帶有過(guò)載保護(hù)的電池的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電池，該電池包括電池電芯(10)和具有用于容納電池電芯(10)的內(nèi)腔(21)的硬殼電池電芯殼體(20)。為了降低廢品率并且提高安全性，電池電芯(10)具有至少一個(gè)電流導(dǎo)體，該電流導(dǎo)體設(shè)有用于中斷短路電流的保險(xiǎn)裝置(11)，其中，在電池電芯(10)和硬殼電池電芯殼體(20)的包圍內(nèi)腔(21)的內(nèi)壁之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)(30)，以使電池電芯(10)與硬殼電池電芯殼體(20)電絕緣；并且其中，該電池(1)包括用于熄滅電弧的滅弧介質(zhì)(12)。本發(fā)明還涉及一種適用于這種電池(1)的電池電芯保險(xiǎn)裝置(11)以及一種適用于這種電池(1)的硬殼電池電芯殼體(20)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】帶有過(guò)載保護(hù)的電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種帶有過(guò)載保護(hù)的電池。

【背景技術(shù)】
[0002]為了允許用于運(yùn)輸以及在機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的應(yīng)用針對(duì)鋰離子電池電芯進(jìn)行了各種不同的測(cè)試。另外也進(jìn)行所謂的濫用測(cè)試，借助該濫用測(cè)試評(píng)價(jià)電芯在極端情況下的性能。
[0003]為了減少一些濫用測(cè)試所導(dǎo)致的結(jié)果，已知有多種在極端情況下中斷流入電芯的電流的機(jī)械裝置。
[0004]文獻(xiàn)US2011/0183192A1描述了一種硬殼電池電芯殼體，該硬殼電池電芯殼體具有構(gòu)造在其上的氧化層和構(gòu)造在該氧化層上的有色密封層。
[0005]文獻(xiàn)US3，166，656描述了一種具有滅弧介質(zhì)芯的保險(xiǎn)裝置盒，該滅弧介質(zhì)芯包含粘合劑，該粘合劑選自組:密胺樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、硫酸鈣及其混合物。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及一種電池，該電池包括電池電芯和具有用于容納電池電芯的內(nèi)腔的硬殼電池電芯殼體。在此，電池電芯具有至少一個(gè)電流導(dǎo)體，該電流導(dǎo)體設(shè)有用于中斷短路電流的保險(xiǎn)裝置。在此，在電池電芯和硬殼電池電芯殼體的包圍內(nèi)腔的內(nèi)壁之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)以使電池電芯與硬殼電池電芯殼體電絕緣。此外，該電池還包括(至少)一種用于熄滅電弧的滅弧介質(zhì)。
[0007]本發(fā)明還涉及一種適用于這種電池的電池電芯保險(xiǎn)裝置以及一種適用于這種電池的硬殼電池電芯殼體。
[0008]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的電池、根據(jù)本發(fā)明的電池保險(xiǎn)裝置和根據(jù)本發(fā)明的硬殼電池電芯殼體有利地能夠在極端情況下更好地保護(hù)電池電芯。同時(shí)，通過(guò)保險(xiǎn)裝置能夠明顯降低短路的風(fēng)險(xiǎn)。此外，通過(guò)絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)能夠明顯降低在殼體內(nèi)部引起電弧的風(fēng)險(xiǎn)。這特別是能夠由此實(shí)現(xiàn)，即，絕緣介質(zhì)使電池電芯與硬殼電池電芯殼體的限定內(nèi)腔的內(nèi)壁電絕緣，并且以這種方式避免或甚至防止在一方面的電池電芯(例如陽(yáng)極和/或陰極或者電芯線圈(果凍卷))和另一方面的殼體之間形成電弧。然而，如果在非常極端的情況下出現(xiàn)了電弧，那么可以由滅弧介質(zhì)熄滅該電弧?？傮w上來(lái)說(shuō)，由此不僅可以有利地明顯改善允許投產(chǎn)電池中的廢品率，而且也明顯改善了電池在其它極端情況下的安全性。這種電池可以特別有利地用于大型電池系統(tǒng)中，在該電池系統(tǒng)中特別是為了達(dá)到例如400V的高電壓值而相互連接多個(gè)電池電芯，因?yàn)檫@些電池電芯例如即使在高的電壓差的情況下也能夠抑制或甚至防止電弧的形成以及隨之產(chǎn)生的溫度升高，并由此能夠提高安全性。
