一種用于蓄電池單元的保護機制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蓄電池單元，其包括具有激活的層（28）的電極裝置（12），該激活的層具有至少一個涂層的正的電極層（18）和至少一個涂層的負的電極層（20），在至少一個涂層的正的電極層（18）和至少一個涂層的負的電極層（20）之間設(shè)置有至少一個隔離層（22），其中，該電極裝置（12）被設(shè)置在殼體（14、14.1、14.2、14.3）之中并且該電極裝置（12）附加地包括至少一個未激活的層（30），該未激活的層包括至少一個絕緣層（26），該至少一個絕緣層含有至少一種高熔點的聚合物、至少一種陶器（32）或者其組合。此外，本發(fā)明涉及一種具有至少兩個這樣的蓄電池單元的蓄電池模塊以及一種裝備有至少一個這樣的蓄電池單元的車輛。
【專利說明】—種用于蓄電池單元的保護機制
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蓄電池單元，其包括具有至少一個涂層的正的電極層和至少一個涂層的負的電極層的電極裝置，在至少一個涂層的正的電極層和至少一個涂層的負的電極層之間設(shè)置有至少一個隔離層。此外，本發(fā)明涉及一種具有至少兩個這樣的蓄電池單元的蓄電池模塊以及一種裝備有至少一個這樣的蓄電池單元的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]可重復充電的蓄電池單元，亦被稱作次級單元或者蓄能器單元，通常以直流的單元的形式來實施，其被用作電化學能量存儲器和能量轉(zhuǎn)換器。其中，此類的蓄電池單元以蓄電池組或者蓄電池模塊的形式被用在用于乘客交通服務的混合動力車輛和電動車輛中，該蓄電池組或者蓄電池模塊包括多個串聯(lián)或者并聯(lián)連接的電化學蓄電池單元。為了驅(qū)動該類車輛將越來越多地使用鋰離子蓄電池單元，其中，電極將借助于活性物質(zhì)加以涂層，從而使得鋰離子可逆地在嵌入時被存儲或者在脫嵌時被釋放。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)之中已知了不同的蓄電池單元。由US2008/010796A1中已知了一種蓄電池單元，其中，電極和安置于其間的隔離層以卷繞的配置來存在。為了接觸該蓄電池單元而在相應的電極和外置的端子之間設(shè)置集電極。
[0004]特別是將此類的蓄電池單元應用于用于車輛乘客交通服務的車輛中時，安全技術(shù)方面扮演了至關(guān)重要的角色。所以例如蓄電池單元的電極裝置內(nèi)的短路可能導致過熱并且由此引起蓄電池單元的點燃。因此，防火和消防是特別重要的安全方面，應該持續(xù)改進。
[0005]為了阻止此類的反應，通常在鋰離子蓄電池單元中設(shè)置保護裝置，例如二極管、熔斷絲或者在單元的殼體中設(shè)置適當?shù)耐黄瓶冢纱嗽趩卧獌?nèi)出現(xiàn)氣體過壓時實現(xiàn)可控的開口，以便釋放氣體。由DE102011008792A1已知了一種蓄電池，其包括多個電化學的能量存儲器。在這些能量存儲器之間設(shè)置由分離元件并且被設(shè)計用于在存在或者出現(xiàn)確定的前提時從分離元件之中能夠放出阻燃材料或者滅活介質(zhì)。該機制能夠在此通過控制裝置的信號或者可能通過在該分離元件處的溫度上升來觸發(fā)。
[0006]該已知的保護裝置的缺點在于，即首先該機制必須在該保護裝置被激活之前就被觸發(fā)。由此能夠引起在出發(fā)該保護措施時的延時或者該機制在最糟糕的情況下將出毛病。緣于該風險，從中尤其是在機動車中對于駕駛員和乘客來說可以得出:存在持續(xù)不斷的利益，即盡可能可靠地并且簡單地設(shè)置此類的保護機制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]依據(jù)本發(fā)明提出了一種具有電極裝置的蓄電池單元，其包括具有激活的層的電極裝置，所述激活的層具有至少一個涂層的正的電極層和至少一個涂層的負的電極層，在所述至少一個涂層的正的電極層和所述至少一個涂層的負的電極層之間設(shè)置有至少一個隔離層，其中，所述電極裝置被設(shè)置在殼體之中，其中，所述電極裝置附加地包括至少一個未激活的層，所述未激活的層包括至少一個絕緣層，所述至少一個絕緣層含有至少一種高熔點的聚合物、至少一種陶器或者其組合。
