用于制造电池组电池的层系统的方法技术方案

用于制造电池组电池的层系统的方法。本发明专利技术涉及一种用于制造电池组电池（4）的层系统（2）的方法，其中产生具有敞开的孔结构（16、16'）的多孔层材料（14），其中将用于束缚电池气体的气体捕获材料（24）引入到所述孔结构（16、16'）中，而且其中将所述层材料（14）处理为使得所述孔结构（16、16'）的孔（18、20）部分地被封闭。闭。闭。

【技术实现步骤摘要】
用于制造电池组电池的层系统的方法


[0001]本专利技术涉及用于制造电池组电池的层系统的方法。本专利技术还涉及这种层系统和这样的层系统的应用以及具有相对应的层系统的电池组电池。

技术介绍

[0002]电或电机驱动或者能电或电机驱动的机动车、诸如电动车辆或混合动力车辆通常包括能用来驱动一个或两个车轴的电机。为了供应电能，电机通常连接到作为电蓄能器的车辆内部的（高压）电池组上。
[0003]尤其是电化学电池组这里以及在下文尤其应被理解为机动车的所谓的二次电池组（Sekund
ä
rbatterie）。在这种（二次）车辆电池组的情况下，能借助于电充电过程来恢复被消耗的化学能。这样的车辆电池组例如实施为电化学蓄电池，尤其是实施为锂离子蓄电池。为了产生或提供足够高的工作电压，这种车辆电池组通常具有至少一个电池组模块，其中多个单独的电池组电池模块化地接线。
[0004]这些电池组电池例如实施为电化学（薄）层电池。这些薄层电池具有分层结构，该分层结构具有阴极层（阴极）并且具有阳极层（阳极）以及具有在阴极层与阳极层之间引入的隔膜层（隔膜）。这些组成部分例如被液态电解质（Fl
ü
ssigelektrolyt）穿过，该液态电解质产生这些组成部分的离子化合物或电荷补偿。在这种情况下，离子传导基于电池组电池的导电盐，所述导电盐通常是锂离子。
[0005]锂离子在转移经过电解质期间被所谓的溶剂化壳包围，该溶剂化壳由电解质的有机分子和导电盐的离子来构造。在这种情况下，溶剂化壳（溶剂化套）的空间尺寸能通过斯托克斯（Stokes）半径来表征，视所使用的溶剂而定，该斯托克斯半径在约0.2nm至1nm之间的范围内。这大约对应于在0.4nm与2nm之间的直径。
[0006]隔膜层通常是由聚合物或陶瓷来构造的多孔膜。换言之，隔膜的层系统配备有孔结构。隔膜层使阳极和阴极彼此电分开，并且因此防止电池组电池的短路。
[0007]孔结构这里以及在下文尤其应被理解为多个孔在形成该层系统的层材料中的空间布局或分布。在这种情况下，在层材料中的孔状开口或留空部或凹陷部、尤其是空穴或空腔被理解为孔。按照IUPAC，这样的孔根据它们的（孔）径来区分。所谓的大孔（Makroporen）具有大于50nm（纳米）的平均孔径，其中中孔（Mesoporen）具有在2nm与50nm之间的平均孔径，而其中微孔（Mikroporen）具有小于2nm的平均孔径。相对应地，层材料的多孔性被称作大孔、中孔或微孔。
[0008]在这种情况下，隔膜或隔膜的层系统的孔尺寸和孔分布通常在允许电解质溶液中的锂离子容易穿过的范围内。通常使用平均孔尺寸小于1μm（微米）的大孔隔膜。
[0009]在锂离子电池运行期间，在电池组电池之内发生分解反应，所述分解反应释放气体，即产生气态反应或生成产物。在充电过程期间、尤其是在第一充电步骤期间，该气体形成或气体产生越来越多地发生。这些（电池）气体与电解质材料有关，其中通常基本上形成氧气（O2）和二氧化碳（CO2）。这样的电池气体通常是电中性的，即与导电盐的离子不同并不
带电，使得电池气体在电解质中基本上没有溶剂化壳。由此，这些气体通常具有比较微小的斯托克斯半径。
[0010]所形成的气体聚集在电池组电池的内部并且引起电池组电池的体积增加或体积膨胀和/或其它不符合期望的副反应。
[0011]电池组电池通常为了免于外部影响而布置在电池外壳之内。多个电池组电池常常被堆叠成一个电池堆并且借助于夹紧系统被紧固而且被容纳在共同的电池外壳中。电池组电池或每个电池组电池的由于气体而造成的体积增加可能导致电池组或电池外壳的损坏（破裂）或完全破坏或者使电池外壳的所设置的破裂膜敞开。
[0012]在这种情况下，例如可能的是：关于这种体积增加的电池组电池来对存在于电池外壳中的结构空间进行设计，由此电池组电池的结构空间需求增加并且该电池组电池的能量密度降低。附加地或替选地，例如同样可能的是：在电池外壳上设置附加的泄压阀，该泄压阀应该防止电池外壳的（爆炸）破裂。这样的泄压阀虽然防止了电池外壳的破裂，但是在触发时仍然导致电池组电池的失效。
[0013]通常并不能阻止电池气体的形成。然而，例如可能的是：借助于气体捕获器（Gasf
ä
nger）来束缚这样的电池气体，以便这样来尽量避免或至少减少这些电池气体的有害影响、诸如在电池组电池内部的增压。“气体捕获器”或“气体捕获材料”这里以及在下文尤其应被理解为吸收和/或吸附出现的电池气体、即以物理和/或化学方式将出现的电池气体束缚到其上的材料。换言之，气体捕获器可以吸收或吸附出现的电池气体或者也可以在反应中对这些电池气体进行化学转化并且因此将这些电池气体束缚。
[0014]从KR 2015 0014668 A公知一种电池组电池，其中引入吸收气体的物质作为气体捕获器。在这种情况下，气体捕获器布置在中孔至大孔的载体基质中，该载体基质具有在0.01μm与5000μm之间的平均孔尺寸。
[0015]在KR 10 1625820 B1中描述了一种用于电池组电池的电池外壳，其中电池外壳的内壁配备有氧气捕获器，而且其中在电池外壳中设置附加的口袋状或室状的空腔来容纳电池气体。
[0016]不利的是，这样的气体捕获器设计需要将附加的用于气体捕获材料的载体系统引入到电池组电池中或引入到电池外壳中。这样的载体系统在电池组电池中或在电池外壳中具有附加的结构空间需求，由此电池组电池本身的结构空间需求增加并且该电池组电池的能量密度不利地降低。
[0017]从JP 2007 242454 A公知一种具有中孔隔膜层的电池组电池，该电池组电池配备有胺作为气体捕获器。
[0018]JP 2008 146963 A描述了一种用于固态电池组电池的隔膜的层系统，其中气体捕获器被混入到隔膜材料下方。
[0019]不利的是，所引入的气体捕获器——由于层系统的中孔或大孔的孔尺寸——不仅对于电池气体来说能接触到而且对于导电盐和电解质来说能接触到。由此，气体捕获器的反应产物或分解产物可能重新回到电池内部中、例如回到电解质中，由此可能引起不符合期望的副反应。