[0009]滅弧介質(zhì)可以特別地包括三聚氰胺基材料和/或硅橡膠。兩種材料類(lèi)型在形成電弧時(shí)所產(chǎn)生的相對(duì)高的溫度下具有高度穩(wěn)定性并且具有良好的滅弧性能(英語(yǔ)=ArcExtinguishing Properties),該滅弧性能通過(guò)使這兩種材料例如熔化和/或膨脹從而能夠促使所形成的電弧熄滅。
[0010]此外，三聚氰胺基材料還提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，S卩，在高溫下進(jìn)行分解的過(guò)程中，該三聚氰胺基材料形成不可離子化的氣體，該氣體能夠引起非常好的滅弧性能。
[0011]在一種實(shí)施方式中，滅弧介質(zhì)包括三聚氰胺基材料。特別是滅弧介質(zhì)可以包括三聚氰胺基聚合物。
[0012]而硅橡膠可以以有利的方式非常好地調(diào)節(jié)機(jī)械強(qiáng)度和剛性。
[0013]在另一種可替代或額外的實(shí)施方式中，滅弧介質(zhì)包括娃橡膠。由此一方面能夠有利地實(shí)現(xiàn)良好的滅弧并且另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)良好的材料性能。
[0014]在一個(gè)特殊的構(gòu)造方案中，滅弧介質(zhì)具有內(nèi)層和外層。在此，特別是滅弧介質(zhì)的外層包裹住滅弧介質(zhì)的內(nèi)層。在此，滅弧介質(zhì)的內(nèi)層可以由三聚氰胺基材料、特別是三聚氰胺基聚合物構(gòu)成。滅弧介質(zhì)的外層在此可以例如由硅橡膠構(gòu)成。由此能夠有利地將三聚氰胺基材料的非常好的滅弧性能和硅橡膠的可非常好地調(diào)節(jié)的機(jī)械強(qiáng)度和剛性相結(jié)合。通過(guò)由硅橡膠構(gòu)成外層并因此具有彈性，還可以有利地使由三聚氰胺基材料形成的可熄滅電弧的氣體保持在電弧生成位置上，并且由此能夠更好地發(fā)揮該氣體熄滅電弧的效果。
[0015]在另一個(gè)特別的構(gòu)造方案中，滅弧介質(zhì)是密胺樹(shù)脂-硅橡膠共聚物或密胺樹(shù)脂-硅橡膠共混聚合物。由此能夠?qū)煞N物質(zhì)類(lèi)型的優(yōu)點(diǎn)有利地集于一種材料中。
[0016]原則上，電池可以具有一種滅弧介質(zhì)，也可以具有多種滅弧介質(zhì)。
[0017]在一種實(shí)施方式中，保險(xiǎn)裝置配置有用于熄滅電弧的滅弧介質(zhì)。因此，在觸發(fā)保險(xiǎn)裝置的情況下可以有利地防止經(jīng)觸發(fā)的保險(xiǎn)裝置的端部之間形成電弧。
[0018]在此，保險(xiǎn)裝置的滅弧介質(zhì)例如可以如上面所述一樣地構(gòu)成。例如可以用滅弧介質(zhì)將保險(xiǎn)裝置特別是完全地包裹住。例如滅弧介質(zhì)的內(nèi)層可以特別是直接地施加在保險(xiǎn)裝置上。
[0019]配置有保險(xiǎn)裝置的電流導(dǎo)體例如可以由鋁構(gòu)成，和/或電池電芯的陰極電流導(dǎo)體由鋁構(gòu)成。
[0020]保險(xiǎn)裝置例如可以由鋁和/或配置有該保險(xiǎn)裝置的電流導(dǎo)體的材料構(gòu)成。
[0021]通過(guò)內(nèi)部絕緣類(lèi)型形式的絕緣介質(zhì)可以有利地降低或甚至防止在電池電芯、特別是陽(yáng)極或電芯線圈之間形成電弧。