[0008]在本發(fā)明的范圍內(nèi)的蓄電池單元描繪了一種次級單元，其被構(gòu)建為可再充電的電化學單元。此類的單元還被熟知為概念蓄能器單元并且能夠存儲電能量，其尤其是被用于驅(qū)動電動車輛或者混合動力車輛。其中，混合動力車輛與純電驅(qū)動的電動車輛的區(qū)別在于其包括基于燃料燃燒的額外的驅(qū)動總成。
[0009]依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單元的電極裝置能夠以不同的配置來實施。特別地，電極裝置能夠卷繞或者堆疊。在堆疊的配置中，電極層和其間設(shè)置的隔離層堆疊。在卷繞單元時也被描述為包卷法，電極層和其間設(shè)置的隔離層卷繞成卷。其中，特別地，電極層和隔離層由彈性材料制成，以便實現(xiàn)該卷繞。
[0010]電極裝置的激活的層包括至少一個涂層的正的電極層和至少一個涂層的負的電極層，它們能夠作為導電膜或者導電板借助于活性物質(zhì)加以涂層。其中，膜能夠具有5至20 μ m的厚度，優(yōu)選為7至12 μ m的厚度并且尤其是適于卷繞的電極裝置。板則能夠具有5至20 μ m的厚度，優(yōu)選為10至15 μ m的厚度并且尤其是適于堆疊的電極裝置。在此，借助于其來涂層所述板或者膜的所述活性物質(zhì)提供相應的屬性，以便將電極層設(shè)置為確定的離子的受體或者施主。涂層的膜能夠具有75至200 μ m的厚度。涂層的板則能夠具有75至200 μ m的厚度。
[0011]在一個優(yōu)選的實施形式之中，所述蓄電池單元被實施為鋰離子蓄電池單元。其中，所述活性物質(zhì)為針對鋰離子的受體或者施主。所以，所述涂層的正的電極層提供一種介質(zhì)，在該介質(zhì)之中帶正電荷的鋰離子能夠在蓄電池放電時嵌入到其中。
[0012]所述正的電極層(陰極)能夠例如包括鋁膜，其借助于以活性物質(zhì)來加以涂層，例如鋰金屬氧化物、釩氧化物、橄欖石和可再充電的鋰氧化物。其中，鋁膜能夠例如具有5至20 μ m的厚度，優(yōu)選為10至15 μ m的厚度。而涂層的鋁膜能夠具有75至200 μ m的厚度。涂層的鋁板能夠具有75至250 μ m的厚度。此類的涂層包含過渡金屬氧化物(LiM02、M=Co, N1、Fe、Mn、Al)、鋰氧化鈷(LiCo204)、鋰磷酸鐵(LiFePO4)或者鋰錳氧化物(LiMn04)、裡-鎮(zhèn)-鉆-猛氧化物。
[0013]與之相反地，所述負的電極層(陽極)能夠提供帶正電荷的鋰離子并且能夠例如包括銅膜，其借助于諸如鋰、石墨、鋰合金材料或者金屬間化合物的活性材料加以涂層。其中，所述銅膜能夠具有5至20 μ m的厚度，優(yōu)選為7至12 μ m的厚度。所述涂層的銅膜能夠具有75至200 μ m的厚度。涂層的銅板能夠具有75至250 μ m的厚度。優(yōu)選地，所述負的電極層包括借助于石墨涂層的銅膜。例如，所述負的電極層能夠通過具有5至20 μ m的厚度優(yōu)選地具有8至10 μ m的厚度的銅膜來實施，該銅膜借助于10至200 μ m的厚度優(yōu)選地具有50至150 μ m的厚度的石墨層來加以涂層。附加地，所述負的電極層借助于I至15 μ m的厚度優(yōu)選地具有3至10 μ m的厚度特別優(yōu)選地具有4至5 μ m的厚度的陶器層來加以涂層。