技术实现思路

[0020]本专利技术所基于的任务在于：说明一种特别适合于制造电池组电池的层系统的方法。在这种层系统的情况下，尤其应该可靠地并且简单地防止反应产物从气体捕获器逸出到电池组电池中。本专利技术所基于的任务还在于：说明一种特别适合的层系统和这样的层系统的特别适合的应用以及一种特别适合的电池组电池。
[0021]按照本专利技术，关于该方法，该任务利用权利要求1的特征来解决；而关于该层系统，该任务利用权利要求7的特征来解决；以及关于该应用，该任务利用权利要求9的特征来解决；而关于该电池组电池，该任务利用权利要求10的特征来解决。有利的设计方案和扩展方案是相应的从属权利要求的主题。比照来说，关于该方法所提及的优点和设计方案也能转用于该层系统和/或该应用和/或该电池组电池，而且反之亦然。连词“和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于制造电池组电池（4）的层系统（2）的方法，
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其中产生具有敞开的孔结构（16、16'）的多孔层材料（14），
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其中将用于束缚电池气体的气体捕获材料（24）引入到所述孔结构（16、16'）中，而且
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其中将所述层材料（14）处理为使得所述孔结构（16、16'）的孔（18、20）部分地被封闭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述孔结构（16）的孔（20）部分地封闭，使得保留的平均孔开口（28）小于0.5nm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述层材料（14）进行热处理，从而将所述孔（18、20）封闭。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，产生所述层材料（14）的分级的孔结构（16）。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使用磷烷作为气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：