和安置于其间的隔离层以卷绕的配置来存在。为了接触该蓄电池单元而在相应的电极和外置的端子之间设置集电极。特别是将此类的蓄电池单元应用于用于车辆乘客交通服务的车辆中时,安全技术方面扮演了至关重要的角色。所以例如蓄电池单元的电极装置内的短路可能导致过热并且由此引起蓄电池单元的点燃。因此,防火和消防是特别重要的安全方面,应该持续改进。为了阻止此类的反应,通常在锂离子蓄电池单元中设置保护装置,例如二极管、熔断丝或者在单元的壳体中设置适当的突破口,由此在单元内出现气体过压时实现可控的开口,以便释放气体。由DE102011008792A1已知了一种蓄电池,其包括多个电化学的能量存储器。在这些能量存储器之间设置由分离元件并且被设计用于在存在或者出现确定的前提时从分离元件之中能够放出阻燃材料或者灭活介质。该机制能够在此通过控制装置的信号或者可能通过在该分离元件处的温度上升来触发。该已知的保护装置的缺点在于,即首先该机制必须在该保护装置被激活之前就被触发。由此能够引起在出发该保护措施时的延时或者该机制在最糟糕的情况下将出毛病。缘于该风险,从中尤其是在机动车中对于驾驶员和乘客来说可以得出:存在持续不断的利益,即尽可能可靠地并且简单地设置此类的保护机制。
技术实现思路
依据本专利技术提出了一种具有电极装置的蓄电池单元,其包括具有激活的层的电极装置,所述激活的层具有至少一个涂层的正的电极层和至少一个涂层的负的电极层,在所述至少一个涂层的正的电极层和所述至少一个涂层的负的电极层之间设置有至少一个隔离层,其中,所述电极装置被设置在壳体之中,其中,所述电极装置附加地包括至少一个未激活的层,所述未激活的层包括至少一个绝缘层,所述至少一个绝缘层含有至少一种高熔点的聚合物、至少一种陶器或者其组合。在本专利技术的范围内的蓄电池单元描绘了一种次级单元,其被构建为可再充电的电化学单元。此类的单元还被熟知为概念蓄能器单元并且能够存储电能量,其尤其是被用于驱动电动车辆或者混合动力车辆。其中,混合动力车辆与纯电驱动的电动车辆的区别在于其包括基于燃料燃烧的额外的驱动总成。依据本专利技术的蓄电池单元的电极装置能够以不同的配置来实施。特别地,电极装置能够卷绕或者堆叠。在堆叠的配置中,电极层和其间设置的隔离层堆叠。在卷绕单元时也被描述为包卷法,电极层和其间设置的隔离层卷绕成卷。其中,特别地,电极层和隔离层由弹性材料制成,以便实现该卷绕。电极装置的激活的层包括至少一个涂层的正的电极层和至少一个涂层的负的电极层,它们能够作为导电膜或者导电板借助于活性物质加以涂层。其中,膜能够具有5至20 μ m的厚度,优选为7至12 μ m的厚度并且尤其是适于卷绕的电极装置。板则能够具有5至20 μ m的厚度,优选为10至15 μ m的厚度并且尤其是适于堆叠的电极装置。在此,借助于其来涂层所述板或者膜的所述活性物质提供相应的属性,以便将电极层设置为确定的离子的受体或者施主。涂层的膜能够具有75至200 μ m的厚度。涂层的板则能够具有75至200 μ m的厚度。在一个优选的实施形式之中,所述蓄电池单元被实施为锂离子蓄电池单元。其中,所述活性物质为针对锂离子的受体或者施主。所以,所述涂层的正的电极层提供一种介质,在该介质之中带正电荷的锂离子能够在蓄电池放电时嵌入到其中。所述正的电极层(阴极)能够例如包括铝膜,其借助于以活性物质来加以涂层,例如锂金属氧化物、钒氧化物、橄榄石和可再充电的锂氧化物。其中,铝膜能够例如具有5至20 μ m的厚度,优选为10至15 μ m的厚度。而涂层的铝膜能够具有75至200 μ m的厚度。涂层的铝板能够具有75至250 μ m的厚度。此类的涂层包含过渡金属氧化物(LiM02、M=Co, N1、Fe、Mn、Al)、锂氧化钴(LiCo204)、锂磷酸铁(LiFePO4)或者锂锰氧化物(LiMn04)、裡-镇-钻-猛氧化物。与之相反地,所述负的电极层(阳极)能够提供带正电荷的锂离子并且能够例如包括铜膜,其借助于诸如锂、石墨、锂合金材料或者金属间化合物的活性材料加以涂层。其中,所述铜膜能够具有5至20 μ m的厚度,优选为7至12 μ m的厚度。所述涂层的铜膜能够具有75至200 μ m的厚度。涂层的铜板能够具有75至250 μ m的厚度。优选地,所述负的电极层包括借助于石墨涂层的铜膜。例如,所述负的电极层能够通过具有5至20 μ m的厚度优选地具有8至10 μ m的厚度的铜膜来实施,该铜膜借助于10至200 μ m的厚度优选地具有50至150 μ m的厚度的石墨层来加以涂层。附加地,所述负的电极层借助于I至15 μ m的厚度优选地具有3至10 μ m的厚度特别优选地具有4至5 μ m的厚度的陶器层来加以涂层。在本专利技术的范围内的未激活的层描述了这样的一种层,其包括至少一个导电的材料层并且在蓄电池单元的区域内无离子尤其是锂离子嵌入或者脱嵌。因此,所述未激活的层并未涉及能量存储或者能量供给,而是如此地设计,即在所述蓄电池单元内出现短路反应时在所述未激活的层上把电流引开。所以,所述蓄电池单元能够转变入安全的状态之下,例如能够避免所述蓄电池单元的过热。附加地,具有未激活的层的电极装置能够包括至少一个绝缘层,其尤其是用于单个的材料层和/或所述壳体的绝缘。所述绝缘层能够贴附于所述未激活的层的材料层或者所述壳体上或者被卷绕在所述卷绕配置之中。为了进一步阻止短路反应并且抑制所述蓄电池单元的过热,所述绝缘层包括至少一个高熔点的聚合物、陶器或者其组合。在此,高熔点的聚合物描述了其熔点温度>150°,优选地>200°的聚合物。在一个实施形式之中,所述绝缘层包括至少一个从以下组中选出的高熔点的聚合物,所述组由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚磺、聚醚砜、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚苯硫醚、氟系聚合物和基于有机硅的聚合物组成。合适的氟系聚合物例如为全氟烷氧基树脂、聚四氟乙烯和氟系乙烯聚合物。合适的基于有机硅的聚合物例如为聚甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅醚、硅橡胶。优选地,高熔点的聚合物为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)或者其组合。在优选的实施形式之中,所述绝缘层被实施为厚度为12至250 μ m的优选为厚度为23至20本文档来自技高网
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一种用于蓄电池单元的保护机制