[0014]在本發(fā)明的范圍內(nèi)的未激活的層描述了這樣的一種層，其包括至少一個導電的材料層并且在蓄電池單元的區(qū)域內(nèi)無離子尤其是鋰離子嵌入或者脫嵌。因此，所述未激活的層并未涉及能量存儲或者能量供給，而是如此地設(shè)計，即在所述蓄電池單元內(nèi)出現(xiàn)短路反應時在所述未激活的層上把電流引開。所以，所述蓄電池單元能夠轉(zhuǎn)變?nèi)氚踩臓顟B(tài)之下，例如能夠避免所述蓄電池單元的過熱。[0015]附加地，具有未激活的層的電極裝置能夠包括至少一個絕緣層，其尤其是用于單個的材料層和/或所述殼體的絕緣。所述絕緣層能夠貼附于所述未激活的層的材料層或者所述殼體上或者被卷繞在所述卷繞配置之中。為了進一步阻止短路反應并且抑制所述蓄電池單元的過熱,所述絕緣層包括至少一個高熔點的聚合物、陶器或者其組合。在此,高熔點的聚合物描述了其熔點溫度>150°，優(yōu)選地>200°的聚合物。
[0016]在一個實施形式之中，所述絕緣層包括至少一個從以下組中選出的高熔點的聚合物，所述組由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚磺、聚醚砜、聚酰亞胺、聚芳醚酮、聚苯硫醚、氟系聚合物和基于有機硅的聚合物組成。合適的氟系聚合物例如為全氟烷氧基樹脂、聚四氟乙烯和氟系乙烯聚合物。合適的基于有機硅的聚合物例如為聚甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅醚、硅橡膠。優(yōu)選地，高熔點的聚合物為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亞胺(PI)或者其組合。
[0017]在優(yōu)選的實施形式之中，所述絕緣層被實施為厚度為12至250 μ m的優(yōu)選為厚度為23至200 μ m的膜。例如，所述絕緣層能夠包括由至少一種高熔點的聚合物組成的膜，其具有12至250 μ m的厚度優(yōu)選地具有23至200 μ m的厚度特別優(yōu)選地具有30至100 μ m的厚度。特別地，能夠使用具有厚度為50 μ m的膜，以便避免由于所述絕緣層的熔化或者變軟而引起的短路。
[0018]在另一個實施形式之中，所述絕緣層包括至少一種從以下組中選出的至少一種陶器，所述組由元素鋁、鋯、鎂、鈦、硅、硼、鋇中的至少一種元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、鈦酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、氟化物組成。優(yōu)選地，所述絕緣層包括鋁或者鋅中的至少一種的氧化物。特別優(yōu)選地，所述絕緣層包括鋁氧化物。
[0019]其中，所述陶器被實施為由高熔點的聚合物、所述未激活的層的材料層、所述殼體或者這些成分中的多種所制成的膜上的涂層。例如，由至少一個高熔點的聚合物尤其是聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺制成的借助于陶器涂層的膜至少部分地覆蓋所述激活的層。例如，所述膜能夠完全地或者在邊緣區(qū)域覆蓋所述激活的層。
[0020]附加地或者替代地，所述未激活的層的材料層能夠借助于陶器來涂層。在此，尤其是相應于未激活的層的負的電極層的材料層是合適的。例如，所述材料層能夠包括其厚度為5至20 μ m的優(yōu)選為厚度為8至10 μ m的銅膜，該銅膜借助于具有10至250 μ m厚度的優(yōu)選為10至120 μ m厚度的陶器層來加以涂層。
[0021]所述蓄電池單元的所述殼體能夠處于接地電位、負的電位或者正的電位之上。在此，負的電位描述了如下的電位，其相應于負的電極并且正的電位描述了相應于正的電極的電位。此外，所述殼體能夠被實施為具有棱角狀或者圓形底面的以圓柱狀為形式的硬箱。對于此類的硬箱來說，例如鋼、鋁、鋁合金的導電的金屬或者塑料等材料是合適的。除了硬箱的實施形式之外，所述殼體能夠被實施為軟包或者袋子，其典型地由膜尤其是諸如鋁復合膜之類的復合膜制成。