[0022]在另一種實(shí)施方式中，絕緣介質(zhì)包括構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體的內(nèi)壁上的由電絕緣材料構(gòu)成的絕緣層。構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體的內(nèi)壁上的絕緣層可以特別是例如通過(guò)陽(yáng)極氧化制成的例如經(jīng)陽(yáng)極化處理的氧化層，或者是粉末涂層。
[0023]例如可以通過(guò)由鋁構(gòu)成的硬殼電池電芯殼體、特別是其殼基體的陽(yáng)極氧化或陽(yáng)極化處理(即氧化)制成絕緣層。例如可以在水性電解質(zhì)中進(jìn)行硬殼電池電芯殼體的陽(yáng)極氧化或陽(yáng)極化處理。根據(jù)反應(yīng)條件、所采用的電解質(zhì)或添加劑，在此所形成的氧化層、例如氧化招層是多孔性的(英語(yǔ):Porous Oxides)或者非多孔性的、即緊密的(英語(yǔ)=BarrierOxides)。氧化層、例如氧化鋁層的硬度在此可以通過(guò)反應(yīng)條件進(jìn)行控制。
[0024]但是同樣可以使硬殼電池電芯殼體、特別是硬殼電池電芯殼體的殼基體的內(nèi)壁或內(nèi)側(cè)設(shè)有粉末涂層。在采用粉末涂層的情況下可以對(duì)硬殼電池電芯殼體、特別是硬殼電池電芯殼體的殼基體尤其以靜電充電，并且例如以環(huán)氧樹(shù)脂和/或聚酯樹(shù)脂進(jìn)行涂層。
[0025]構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體的內(nèi)壁上的絕緣層可以特別地具有在彡Ιμπι至(10ym范圍中的層厚度。
[0026]同樣可以設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)絕緣層。例如可以額外地對(duì)通過(guò)硬殼電池電芯殼體表面的陽(yáng)極氧化或陽(yáng)極化處理而構(gòu)造的氧化層、例如氧化鋁層進(jìn)行粉末涂層。以這種方式可以有利地用粉末涂層特別是完全地封閉氧化層的細(xì)孔和/或受損位置，并因此通過(guò)絕緣介質(zhì)改善了電絕緣性。
[0027]在另一種實(shí)施方式中，絕緣介質(zhì)額外地包括由電絕緣材料構(gòu)成的另一絕緣層，該另一絕緣層施加在構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體的內(nèi)壁上的絕緣層上。在此，構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體的內(nèi)壁上的絕緣層可以是特別地通過(guò)陽(yáng)極氧化制造的、例如經(jīng)陽(yáng)極化處理的氧化層。在此，另一絕緣層可以是粉末涂層。
[0028]另一絕緣層也可以特別地具有在彡Ιμπι至彡100 μ m范圍中的層厚度。
[0029]在另一種可替代或額外的實(shí)施方式中，絕緣介質(zhì)包括可安置在硬殼電池電芯殼體的內(nèi)腔中的由電絕緣材料構(gòu)成的嵌入物(英語(yǔ):Inlay)。該嵌入物例如可以由塑料構(gòu)成。
[0030]可替代地或除了配置有滅弧介質(zhì)的保險(xiǎn)裝置以外，在另一種實(shí)施方式中，絕緣介質(zhì)配置有用于熄滅電弧的滅弧介質(zhì)。因此，如果即使絕緣介質(zhì)具有電絕緣性能但是在電池電芯和硬殼電池電芯殼體之間還是可形成電弧，那么也可以通過(guò)絕緣介質(zhì)的滅弧介質(zhì)有利地避免或防止形成電弧。
[0031]在此，絕緣介質(zhì)的滅弧介質(zhì)同樣可以如上面所述一樣地構(gòu)造。絕緣介質(zhì)的滅弧介質(zhì)在此例如可以施加在絕緣層或嵌入物上。例如，絕緣介質(zhì)的滅弧介質(zhì)的內(nèi)層對(duì)此可以特別是直接地施加在絕緣層或嵌入物上。
[0032]在另一種實(shí)施方式中，硬殼電池電芯殼體具有導(dǎo)電的膜片和導(dǎo)電的接觸元件。膜片在此能夠和硬殼電池電芯殼體的極點(diǎn)、特別是正極導(dǎo)電地連接或可連接，并且接觸元件能夠和硬殼電池電芯殼體的另一極點(diǎn)、特別是負(fù)極導(dǎo)電地連接或可連接。
