电池单元制造技术

本发明专利技术涉及一种电池单元(2)，其具有壳体(4)和多个容纳在壳体中的电池单池(6)以及至少一个布置在壳体(4)的壳体侧(14、36、38)上的脱气结构(16)，其中，至少一个热稳定的热保护屏障(10)作为隔断层集成在壳体(4)中，所述热保护屏障将壳体内部空间划分为至少两个腔室(12)，其中，在每个腔室(12)中装入由电池单池(6)组成的单池堆垛(8)，其中，脱气结构(16)具有数量相应于腔室(12)的数量的脱气腔室(22)和能够与脱气腔室(22)耦连的气体导引通道(24)，其中，每个腔室(12)具有脱气开口(28)，所述脱气开口通入配属的脱气腔室(22)中，其中，气体导引通道(24)具有朝向环境的出气开口(26)，并且其中，在脱气腔室(22)与气体导引通道(24)之间分别设置有阀(30)。道(24)之间分别设置有阀(30)。道(24)之间分别设置有阀(30)。

【技术实现步骤摘要】
电池单元


[0001]本专利技术涉及一种电池单元，其具有壳体和多个容纳在壳体中的电池单池(Batteriezellen)。此外，本专利技术涉及一种具有这种电池单元的车辆电池。

技术介绍

[0002]电气地或者电动地驱动或者能被驱动的机动车、例如电动车、混合动力车、插电式车辆或者燃料电池车辆通常包括电动机，通过所述电动机能够驱动一个或两个车轴。为了提供电能，电动机通常连接在作为电能存储器的车辆内部的(高压)电池上。
[0003]尤其是电化学电池在此及以下尤其理解为机动车的所谓二次电池在这种(二次)车辆电池中，消耗的化学能借助充电过程可以被恢复。这种车辆电池例如设计为电化学蓄电池、尤其设计为锂离子蓄电池。
[0004]为了产生或者提供足够高的运行电压，这种车辆电池通常具有至少一个电池模块(电池单池模块)，在所述电池模块中多个单独的电池单池模块化地连接或者说互连。备选地，所谓的Cell2Pack设计(无模块设计)是可行的，其中电池单池直接地连接在一起、尤其是并联连接为车辆电池，并且事先不组合为模块。
[0005]为了降低电流热损耗，所连接的电池模块或者电池单池具有尽可能小的内部电阻。然而，由于较低的内阻在电短路的情况下出现相对较高的短路电流。在此，由于车辆电池中的较高的封装和能量密度而存在的风险是，例如由于电池单池的内部短路或者过载，出现不断增强的连锁反应，其被称为热失控(热传播，英语：thermal runaway)。
[0006]热失控(thermisches Durchgehen)是放热化学反应，其中，一方面释放较高的热能，并且另一方面在相关的电池单池中尤其是由于电解质的分解附加地形成气体，由此在电池单池中作用产生较高的内部压力。由于所述内部压力，电池单池可能变形、燃烧或者甚至爆炸式地排放气体压力。这种热失控或者由于车辆电池的自燃导致的这种燃烧也可能例如在车辆事故或者车辆碰撞的过程中在电池系统损坏时出现。
[0007]因此，在车辆电池中，关于自燃或者热失控的防燃或者阻燃对于运行安全性以及对一般人员保护是特别重要的。在此，例如由于法律规定必要的是，在车辆电池自燃时及时地警告车辆用户或者车辆乘客。在此尤其必要的是，在警告与车辆电池的可见的火焰或者着火之间、也就是在警告与对车辆用户产生风险之间，给出一定的最小时长、例如五分钟，以便车辆用户能够安全和可靠地撤离。
[0008]从电池单池流出的气体流(气体体积流)具有较高的体积流量和较高的(气体)温度。气体流包含能燃烧、能导电并且发热的物质/颗粒。在此存在的风险是，在气体流到达高压部件、例如模块连接器时，包含在气体流中的发热的和能导电的颗粒作用产生进一步的电短路，因此燃烧继续传播。
[0009]由此必要的是，将较强的气体流这样从电池模块中导出，使得其不会导致电池模块燃烧并且不会形成可见的火焰。为此目的例如可行的是，在车辆电池或者电池模块的内部使用耐热并且电绝缘的材料、例如云母或者云母粉(Mica)，以大面积地覆盖和屏蔽，从而
所形成的气体和颗粒不与有短路风险的部件接触。
[0010]耐热并且电绝缘的覆盖件和屏蔽件的引入不利地要求相对较高的结构空间需求，因此车辆电池的能量密度在相同的结构空间中被降低。此外，由于在组装车辆电池期间必需的附加构件和安装步骤，形成附加的材料成本。
[0011]由DE 10 2018 132 035 A1已知一种具有电池壳体的车辆电池，至少一个具有多个电池单池的电池模块容纳在所述电池壳体中。在电池壳体的壁中布置有带有膜的压力补偿元件，所述膜设计为对于空气是可透过的并且对于水是不可透过的。此外，车辆电池具有通风机，借助所述通风机可以使得空气从壳体内部空间向环境流出。
[0012]DE 10 2014 203 133 A1公开了一种用于对电池单池进行温度调节和脱气的设备。所述设备具有用于借助温度调节器件调节电池单池的温度的温度调节装置和用于收集电池单池的有害气体的气体收集装置，以及传递装置，所述传递装置与温度调节装置和气体收集装置通信式地连接，用于在所收集的有害气体与温度调节器件之间传递热能，其中，脱气装置与传递装置通信式地连接。