[0022]在一個實施形式之中，所述未激活的層包括相應于未涂層的正的電極層的至少一個材料層和/或相應于涂層的或者未涂層的負的電極層的至少一個材料層。在殼體位于接地電位之上時，所述未激活的層那個包括相應于未涂層的正的電極層的至少一個材料層和相應于涂層的或者未涂層的負的電極層的至少一個材料層。在該實施形式之中，所述未激活的層包括在其間設(shè)置有至少一個絕緣層或者隔離層的至少兩個材料層。[0023]在所述電極裝置的另一個設(shè)計方案中，未激活的層包括相應于未涂層的或者涂層的電極層的至少一個材料層，該電極層處于與所述殼體相反的電位之上。在一個優(yōu)選的實施形式之中，所述未激活的層在殼體位于正的電位之上時包括至少一個材料層，其相應于涂層的或者未涂層的負的電極層。在另一個優(yōu)選的實施形式之中，所述未激活的層在殼體位于負的電位之上時包括至少一個相應于未涂層的正的電極層的材料層。
[0024]附加地或者替代地，在所述未激活的層和所述殼體之間設(shè)置至少一個絕緣層。附加地或者替代地，在所述未激活的層和所述激活的層之間設(shè)置至少一個絕緣層。
[0025]此外，所述未激活的層能夠至少部分地包圍所述激活的層。在堆疊的電極裝置中，所述未激活的層單側(cè)地或者雙側(cè)地封閉所述激活的層的堆疊。在卷繞的電極裝置之中，所述激活的層卷由所述未激活的層至少部分地優(yōu)選地至少一次性地包裹。
[0026]此外，依據(jù)本發(fā)明提出了一種蓄電池模塊，其包括至少兩個依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單元。其中，所述蓄電池單元能夠串聯(lián)地或者并聯(lián)地連接。此外，多個蓄電池單元能夠以矩陣的方式連接，其中，這些蓄電池單元以組的方式串聯(lián)地或者并聯(lián)地加以連接。
[0027]本發(fā)明的另一主題是至少一個依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單元在車輛中的應用，尤其是作為在車輛中作為驅(qū)動總成的應用，以及一種車輛，其包括至少一個依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單元尤其是作為驅(qū)動總成。
[0028]發(fā)明優(yōu)點
[0029]本發(fā)明實現(xiàn)了使得蓄電池單元設(shè)置有簡單地實現(xiàn)的保護機制，其尤其是阻止蓄電池單元的過熱。所以，將電極裝置內(nèi)的未激活的層設(shè)置為泄流層，當該激活的層短路時。以這樣的方式能夠使得蓄電池單元借助于在電極裝置的激活的層中的短路的消除而轉(zhuǎn)變?nèi)氚踩臓顟B(tài)之中。附加地，通過在未激活的層內(nèi)設(shè)置絕緣層的設(shè)計方案避免了絕緣層的軟化或者熔化。由此確保了在該未激活的層內(nèi)即便在短路是也能夠提供絕緣，并且由此使得未激活的層保持作為保護裝置的功能性。總體來說，這樣也將保護未激活的層免于熱的影響并且維持其保護機制。
[0030]此外，依據(jù)本發(fā)明所提出的解決方案能夠簡單地集成至蓄電池單元的生產(chǎn)之中，因為除了控制技術(shù)上的改變之外無需附加的措施。未激活的層的所附加的電極層、絕緣層和隔離層能夠尤其是在卷繞的電極裝置時簡單地集成，而無須另外的生產(chǎn)步驟或者對于生產(chǎn)線進行改變。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031 ]在附圖中進一步闡述了本發(fā)明的實施例。
[0032]其中:
[0033]圖1示出了具有卷繞的電極裝置的依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單元的分解圖；
[0034]圖2示出了用于根據(jù)圖1所示的依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單元的電極裝置的第一示例；
[0035]圖3示出了用于根據(jù)圖1所示的依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單元的電極裝置的第二示例；