[0033]在初始狀態(tài)下，膜片在此可以相對(duì)于接觸元件特別是間隔地設(shè)置。例如膜片在初始狀態(tài)下朝向硬殼電池電芯殼體的內(nèi)腔方向拱起。在觸發(fā)狀態(tài)下，膜片可以特別地和接觸元件接觸。例如膜片在此可以向外拱起。在膜片拱起的構(gòu)造方案中可以例如通過(guò)使硬殼電池電芯殼體的內(nèi)腔中的壓力提升使得從初始狀態(tài)過(guò)渡到觸發(fā)狀態(tài)。
[0034]電池電芯的電流導(dǎo)體能夠特別地和硬殼電池電芯殼體的極點(diǎn)導(dǎo)電地連接或可連接。此外，電池電芯的電流導(dǎo)體還能夠特別地和膜片導(dǎo)電地連接或可連接。電池電芯的另一電流導(dǎo)體能夠特別地和硬殼電池電芯殼體的另一極點(diǎn)導(dǎo)電地連接或可連接。電池電芯的另一電流導(dǎo)體還可以特別地和接觸元件導(dǎo)電地連接或可連接。
[0035]電池電芯的設(shè)有保險(xiǎn)裝置的電流導(dǎo)體能夠特別地通過(guò)保險(xiǎn)裝置和硬殼電池電芯殼體的極點(diǎn)導(dǎo)電地連接或可連接。
[0036]在一個(gè)特殊的構(gòu)造方案中，設(shè)有保險(xiǎn)裝置的電流導(dǎo)體是電池電芯的陰極電流導(dǎo)體。在此，陰極電流導(dǎo)體能夠特別地通過(guò)保險(xiǎn)裝置和硬殼電池電芯殼體的正極導(dǎo)電地連接或可連接。特別是，陰極電流導(dǎo)體在此也能夠和膜片導(dǎo)電地連接或可連接。另一電流導(dǎo)體在此可以特別是電池電芯的陽(yáng)極電流導(dǎo)體。陽(yáng)極電流導(dǎo)體在此能夠特別地和硬殼電池電芯殼體的負(fù)極導(dǎo)電地連接或可連接。特別是，陽(yáng)極電流導(dǎo)體在此也能夠和接觸元件導(dǎo)電地連接或可連接。
[0037]電池電芯可以特別是卷繞電芯和/或鋰離子電芯。
[0038]在另一種實(shí)施方式中，電池電芯是鋰離子卷繞電芯。
[0039]硬殼電池電芯殼體(英語(yǔ):Cell Can)例如除了電觸點(diǎn)(如極點(diǎn))以及電絕緣體以外可以基本上由鋁構(gòu)成。特別是硬殼電池電芯殼體可以具有由鋁構(gòu)成的形成內(nèi)腔的殼基體。此外，硬殼電池電芯殼體可以例如具有由鋁構(gòu)成的特別是封閉內(nèi)腔的蓋板。
[0040]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的電池的其它的技術(shù)性特征和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)此明確參閱與根據(jù)本發(fā)明的電池電芯保險(xiǎn)裝置和根據(jù)本發(fā)明的硬殼電池電芯殼體有關(guān)的說(shuō)明以及參閱附圖和【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】。
[0041]本發(fā)明還涉及一種電池電芯保險(xiǎn)裝置，該電池電芯保險(xiǎn)裝置包括由三聚氰胺基材料、特別是三聚氰胺基聚合物構(gòu)成的三聚氰胺基層和由硅橡膠構(gòu)成的硅橡膠層，其中三聚氰胺基層特別是直接施加在保險(xiǎn)裝置上，并且其中硅橡膠層包裹住三聚氰胺基層。保險(xiǎn)裝置在此可以例如由鋁構(gòu)成。
[0042]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的電池電芯保險(xiǎn)裝置的其它的技術(shù)性特征和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)此明確參閱與根據(jù)本發(fā)明的電池和根據(jù)本發(fā)明的硬殼電池電芯殼體有關(guān)的說(shuō)明以及參閱附圖和【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】。
[0043]本發(fā)明還涉及一種具有用于容納電池電芯的內(nèi)腔和包圍內(nèi)腔的內(nèi)壁的硬殼電池電芯殼體，其中在硬殼電池電芯殼體的內(nèi)壁上構(gòu)造有氧化層，其中在氧化層上施加有由電絕緣材料和/或滅弧材料構(gòu)成的涂層，特別是粉末涂層。
