AT527836B1

AT527836B1 - Batteriespeicher mit Funkenfalle, sowie Vorrichtung und Verfahren zur entsprechenden Gasbehandlung

Info

Publication number: AT527836B1
Application number: ATA50349/2024A
Authority: AT
Inventors: Brunnsteiner Mmag Dr Bernhard
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2024-04-25
Filing date: 2024-04-25
Publication date: 2025-07-15
Also published as: AT527836A4; DE102025115779A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Batteriespeicher (100) mit einer Funkenfalle, eine entsprechende Vorrichtung (40) und ein Verfahren. Die Vorrichtung (40) umfasst ein Flüssigkeitsvolumen (43), das in einem Streckenabschnitt (X) einer Abführstrecke (S) eines Abführkanals (30) aufgenommen ist, wobei das Flüssigkeitsvolumen (43) einen in dem Streckenabschnitt (X) zu passierenden Strömungsquerschnitt (Q) ausfüllt, für eine immersive Gaswäsche der Ausgasung beim Durchströmen des Flüssigkeitsvolumens (43).

Description

Ss N

Beschreibung

BATTERIESPEICHER MIT FUNKENFALLE, SOWIE VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ENTSPRECHENDEN GASBEHANDLUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Batteriespeicher mit einer Funkenfallenvorrichtung, sowie eine dementsprechende Vorrichtung und ein Verfahren zur Gasbehandlung einer Ausgasung aus einer Batteriezelle.

[0002] Die Erfindung findet Anwendung in einem Aufbau von Batteriespeichern, wie beispielsweise einem modularen Aufbau von Batteriemodulen einer Traktionsbatterie in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug oder eines stationären Energiespeichers.

[0003] Es sind modulare Batteriespeicher bekannt, die eine hohe Energiedichte aufweisen und besondere Sicherheitsmerkmale benötigen, um im Falle eines thermischen Durchgehens, d.h. einem Thermal Runaway, wie er bei einigen brennbaren Aktivmaterialien von Lithium-lonen-Batterien auftreten kann, eine ausbreitende Kettenreaktion unter den Batteriezellen so gut wie möglich zu vermeiden. Zu diesen Sicherheitsmerkmalen zählt unter anderem eine Entlüftung, durch die heiße Abgase und deren thermische Last möglichst kontrolliert nach außen abgeführt werden können.

[0004] Wenn sich der Batteriespeicher an Bord eines Fahrzeugs, insbesondere in unmittelbarer Nähe zu einem Fahrgastraum befindet, bestehen zudem weitere Sicherheitsbestimmungen bezüglich einer zulässigen thermischen Last, welche in begrenztem Maße durch Abgas in dem Systemumfeld des Fahrzeugs abgeführt werden, wie insbesondere eine maximale Temperatur oder die Vermeidung von Funkenflug und glühenden Partikeln, an denen sich Gase entzünden können.

[0005] Im Stand der Technik sind als Funkenfalle Aufbauten mit Umlenkungen einer Streckenführung einer Strömungsstrecke für Ausgasungen nach dem Prinzip eines Labyrinths, oder gegen eine Strömungsrichtung geneigte Flächenelemente bekannt, die eine Abscheidung von schwereren Partikeln einer Feststoffphase aus einer leichteren Gasphase dieser Ausgasungen bewirken.

[0006] Andererseits besteht im Fahrzeugbau stets das Bestreben nach Raum-, Gewichts- und Kostenoptimierung, welche der Gestaltungsfreiheit zu konstruktiven Lösungsansätzen wie einer räumlich beanspruchenden oder komplexen Ausgestaltung einer Strömungsstrecke für Ausgasungen entgegenstehen. Aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung zahlreicher mobiler Anwendungen besteht prinzipiell Bedarf an Lösungen zu einem sicherheitsrelevanten Verhalten von Batteriespeichern beim Auftreten von hohen Temperaturen und Drücken infolge einer Fehlfunktion in einer Batteriezelle.

[0007] Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Technik zur verbesserten Behandlung von Ausgasungen und Abwärme bei thermisch kritischen Vorfällen in Batteriespeichern zu schaffen.

[0008] Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Batteriespeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und eine Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

[0009] Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriespeicher beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren jeweils untereinander, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen. werden kann.