[0036]圖4示出了用于根據(jù)圖1所示的依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單元的電極裝置的第三示例；[0037]圖5示出了具有絕緣的材料層的未激活的層的第一實施例；
[0038]圖6示出了具有絕緣的材料層的未激活的層的第二實施例；
[0039]圖7示出了具有與殼體相鄰的絕緣層的第一實施例；
[0040]圖8示出了具有與殼體相鄰的絕緣層的第二實施例。
【具體實施方式】
[0041]圖1示意性地以分解圖示出了具有卷繞的電極裝置12的依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單元10。
[0042]蓄電池單元10包括殼體14，在該殼體中容納有電極裝置12。此外，該殼體14由端子蓋16所封閉，該端子蓋能夠?qū)崿F(xiàn)從該殼體14的外部至電極裝置12的電連接。為此，該端子蓋16提供有集電極(未示出)，該些集電極分別與涂層的正的和涂層的負的電極層18、20的未涂層的區(qū)域15、24電連接。
[0043]圖1的殼體14被實施為具有棱角的底面的以圓柱狀為形式的硬箱。在其他的實施形式中，該殼體14也能夠?qū)崿F(xiàn)為其他具有圓形底面的類圓柱的形式。此外，殼體14能夠由不同的材料制成。對于硬箱來說，例如諸如鋼、鋁或者鋁合金的導電的金屬或者塑料是合適的。除了該殼體14的硬箱的實施形式之外，軟包實施形式也是可能的，例如由薄膜尤其是諸如鋁復合膜的復合膜來制成。
[0044]容納在殼體14之內(nèi)的電極裝置12包括涂層的負的電極層20 (陽極)和涂層的正的電極層18 (陰極)，在它們之間嵌入了隔離層22。在圖1的示例性的電極裝置12之中，其被實施為卷繞電極，其中卷繞有由涂層的負的和正的電極層組成的堆疊的裝置，在該涂層的負的和正的電極層之間設(shè)置有隔離層22。此外，該電極裝置設(shè)計有未涂層的區(qū)域15、24，這些區(qū)域用于將電極層18、20電連接至集電極。
[0045]電極層18、20包括具有相應的涂層的導電的薄膜。其中，該涂層的正的電極層18(陰極)提供了一種介質(zhì)，在放電時帶正電荷的鋰離子(Li+)能夠嵌入該介質(zhì)之中。涂層的正的電極層18能夠例如包括鋁膜，該鋁膜以活性物質(zhì)來加以涂層，例如鋰金屬氧化物、釩氧化物、橄欖石和可再充電的鋰氧化物。常見的涂層包含過渡金屬氧化物(LiM02、M=Co、N1、Fe、Mn、Al )、鋰氧化鈷(LiCo204)、鋰磷酸鐵(LiFePO4)或者鋰錳氧化物(LiMnO4)15與之相反地，該涂層的負的電極層20 (陽極)提供帶正電荷的鋰離子并且能夠例如包括銅膜，該銅膜以以下活性物質(zhì)來涂層，例如鋰、石墨、鋰合金材料或者金屬間化合物。
[0046]此外，在電極18、20之間引入了隔離層22，其對于鋰離子來說是可滲透的并且同時起到電絕緣的作用，以便阻止電極層18、20之間的直接接觸并且由此阻止短路。對于隔離層22來說，尤其是高熔點的聚合物、陶器或者其組合是合適的。優(yōu)選地，該隔離層22含有能夠附加地以諸如鋁氧化物的陶器來涂層的PET、聚烯烴或者PI。
[0047]此外，圖1中的蓄電池單元10能夠單獨地或者由多個蓄電池單元復合在一個蓄電池模塊之中而制成。典型地，此類的蓄電池模塊包括至少兩個蓄電池單元10。在此，該蓄電池單元10在蓄電池模塊之中能夠串聯(lián)地或者并聯(lián)地連接。在另一種實現(xiàn)方式之中，該蓄電池模塊的蓄電池單元10能夠以矩陣的方式加以連接，其中，單個的蓄電池單元10以組的形式串聯(lián)地或者并聯(lián)地加以連接。
[0048]圖2示出了用于依據(jù)圖1所示的依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單元10的電極裝置12，其中，該電極裝置12包括附加的未激活的層30。