[0044]對(duì)此可以特別地通過(guò)陽(yáng)極氧化制成氧化層。例如氧化層可以是通過(guò)陽(yáng)極氧化處理法制成的、即經(jīng)陽(yáng)極氧化的氧化層。
[0045]涂層、特別是粉末涂層可以作為滅弧材料例如包括三聚氰胺基材料、特別是三聚氰胺基聚合物和/或硅橡膠。
[0046]例如涂層、特別是粉末涂層可以包括內(nèi)層/底層和外層/上層，其中內(nèi)層由三聚氰胺基材料構(gòu)成并且外層由硅橡膠構(gòu)成。
[0047]然而，替代性地或除此之外，涂層、特別是粉末涂層也可以包括密胺樹(shù)脂-硅橡膠共聚物或密胺樹(shù)脂-硅橡膠共混聚合物。
[0048]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的硬殼電池電芯殼體的其它的技術(shù)性特征和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)此明確參閱與根據(jù)本發(fā)明的電池和根據(jù)本發(fā)明的電池電芯保險(xiǎn)裝置有關(guān)的說(shuō)明以及參閱附圖和【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0049]根據(jù)本發(fā)明的主體的其它優(yōu)點(diǎn)和有利的實(shí)施例通過(guò)附圖進(jìn)行說(shuō)明并在下面的描述中詳細(xì)說(shuō)明。在此需要注意，這些附圖僅具有描述性，本發(fā)明并不限制于任何一種形式。在此示出了:
[0050]圖1是根據(jù)本發(fā)明的電池在初始狀態(tài)中的實(shí)施方式的剖面圖；
[0051]圖2是圖1所示電池處于觸發(fā)狀態(tài)下的示意圖；
[0052]圖3a是根據(jù)本發(fā)明的電池電芯保險(xiǎn)裝置的實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖；
[0053]圖3b是圖3a所示的電池電芯保險(xiǎn)裝置的示意性立體圖；
[0054]圖3c是圖3a和3b所示的電池電芯保險(xiǎn)裝置的尤其示意性的剖面圖；
[0055]圖4是三聚氰胺基聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式；以及
[0056]圖5是硅橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。

【具體實(shí)施方式】
[0057]圖1示出了電池1，該電池包括具有用于容納電池電芯10的內(nèi)腔21的硬殼電池電芯殼體20和布置在內(nèi)腔21中的電池電芯10。電池電芯10例如可以是鋰離子卷繞電池，所謂的“果凍卷(Jelly-Roll) ”。
[0058]圖1明顯表示出電池電芯10具有兩個(gè)電流導(dǎo)體，其中一個(gè)電流導(dǎo)體設(shè)有用于中斷短路電流的保險(xiǎn)裝置11。該電流導(dǎo)體通過(guò)保險(xiǎn)裝置11和硬殼電池電芯殼體20的極點(diǎn)24導(dǎo)電地連接。同時(shí)，另一個(gè)電流導(dǎo)體和硬殼電池電芯殼體20的另一極點(diǎn)25導(dǎo)電地連接，該極點(diǎn)通過(guò)絕緣元件26相對(duì)于硬殼電池電芯殼體20的構(gòu)造成內(nèi)腔21的、例如由招構(gòu)成的金屬殼基體電絕緣。
[0059]設(shè)有保險(xiǎn)裝置11的電流導(dǎo)體可以特別地和電池電芯10的陰極電流導(dǎo)體以及和硬殼電池電芯殼體20的正極24導(dǎo)電地連接。相應(yīng)地，另一個(gè)電流導(dǎo)體可以和電池電芯10的陽(yáng)極電流導(dǎo)體以及和硬殼電池電芯殼體20的負(fù)極25導(dǎo)電地連接。
[0060]圖1示出硬殼電池電芯殼體20還具有導(dǎo)電的膜片22，該膜片在所示的初始狀態(tài)下，即完好的狀態(tài)下向內(nèi)、即朝向硬殼電池電芯殼體20的內(nèi)腔21的方向拱起并且相對(duì)于導(dǎo)電的接觸元件23間隔地布置。