[0010] Der erfindungsgemäße Batteriespeicher hat wenigstens eine Batteriezelle und umfasst dazu ein Gehäuse mit einem zu einer umgebenden Atmosphäre abgegrenzten Aufnahmekammer, für eine Aufnahme der wenigstens einen Batteriezelle; einen Abführkanal mit einer Abführstrecke, die zu dem Aufnahmekammer abgegrenzt ist, für eine räumlich getrennte Abführung

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einer Ausgasung aus der wenigstens einen Batteriezelle, ferner mit: wenigstens einer Kanaleingangsöffnung, die zu der wenigstens einen Batteriezellegerichtet ausgebildet ist, für eine Einleitung der Ausgasung aus der wenigstens einen Batteriezelle in den Abführkanal, einer Kanalausgangsöffnung, die zu der umgebenden Atmosphäre gerichtet ausgebildet ist, für eine Ausleitung der Ausgasung aus dem Gehäuse in die umgebende Atmosphäre, und einer Funkenfallenvorrichtung, die zwischen der wenigstens einer Kanaleingangsöffnung und der Kanalausgangsöffnung in der Abführstrecke des Abführkanals angeordnet ist.

[0011] Erfindungswesentlich ist, dass die Funkenfallenvorrichtung ein Flüssigkeitsvolumen umfasst, das in einem Streckenabschnitt der Abführstrecke des Abführkanals aufgenommen ist, wobei das Flüssigkeitsvolumen einen in dem Streckenabschnitt zu passierenden Strömungsquerschnitt ausfüllt, für eine immersive Gaswäsche der Ausgasung beim Durchströmen des Flüssigkeitsvolumens.

[0012] Gleichermaßen dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung und Nassabscheidung von Feststoffen einer Ausgasung aus einer Batteriezelle. Hierfür umfasst die Vorrichtung ebenfalls einen mit der Batteriezelle fluidkommunizierend verbindbaren Abführkanal mit einer abgegrenzten Abführstrecke, für eine Abführung der Ausgasung aus der Batteriezelle. Erfindungswesentlich umfasst die Vorrichtung ein Flüssigkeitsvolumen, das in einem Streckenabschnitt der Abführstrecke des Abführkanals aufgenommen ist, wobei das Flüssigkeitsvolumen einen in dem Streckenabschnitt zu passierenden Strömungsquerschnitt ausfüllt, für eine immersive Gaswäsche der Ausgasung beim Durchströmen des Flüssigkeitsvolumens.

[0013] Eine an dieser Stelle unabhängige Definition der erfindungsgemäßen Vorrichtung, d.h. losgelöst von dem erfindungsgemäßen Batteriespeichers, beruht auf dem Umstand, dass diese eine potenziell separat handelbare, kleinste Einheit zur Umsetzung der erfindungsgemäßen Technik mit einer nachfolgend beschriebenen mehrfachen Funktionalität und Wirkungsweise in dem genannten Anwendungskontext der Erfindung darstellt.

[0014] Das erfindungsgemäße Verfahren dient ebenso zur Gasbehandlung einer Ausgasung aus einer Batteriezelle und umfasst den Schritt: - Abführen der Ausgasung aus der Batteriezelle entlang einer Abführstrecke in eine umgebende Atmosphäre.

[0015] Erfindungswesentlich umfasst das Verfahren ferner den Schritt: - iImmersives Waschen der Ausgasung mittels einer durch ein Flüssigkeitsvolumen führenden Strömungspassage, welche die Ausgasung entlang der Abführstrecke passiert, für eine Kühlung und Nassabscheidung von Feststoffen der Ausgasung.

[0016] Die Erfindung sieht somit erstmals einen flüssigkeitsbasierten Gasfilter oder Gaswäscher für eine Ausgasung aus Batteriezellen vor.

[0017] Dabei muss die Ausgasung in einer Abführstrecke eine Flüssigkeitsphasenpassage passieren, wobei die Ausgasung in Form einer Blasensäule, die entlang eines Streckenabschnittes geführt wird, durch die Filterflüssigkeit gedrückt wird. Das Flüssigkeitsvolumen ist derart angeordnet, dass es einen zu passierenden Strömungsquerschnitt einnimmt, d.h. es wird eine durch das Flüssigkeitsvolumen hindurchführende Strömungspassage ausgebildet, welche die Ausgasung entlang der Abführstrecke passiert.