[0049]在依據(jù)圖2所示的實施形式之中，該蓄電池單元10的殼體14.1與電極18、20相反地位于接地電位上。在此，該電極裝置12在包括電極層18、20和隔離層22的激活的層28和殼體14.1之間包括未激活的層30。其中，該殼體14.1、電極層18、20和隔離層22能夠如前所描述那樣來設(shè)計。尤其是能夠?qū)んw14.1、電極層18、20和隔離層22由如前所提及的材料制成。
[0050]在依據(jù)圖2所示的實施形式之中，該未激活的層30包括相應于該正的電極層18無涂層時的材料層24和相應于以涂層或者未涂層為形式的負的電極層20的材料層23。通過使得相應于正的電極層18的材料層24未涂層，使得該層24未充電并且因此未激活。如果蓄電池單元10受損了，從而引起在該激活的層28的正的和負的電極裝置18、20之間的短路，那么電流在該未激活的層之上流過尤其是在該相應于正的電極層18的未涂層的材料層24之上流過。蓄電池單元10能夠這樣地轉(zhuǎn)變?nèi)氚踩臓顟B(tài)并且降低蓄電池單元10的后續(xù)的反應的可能性。
[0051]為了電絕緣的目的，在未激活的層30和激活的層28的材料層23、24之間設(shè)置絕緣層。對于該絕緣層26來說，尤其是高熔點的聚合物、陶器或者其組合是合適的。優(yōu)選地，該絕緣層26含有附加地以諸如鋁氧化物的陶器加以涂層的PET或者PI。在材料層23和24之間引入另一個絕緣層26。附加地，根據(jù)殼體14.1的材料選擇的不同而在殼體14.1和未激活的層30之間設(shè)置絕緣層26。當為塑料殼體14.1時或許能夠省掉該另外的絕緣層26。
[0052]通過該未激活的層30具有含有至少一種高熔點的聚合物的絕緣層26能夠更加可靠地設(shè)計保護機制。所以，能夠尤其是魯棒地設(shè)計未激活的層30，因為該未激活的層30的絕緣層26也是耐高溫的。由此降低了該未激活的層30內(nèi)的短路風險并且能夠可靠地即便在蓄電池單元10內(nèi)溫度升高的情況下采用該保護機制。此外，電極裝置12的改進的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了使得蓄電池單元10具有包圍電極裝置12的未激活的層30來保護其免受其他物體的侵入。
[0053]圖3示出了用于依據(jù)圖1所示的蓄電池單元的電極裝置12的另一個實施形式，其中，殼體14.2相較于電極層18、20被設(shè)置在正的電位或者設(shè)置在正的電極18的電位上。
[0054]在依據(jù)圖3的實施形式之中，蓄電池單元10的殼體14.2相較于電極18、20設(shè)置在正的電位之上。此外，該電極裝置12在激活的層28和殼體14.2之間包括未激活的層30，該激活的層28包括電極層18、20和隔離層22。其中，殼體14.2、電極層18、20和隔離層22能夠如前所述地設(shè)計。特別地，殼體14.2、電極層18、20和隔離層22能夠由如前所提及的材料制成。
[0055]在該實施形式之中，在激活的層28和殼體14.2之間具有未激活的層30，其具有相應于負的電極層20的材料層24。該材料層24在該配置之中沒有作為相反的一極的正的電極并且因此是未激活的。為了電絕緣的目的，在相繼設(shè)置的電極20和24之間設(shè)置有絕緣層26。對于該絕緣層26來說，尤其是高熔點的聚合物、陶器或者其組合是合適的。優(yōu)選地，該絕緣層26含有附加地以諸如鋁氧化物的陶器加以涂層的PET或者PI。在材料層24和殼體14.2之間的絕緣同樣能夠通過絕緣層26來實現(xiàn)。
[0056]在激活的層28中發(fā)生短路時，在依據(jù)圖3所示的實施形式之中的電流流過未激活的層24和殼體14.2。由此能夠提供一種保護裝置，其將蓄電池單元10轉(zhuǎn)變?nèi)氚踩臓顟B(tài)。借助于在未激活的層30之中的耐高溫的絕緣層26的該附加的安全措施能夠阻止在未激活的層30之中的短路，從而能夠可靠地采取該保護機制。附加地，在卷繞的設(shè)計之中相較于堆疊的設(shè)計具有以下優(yōu)點，即未激活的層30的附加的層24、26能夠簡單地并且快速地在生產(chǎn)過程之中集成，因為僅需進行控制技術(shù)上的改變并且無需對生產(chǎn)設(shè)備進行改建。