[0061]膜片22通過(guò)硬殼電池電芯殼體20，特別是通過(guò)其殼基體與硬殼電池電芯殼體20的正極24以及與電池電芯10的設(shè)置有保險(xiǎn)裝置11的電流導(dǎo)體(陰極電流導(dǎo)體)導(dǎo)電地連接。同時(shí)，接觸元件23與硬殼電池電芯殼體20的負(fù)極25以及與電池電芯10的另一電流導(dǎo)體(陽(yáng)極電流導(dǎo)體)導(dǎo)電地連接。對(duì)此，通過(guò)絕緣元件26使接觸元件23與硬殼電池電芯殼體20的殼基體并且由此與膜片23和硬殼電池電芯殼體20的正極24以及與保險(xiǎn)裝置11和電池電芯10的陰極電流導(dǎo)體電絕緣。
[0062]圖1示出在電池電芯10和硬殼電池電芯殼體20、特別是其殼基體的包圍內(nèi)腔21的內(nèi)壁之間還設(shè)置有用于使電池電芯10與硬殼電池電芯殼體20電絕緣的絕緣介質(zhì)30，該絕緣介質(zhì)包括由電絕緣材料構(gòu)成的絕緣層，該絕緣層構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體20的內(nèi)壁上。在此可以特別是一種由兩個(gè)絕緣層構(gòu)成的涂層系統(tǒng)(未示出)，該涂層系統(tǒng)除了包括構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體20的內(nèi)壁上的絕緣層以外，還包括由電絕緣材料構(gòu)成的另一絕緣層，該另一絕緣層施加在構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體20的內(nèi)壁上的絕緣層上。在此，構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體20的內(nèi)壁上的絕緣層可以特別是氧化層，而另一絕緣層可以是粉末涂層。
[0063]圖1還清楚地示出保險(xiǎn)裝置11配有、例如包有用于熄滅電弧的滅弧介質(zhì)12。在此，滅弧介質(zhì)12可以特別地包括三聚氰胺基聚合物和/或硅橡膠。除了保險(xiǎn)裝置11以外，絕緣介質(zhì)30也可以配有用于熄滅電弧的滅弧介質(zhì)(未示出)。
[0064]圖2示出了圖1所示在初始狀態(tài)下的電池處于觸發(fā)狀態(tài)下的示意圖。
[0065]圖2清楚地示出在觸發(fā)狀態(tài)下膜片22向外拱起并且和接觸元件23接觸?？梢蕴貏e地通過(guò)提高電芯10中的壓力并隨之提高硬殼電池電芯殼體20的內(nèi)腔中的壓力使得膜片22從初始狀態(tài)隆起或者向外擠壓到觸發(fā)狀態(tài)。由膜片22和接觸元件23所構(gòu)造的這種裝置也可以稱(chēng)為過(guò)充電保護(hù)裝置OSD (英語(yǔ)-Overcharge Safety Device)或斷流裝置CID (英語(yǔ):Current Interruptive Device)。
[0066]通過(guò)使膜片22在觸發(fā)狀態(tài)下接觸接觸元件23從而膜片22和負(fù)極25導(dǎo)電地連接。在此，接觸元件23優(yōu)選具有比電池電芯10及其化學(xué)活性部件(果凍卷)更小的電阻。圖2中的箭頭清楚地示出由此能夠使得施加在極點(diǎn)24、25上的電流，例如充電電流不再流經(jīng)電芯10，而是流經(jīng)硬殼電池電芯殼體20，特別是流經(jīng)其殼基體。
[0067]圖2中的另一種箭頭清楚地示出，然而同時(shí)在電芯10上形成短路，短路電流在未經(jīng)保險(xiǎn)裝置11的情況下從電芯10流出，通過(guò)硬殼電池電芯殼體20、特別是通過(guò)其殼基體流經(jīng)膜片22并且可能損害該膜片，但是這是可以通過(guò)觸發(fā)保險(xiǎn)裝置11而有利地得到避免。除了電芯10的過(guò)載以外，也可以通過(guò)外部短路、即通過(guò)正極24和負(fù)極25之間的具有非常小電阻的導(dǎo)電連接觸發(fā)電芯保險(xiǎn)裝置11。