[0018] Dadurch erfolgt eine Gaswäsche, bei der die Ausgasung von Feststoffen, wie insbesondere funkenbildenden, glühenden Partikeln gereinigt und abgekühlt wird. Dabei bezieht sich der Vergleich mit einer Gaswäsche weniger auf ein Prinzip einer Flüssigkeitszerstäubung als vielmehr auf ein Prinzip einer Immersion in einem Tauchbad. Mit anderen Worten wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtungs- und Verfahrenstechnik ein mit dem Aufbau einer Wasserpfeife vergleichbares Wirkungsprinzip verfolgt.

[0019] Die Erfindung erzielt mehrere Funktionen in effektiver Weise. Zum einen erfüllt die Erfindung die Funktion einer effektiven Funkenfalle, nach dem Prinzip einer Nassabscheidung einer Feststoffphase der Ausgasung, insbesondere von funkenbildenden, glühenden Partikeln. Des Weiteren erfüllt die Erfindung die Funktion eines effektiven Partikelfilters, nach dem Prinzip einer

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Zurückhaltung der abgeschiedenen Feststoffphase der Ausgasung, wie feine Stäube oder Feststoffanteile eines Rauchgases durch Bindung der Partikel in einer Suspension. Darüber hinaus erfüllt die Erfindung die Funktion eines effektiven flüssigkeitsbasierten Kühlers für ein in die Systemumgebung austretendes Gas, nach dem Prinzip einer immersiven, direkten Flüssigkeitskühlung der zurückgehaltenen Feststoffphase und der durchgeleiteten Gasphase der Ausgasung.

[0020] Beachtliche Vorteile der Erfindung bestehen in der verbesserten, d.h. einer gegenüber den vorbekannten Aufbauten einer Gasführung und Funkenfalle überlegenen Effizienz, die sich aus dem flüssigkeitsbasierten Prinzip ergibt, und zwar in Bezug auf alle drei zuvor genannten Funktionalitäten, also einer Funkenfalle, eines Partikelfilters und eines Kühlers.

[0021] Weitere Vorteile der Erfindung liegen in dem verringerten Bedarf an Bauraum und gegebenenfalls einer geringeren resultierenden Produktmasse. Dies lässt sich durch einen Vergleich eines geeigneten Flüssigkeitsvolumens in der erfindungsgemäße Technik vor Augen führen, gegenüber einer Länge und komplexeren Ausgestaltung eines Strömungsweges, die in der herkömmlichen Technik erforderlich wäre, um eine ähnliche Wirkungen bezüglich der Partikelabscheidung und Kühlung an Ausgasungen aus Batteriezellen zu erlangen.

[0022] Im Zusammenhang mit diesem Vergleich gehen selbstredend wirtschaftliche Vorteile eines einfacheren Aufbaus eines Systemumfeldes und geringere Fertigungskosten für einen Aufbau nach der erfindungsgemäßen Technik einher.

[0023] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Funkenfallenvorrichtung wenigstens eine gaspermeable Membran in dem Strömungsquerschnitt umfassen, für eine Eingrenzung des Flüssigkeitsvolumens in dem Streckenabschnitt der Abführstrecke. Derartige, semipermeable Membrane sind kostengünstig verfügbar und ermöglichen ein effektives Zurückhalten der Flüssigkeit beim Durchtritt einer Gasphase.

[0024] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Funkenfallenvorrichtung wenigstens ein unter Druck öffnendes Ventil in dem Strömungsquerschnitt umfassen, für eine Eingrenzung des Flüssigkeitsvolumens in dem Streckenabschnitt der Abführstrecke. Geeignete Ventiltypen, wie insbesondere ein Druckventil können auf vordefinierte Schwellenwerte für Druckdifferenzen vorkonfiguriert werden.

[0025] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Funkenfallenvorrichtung ein geöffnetes Reservoir umfasst, in dem der Strömungsquerschnitt abgesenkt angeordnet ist, für eine gravimetrische Einbindung des Flüssigkeitsvolumens in dem Streckenabschnitt der Abführstrecke. Eine geeignete Ausgestaltung eines Reservoirs kann von einer einfachsten Form im Sinne eines Siphons bis hin zu komplexeren, labyrinthartigen Formen für eine verbesserte Eignung in mobilen Anwendungen vorgesehen werden.