技术实现思路

[0013]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种特别合适的电池单元。尤其应该提供一种结构空间尽可能紧凑的电池单元，其中由于热失控产生的热气体尽可能地不会导致燃烧和可见的火焰。本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种特别合适的车辆电池。
[0014]该技术问题按本专利技术在电池单元方面通过一种电池单元并且在车辆电池方面通过一种电驱动或者能够被电驱动的机动车的车辆电池解决。关于电池单元说明的优点和设计方案按照本专利技术也能够转用到车辆电池上并且反之亦然。
[0015]按照本专利技术的电池单元具有壳体和多个容纳在壳体中的电池单池以及至少一个布置在壳体的壳体侧上的脱气结构，用于导引(导出)和/或冷却在热失控的过程中从电池单池流出的气体(气体流，气体体积流)。电池单元在此及以下尤其理解为电池单池的联合，例如电池模块或者Cell2Pack车辆电池。电池单元在此尤其设计为电驱动或者能够被电驱动的机动车的能量储存器。电池单池例如设计为锂离子电池单池。电池单池优选具有软包规格(Pouch
‑
Format)，电池单池例如设计为软包单池，因此实现了电池单池在壳体内部的结构空间特别紧凑的布置。
[0016]按照本专利技术，至少一个热稳定的热保护屏障作为隔断层(Schottwand)集成在壳体中，所述热保护屏障将壳体内部空间划分为至少两个腔室或者子内部空间。换而言之，设置有至少一个热保护屏障，其基本上沿着壳体的壳体侧的总长度延伸。壳体优选具有多个相同尺寸的腔室，其中，相邻的腔室分别借助热保护屏障彼此分隔开。在每个腔室中装入由电池单池组成的单池堆垛(单池对)。这表示，将电池单池分组为单池堆垛并且分布地布置在腔室中。换而言之，将多个电池单池划分到多个单池堆垛中，所述单池堆垛的数量相应于腔室的数量。在此，电池单池优选均匀地划分到腔室中。通过热保护屏障，防止或者抑制了壳体内部的热失控的传播，因为从相关的电池单池流出的热的气体流相对于相邻的单池堆垛被屏蔽。
[0017]热保护屏障设计为腔室之间的热(或者说热学)屏障。热保护屏障在此例如由硅酮、云母或者云母粉制成。热保护屏障优选设计为电绝缘的。腔室在此可以流体密封或者压
力密封地借助热保护屏障分隔开。备选地，腔室例如在单池堆垛相互电接触的区域中是敞开的并且由此以流动技术连接。
[0018]按照本专利技术的脱气结构具有数量相应于腔室的数量的脱气腔室，所述脱气腔室能够与气体导引通道耦连。脱气结构的气体导引通道具有朝向电池单元的环境的出气开口。在此，壳体的每个腔室与脱气结构的分别配属的脱气腔室耦连。为此，每个腔室具有通入相应的脱气腔室中的脱气开口作为流动或者流体技术上的连接。在脱气腔室与气体导引通道之间分别布置有阀。由此形成了特别合适的电池单元。
[0019]按照本专利技术，除了将腔室与脱气腔室连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池单元(2)，具有壳体(4)和多个容纳在壳体中的电池单池(6)以及至少一个布置在壳体(4)的壳体侧(14、36、38)上的脱气结构(16)，
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其中，至少一个热稳定的热保护屏障(10)作为隔断层集成在壳体(4)中，所述热保护屏障将壳体内部空间划分为至少两个腔室(12)，
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其中，在每个腔室(12)中装入由电池单池(6)组成的单池堆垛(8)，
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其中，脱气结构(16)具有数量相应于腔室(12)的数量的脱气腔室(22)和能够与脱气腔室(22)耦连的气体导引通道(24)，
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其中，每个腔室(12)具有脱气开口(28)，所述脱气开口通入配属的脱气腔室(22)中，
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其中，气体导引通道(24)具有朝向环境的出气开口(26)，并且
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其中，在脱气腔室(22)与气体导引通道(24)之间分别设置有阀(30)。2.按权利要求1所述的电池单元(2)，其特征在于，所述气体导引通道(24)基本上在壳...

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