[0068]圖3a和3b示出了根據(jù)本發(fā)明的電池電芯保險(xiǎn)裝置11的一種實(shí)施方式，該電池電芯保險(xiǎn)裝置設(shè)有滅弧介質(zhì)12并且也可以稱(chēng)為ARSD (英語(yǔ):Arc Remocal Safety Device,滅弧保險(xiǎn)裝置)。通過(guò)這種設(shè)有滅弧介質(zhì)12的保險(xiǎn)裝置11至少在觸發(fā)保險(xiǎn)裝置11的情況下能夠有利地避免在經(jīng)觸發(fā)的電芯保險(xiǎn)裝置11的端部上形成電弧。這種保險(xiǎn)裝置11、12能夠例如安裝在電池電芯10的陰極集電器上并且和滅弧介質(zhì)12重熔。在觸發(fā)保險(xiǎn)裝置11時(shí)可以熔化滅弧介質(zhì)12，使其膨脹和/或變成氣體并從而熄滅產(chǎn)生的電弧并且由此也防止或至少避免了溫度的提高。
[0069]圖3c清楚地示出滅弧介質(zhì)12同時(shí)具有內(nèi)層12a和外層12b，其中滅弧介質(zhì)12的外層12b包裹住滅弧介質(zhì)12的內(nèi)層12a。對(duì)此，滅弧介質(zhì)12的內(nèi)層12a可以特別地由三聚氰胺基材料構(gòu)成并且外層12b可以由硅橡膠構(gòu)成。圖3c示出滅弧介質(zhì)12的內(nèi)層12a在此直接施加在保險(xiǎn)裝置11上。
[0070]圖4示出了三聚氰胺基聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，該三聚氰胺基聚合物可通過(guò)三聚氰胺和甲醛聚合而制成并且作為能夠熄滅電弧的介質(zhì)特別地用于構(gòu)成滅弧介質(zhì)12。
[0071]圖5示出了硅橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，該硅橡膠同樣可以作為能夠熄滅電弧的介質(zhì)特別地用于構(gòu)成滅弧介質(zhì)12。
【權(quán)利要求】
1.電池(I)，所述電池包括 -電池電芯(10)和 -具有用于容納所述電池電芯(10)的內(nèi)腔(21)的硬殼電池電芯殼體(20)， 其中，所述電池電芯(10)具有至少一個(gè)電流導(dǎo)體，所述電流導(dǎo)體設(shè)有用于中斷短路電流的保險(xiǎn)裝置(11)， 其中，在所述電池電芯(10)和所述硬殼電池電芯殼體(20)的包圍內(nèi)腔(21)的內(nèi)壁之間設(shè)置有用于使電池電芯(10)與硬殼電池電芯殼體(20)電絕緣的絕緣介質(zhì)(30)，并且 其中，所述電池(I)包括用于熄滅電弧的滅弧介質(zhì)(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述滅弧介質(zhì)(12)包括三聚氰胺基材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池，其中，所述滅弧介質(zhì)(12)包括硅橡膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的電池，其中，所述滅弧介質(zhì)(12)具有內(nèi)層(12a)和外層(12b)，其中，所述滅弧介質(zhì)(12)的外層(12b)包裹住所述滅弧介質(zhì)(12)的內(nèi)層(12a)，其中，所述滅弧介質(zhì)(12)的內(nèi)層(12a)由三聚氰胺基材料構(gòu)成并且所述外層(12b)由硅橡膠構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的電池，其中，所述滅弧介質(zhì)(12)是密胺樹(shù)脂-硅橡膠共聚物或密胺樹(shù)脂-硅橡膠共混聚合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的電池，其中，所述保險(xiǎn)裝置(12)配置有用于熄滅電弧的滅弧介質(zhì)(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的電池，其中，所述絕緣介質(zhì)(30)包括構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體(20)的內(nèi)壁上的由電絕緣材料構(gòu)成的絕緣層，其中，構