[0026] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die wenigstens eine Batteriezelle einen unter Druck öffnenden Ausströmabschnitt umfassen, für ein druckabbauendes Ausströmen der Ausgasung aus der wenigstens einen Batteriezelle. Somit wird ein definiert ausgerichteter Austritt heiBer Gase gewährleistet.

[0027] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Ausströmabschnitt in Form einer Sollbruchstelle in einem Zellenmantel der wenigstens einen Batteriezelle ausgebildet sein.

[0028] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Ausströmabschnitt in Form eines Druckventils in dem Zellenmantel der wenigstens einen Batteriezelle ausgebildet sein.

[0029] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die wenigstens eine Eingangsöffnung des Abführkanals an den Ausströmabschnitt der wenigstens einen Batteriezelle angrenzt und/oder mit dem Zellenmantel in Kontakt stehen.

[0030] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die wenigstens eine Eingangsöffnung des Abführkanals den Ausströmabschnitt der wenigstens einen Batteriezelle und/oder einen Umfang des Zellenmantels umschließen.

[0031] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann in der Ausgangsöffnung des Abführkanals ein

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unter Druck öffnendes Ausgangsventil angeordnet sein. So werden Verunreinigungen aus einer Umgebung ferngehalten.

[0032] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Flüssigkeitsvolumen eine dielektrische Flüssigkeit enthalten. Diese sind beispielsweise Öölbasiert, verdunsten nicht, sind nicht korrosiv und stellen keine Kurzschlussgefahr bei Kontakt mit elektrischen Leitern dar.

[0033] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale und Ausführungsformen jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

[0034] Fig. 1 einen Batteriespeicher mit einer Funkenfallenvorrichtung in einer ersten Ausführungsform;

[0035] Fig. 2 einen Batteriespeicher mit einer Funkenfallenvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;

[0036] Fig. 3 einen Batteriespeicher mit einer Funkenfallenvorrichtung in einer dritten Ausführungsform; und

[0037] Fig. 4 einen Batteriespeicher in einer Ausführungsform mit einer Modifizierung eines Eingangsabschnittes des Abführkanals.

[0038] Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Speichervorrichtung 100 mit einem Gehäuse 20, das eine Aufnahmekammer 21 für eine Vielzahl von Batteriezellen 10 umschließt. Die Batteriezellen 10 sind in der Aufnahmekammer 21 gegenüber einer Umgebung wie einem Systemumfeld oder einer Umwelt, d.h. insbesondere gegenüber der Luft einer umgebenden Atmosphäre in dem Gehäuse 20 abgegrenzt, um äußere Einflüsse und Verschmutzungen abzuhalten. Die Batteriezellen 10 sind in einer oder mehreren Gruppen benachbart und kompakt in der Aufnahmekammer 21 angeordnet. Die Aktivmaterialien, Separatoren, Elektroden und Elektrolyt jeder Batteriezelle 10 sind von einem Zellenmantel 12 umgeben, der alle Außenflächen einer zylindrischen oder prismatischen Zelle oder einer Pouchzelle umschließt, sodass diese von einer Atmosphäre der Aufnahmekammer 21 schützend abgetrennt sind.

[0039] In dem Zellenmantel 12 von jeder Batteriezelle 10 ist ein Ausströmabschnitt 13 vorgesehen, der in Form einer Sollbruchstelle in einer Stärke des Zellenmantels 12, oder in einer funktional präziseren Variante als ein nach außen gerichtetes Einweg-Ventil ausgestaltet ist. Die Ausströmabschnitte 13 dienen dazu, im Falle einer Fehlfunktion, wie einem Kurzschluss, zu hoher Lade- oder Entladeströme oder sonstigen Ursachen, die zu einer exorbitanten Erwärmung oder Entzündung der Batteriezelle 10 führen können, einen kontrollierten und gezielt gerichteten Druckabbau von Ausgasungen, wie z.B. Verbrennungsgasen aus dem Inneren der Batteriezelle 10 nach außen zu ermöglichen. Eine solche Ausgasung umfasst heiße, gegebenenfalls entzündliche Verbrennungsgase und Partikel, die nach Sauerstoffkontakt zu glühen beginnen. Die Funkenbildung stellt ein Entzündungsgefahr für den gesamten Batteriespeicher 100 dar.