【技术保护点】
一种蓄电池单元(10),其包括具有激活的层(28)的电极装置(12),所述激活的层具有至少一个涂层的正的电极层(18)和至少一个涂层的负的电极层(20),在所述至少一个涂层的正的电极层(18)和所述至少一个涂层的负的电极层(20)之间设置有至少一个隔离层(22),其中,所述电极装置(12)被设置在壳体(14、14.1、14.2、14.3)之中,其特征在于,所述电极装置(12)附加地包括至少一个未激活的层(30),所述未激活的层包括至少一个绝缘层(26),所述绝缘层含有至少一种高熔点的聚合物、至少一种陶器(32)或者其组合。

【技术特征摘要】
2013.03.04 DE 102013203620.51.一种蓄电池单元(10),其包括具有激活的层(28)的电极装置(12),所述激活的层具有至少一个涂层的正的电极层(18)和至少一个涂层的负的电极层(20),在所述至少一个涂层的正的电极层(18)和所述至少一个涂层的负的电极层(20)之间设置有至少一个隔离层(22),其中,所述电极装置(12)被设置在壳体(14、14.1,14.2,14.3)之中,其特征在于,所述电极装置(12)附加地包括至少一个未激活的层(30),所述未激活的层包括至少一个绝缘层(26),所述绝缘层含有至少一种高熔点的聚合物、至少一种陶器(32)或者其组合。2.根据权利要求1所述的蓄电池单元(10),其特征在于,所述绝缘层(26)含有至少一种从以下组中选出的高熔点的聚合物(34),所述组由聚对苯二甲酸乙二酯、聚磺、聚醚砜、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚苯硫醚、氟系聚合物和基于有机硅的聚合物组成。3.根据权利要求1或2所述的蓄电池单元(10),其特征在于,所述绝缘层(26)含有至少一个从以下组中选出的至少一种陶器(32),所述组由元素铝、锆、镁、钛、硅、硼、钡中的至少一种元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、钛酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐、氟化物组成。4.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电池单元(10),其特征在于,所述绝缘层(26)被实施为20至200 μ m厚度的膜。5.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄电池单元(10),其特征在于,所述未激活的层(30)包括至少一个相应于未涂层...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·戈尔克M·科尔贝格尔H·赖因谢根
申请(专利权)人:罗伯特·博世有限公司三星SDI株式会社
类型:发明
国别省市:德国;DE

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