[0057]圖4示出了用于依據(jù)圖1所示的蓄電池單元10的電極裝置的另一個實施形式，其中，殼體14相較于電極層18、20被設(shè)置在負的電位或者被設(shè)置在負的電極20的電位之上。
[0058]在圖4中所示出的實施形式也包括涂層的負的電極層20和涂層的正的電極層18，在它們之間設(shè)置有至少一個隔離層22。此外，該電極裝置12在包括電極裝置18、20和隔離層22的激活的層28和殼體14.3之間包括未激活的層30。其中，該殼體14.3、電極裝置18,20和隔離層22能夠如前所述地設(shè)計。特別地，該殼體14.3、電極裝置18、20和隔離層22能夠由如前所述的材料制成。
[0059]在該實施形式之中，在激活的層28和殼體14之間具有未激活的層30，其具有相應于正的電極層18的未涂層的材料的材料層24。為了電絕緣的目的，在相繼設(shè)置的正的和負的電極20、24之間設(shè)置有絕緣層26。對于該絕緣層26來說，尤其是高熔點的聚合物、陶器或者其組合是合適的。優(yōu)選地，該絕緣層26含有附加地以諸如鋁氧化物的陶器加以涂層的PET或者PI。在負的材料層24和殼體14.3之間的絕緣同樣能夠通過絕緣層26來實現(xiàn)。
[0060]圖5示出了該未激活的層30的第一實施例，其中材料層23、24借助于絕緣層26來絕緣。
[0061]在此，該絕緣層26包括高熔點的聚合物34，優(yōu)選地為同樣借助于諸如鋁氧化物的陶器32來涂層的PET或者PI。絕緣層26在所示出的實施例中雙側(cè)地鄰近材料層23、24。在其他的實施例中，該絕緣層26也能夠單側(cè)地鄰近材料層23、24。
[0062]圖6示出了未激活的層30的第二實施例，其中材料層23、24借助于絕緣層26來絕緣。
[0063]在此，材料層23、24借助于陶器32，優(yōu)選地借助于鋁氧化物加以涂層。該實施形式在依據(jù)圖3所示的電極裝置12之中尤其是有利的，因為繼續(xù)實施尤其是繼續(xù)卷繞負的電極層20。該實施形式在激活的層28的區(qū)域內(nèi)優(yōu)選地包括利用石墨和陶器來涂層的銅膜。為了實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的保護機制，因此尤其是以卷繞的配置是足以將外部的卷之上的石墨層去除并且涂厚陶器層的。例如，此類的材料層24相較于具有3至10 μ m的陶器層厚度的負的電極層20來說具有10至120 μ m的陶器層厚度。
[0064]和在圖5和圖6中示出的材料層23、24相類似地，也能夠絕緣殼體14。圖7示出了第一實施例，其中，絕緣層26鄰近殼體14。其中，絕緣層26包括高熔點的聚合物34，優(yōu)選為PET或者PI，它們在所示出的實施例中借助于諸如鋁氧化物的陶器來涂層。絕緣層26在所示出的實施例中單側(cè)地鄰近殼體14，以便實現(xiàn)至未激活的層30的絕緣。
[0065]圖8示出了第二實施例,其中，絕緣層26鄰近殼體14。在該實施例中，絕緣層26包括陶器32，優(yōu)選地為鋁氧化物。
[0066]依據(jù)圖5至圖8的絕緣層26的實施例能夠單獨地或者以不同的組合的方式與圖2至圖4的電極裝置12相組合。此外，本發(fā)明并不限于在此所描述的實施例以及在其中所提及的方面。相反地，在通過從屬權(quán)利要求所給出的范圍內(nèi)也能夠?qū)崿F(xiàn)在專業(yè)人員的手段的框架內(nèi)的多種變型方案。
【權(quán)利要求】