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體(20)的內(nèi)壁上的絕緣層是氧化層或者粉末涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池，其中，所述絕緣介質(zhì)(30)額外地包括由電絕緣材料構(gòu)成的另一絕緣層，所述另一絕緣層施加在構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體(20)的內(nèi)壁上的絕緣層上，其中，構(gòu)造在硬殼電池電芯殼體(20)的內(nèi)壁上的絕緣層是氧化層并且所述另一絕緣層是粉末涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的電池，其中，所述絕緣介質(zhì)(30)包括能夠安置在硬殼電池電芯殼體(20)的內(nèi)腔(21)中的由電絕緣材料構(gòu)成的嵌入物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的電池，其中，所述絕緣介質(zhì)(30)配置有用于熄滅電弧的滅弧介質(zhì)，其中，滅弧介質(zhì)施加在絕緣層或嵌入物上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的電池，其中，所述硬殼電池電芯殼體(20)具有導(dǎo)電的膜片(22)和導(dǎo)電的接觸元件(23)，其中，所述膜片(22)和所述硬殼電池電芯殼體(20)的極點(diǎn)(24)導(dǎo)電地連接或能夠連接，并且所述接觸元件(23)和所述硬殼電池電芯殼體(20)的另一極點(diǎn)(25)導(dǎo)電地連接或能夠連接，其中，在初始狀態(tài)下，所述膜片(22)和接觸元件(23)間隔地設(shè)置；并且在觸發(fā)狀態(tài)下，所述膜片(22)和接觸元件(23)接觸，其中，所述電池電芯(10)的設(shè)置有保險(xiǎn)裝置(11)的電流導(dǎo)體通過(guò)所述保險(xiǎn)裝置(11)和硬殼電池電芯殼體(20)的極點(diǎn)(24)導(dǎo)電地連接或能夠連接，并且電池電芯(10)的另一電流導(dǎo)體和硬殼電池電芯殼體(20)的另一極點(diǎn)(25)導(dǎo)電地連接或能夠連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的電池，其中，設(shè)有保險(xiǎn)裝置(11)的電流導(dǎo)體是電池電芯(10)的陰極電流導(dǎo)體并且通過(guò)保險(xiǎn)裝置(11)和硬殼電池電芯殼體(20)的正極(24)導(dǎo)電地連接或能夠連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的電池，其中，所述電池電芯(10)是鋰離子卷繞電-!-HΛ ο
14.電池電芯保險(xiǎn)裝置(11)，特別是用于根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述的電池，所述電池電芯保險(xiǎn)裝置包括由三聚氰胺基材料構(gòu)成的三聚氰胺基層(12a)和由硅橡膠構(gòu)成的硅橡膠層(12b)，其中，所述三聚氰胺基層(12a)施加在保險(xiǎn)裝置(11)上，并且其中，所述硅橡膠層(12b)包裹住三聚氰胺基層(12a)。
15.硬殼電池電芯殼體(20)，特別是用于根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述的電池，所述硬殼電池電芯殼體具有用于容納電池電芯(10)的內(nèi)腔(21)和包圍所述內(nèi)腔(21)的內(nèi)壁，其中，在硬殼電池電芯殼體(20)的內(nèi)壁上構(gòu)造有氧化層，其中，在氧化層上施加有由電絕緣材料和/或滅弧材料構(gòu)成的粉末涂層。
【文檔編號(hào)】H01M10/42GK104134776SQ201410183643
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】F·埃貝勒, U·朗格 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會(huì)社