1.一種蓄電池單元(10)，其包括具有激活的層(28)的電極裝置(12)，所述激活的層具有至少一個涂層的正的電極層(18)和至少一個涂層的負的電極層(20)，在所述至少一個涂層的正的電極層(18)和所述至少一個涂層的負的電極層(20)之間設(shè)置有至少一個隔離層(22)，其中，所述電極裝置(12)被設(shè)置在殼體(14、14.1,14.2,14.3)之中，其特征在于，所述電極裝置(12)附加地包括至少一個未激活的層(30)，所述未激活的層包括至少一個絕緣層(26)，所述絕緣層含有至少一種高熔點的聚合物、至少一種陶器(32)或者其組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池單元(10)，其特征在于，所述絕緣層(26)含有至少一種從以下組中選出的高熔點的聚合物(34)，所述組由聚對苯二甲酸乙二酯、聚磺、聚醚砜、聚酰亞胺、聚芳醚酮、聚苯硫醚、氟系聚合物和基于有機硅的聚合物組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄電池單元(10)，其特征在于，所述絕緣層(26)含有至少一個從以下組中選出的至少一種陶器(32)，所述組由元素鋁、鋯、鎂、鈦、硅、硼、鋇中的至少一種元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、鈦酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、氟化物組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的蓄電池單元(10)，其特征在于，所述絕緣層(26)被實施為20至200 μ m厚度的膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的蓄電池單元(10)，其特征在于，所述未激活的層(30)包括至少一個相應于未涂層的正的電極層(18)的材料層(24)和至少一個相應于涂層的或者未涂層的負的電極層(20)的材料層(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的蓄電池單元(10)，其特征在于，所述陶器(32)被實施為在膜上的涂層，所述涂層由至少一種高熔點的聚合物(34)、所述未激活的層(30)的材料層(23、24)、所述殼體(14、14.1、14.2、14.3)或者多種這樣的成分組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的蓄電池單元(10)，其特征在于，在殼體(14、14.1,14.2,14.3)在接地電位之上時所述未激活的層(30)包括至少一個相應于未涂層的正的電極層(18)的材料層(24)和至少一個相應于涂層的或者未涂層的負的電極層(20)的材料層(23)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的蓄電池單元(10)，其特征在于，在殼體(14、14.1、14.2、14.3)在接地電位之上時所述未激活的層(30)包括至少兩個材料層(23、24)，在所述至少兩個材料層之間設(shè)置有至少一個絕緣層(26)或者至少一個隔離層(22)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的蓄電池單元(10)，其特征在于，在所述未激活的層(30)和所述殼體(14、14.1,14.2,14.3)之間和/或在所述未激活的層(30)和所述激活的層(28 )之間設(shè)置有至少一個絕緣層(26 )。
10.一種蓄電池模塊，其包括至少兩個根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的蓄電池單元(10)。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的蓄電池單元(10)在車輛中的應用。
12.—種車輛，其包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的蓄電池單元。
【文檔編號】H01M2/34GK104037383SQ201410072678
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月4日
【發(fā)明者】J·戈爾克, M·科爾貝格爾, H·賴因謝根 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社