[0040] In der dargestellten Anordnung sind die Ausströmabschnitte 13 nach unten gerichtet in einer Bodenfläche des Zellenmantels 12 positioniert. Unterhalb der Batteriezellen 10 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Abführkanal 30 angeordnet, zur Abführung der Ausgasungen aus derartigen, thermischen Vorfällen. Der Abführkanal 30 weist einen abgegrenzten Strömungsquerschnitt auf, der insbesondere zu der Aufnahmekammer 21 des Gehäuses 20 abgegrenzt ist, um eine thermische Last der Ausgasung räumlich getrennt von den Batteriezellen 10 und in vorbestimmter Ausrichtung abzuführen. Dadurch wird verhindert, dass die freigesetzte Abwärme der Ausgasung weitere intakte Batteriezellen 10, die zu der schadhaften Batteriezelle 10 benachbart sind, ebenfalls erwärmt werden und überhitzen, d.h. eine thermische Kettenreaktion oder Thermal Runaway in der kompakten Anordnung von Batteriezellen 10 untereinander möglichst verhindert wird.

[0041] In dem Abführkanal 30 sind jeweils, gegenüberliegend positioniert zu den Ausströmab-

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schnitten 13 der Batteriezellen 10, korrespondierende Eingangsöffnungen 31 ausgebildet, die jeweils mit den Zellenmantel 12 abdichtend in Kontakt stehen. Bei einem thermischen Vorfall in einer beliebigen Batteriezelle 10 öffnet sich bei entsprechendem Überdruck in der schadhaften Batteriezelle 10 der Ausströmabschnitt 13 in dem Zellenmantel 12 und entlässt in einem Druckabbau eine Ausgasung durch eine der zugeordnet positionierten Eingangsöffnungen 31 in den Abführkanal 30. Der Abführkanal 30 gibt eine Abführstrecke S vor, an der die Ausgasung entlang von den Batteriezellen 10 hinweg und schließlich aus dem Gehäuse 20 des Batteriespeichers 100 herausgeführt wird. Hierzu weist der Abführkanal 30 eine Ausgangsöffnung 32 auf, die in einer Wand des Gehäuses 20 ausgebildet ist oder durch das Gehäuse 20 hindurchführend zu der umgebenden Atmosphäre geöffnet ist. Um Einflüsse oder Verschmutzungen von außen durch die Ausgangsöffnung 32 zu vermeiden, ist ein unter Druck öffnendes Ventil 33, also ein EinwegVentil, Druckventil, Rückschlagventil angeordnet.

[0042] In einem Streckenabschnitt X der Abführstrecke S des Abführkanals 30 ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Funkenfallenvorrichtung 40 angeordnet. Die Funkenfallenvorrichtung 40 ist zugleich eine mehrfunktionale Vorrichtung 40, welche weitere, eingangs beschriebene Funktionen erfüllt.

[0043] Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform umfasst die Funkenfallenvorrichtung 40 zwei gaspermeable Membrane 41, die ein Flüssigkeitsvolumen 43 eingrenzen. Sowohl die Membrane 41 also auch der Füllstand des Flüssigkeitsvolumens nehmen an einer beliebigen Position oder Erstreckung innerhalb des Streckenabschnittes X einen gesamten Strömungsquerschnitt Q des Abführkanals 30 ein. Die Ausgasung, welche basierend auf einer Druckdifferenz zwischen dem Abführkanal und der umgebenden Atmosphäre entlang der eingezeichneten Pfeilen auf der Abführstrecke S entflieht, diffundiert durch eine Erste der beiden Membrane 41, passiert danach in Form einer im Prinzip waagerecht gezogene Blasensäule das Flüssigkeitsvolumen 483, und diffundiert schließlich durch die zweite Membran 41. Beim Durchqueren des Flüssigkeitsvolumens 43 werden die glühenden Partikel und weitere Feststoffe aus Rauchgas wie Ruß, nach dem Prinzip einer Nassabscheidung durch den direkten Kontakt mit der flüssigen Phase gebunden, zurückgehalten und abgekühlt. Ferner werden die blasenförmigen Volumina der weiterhin passierende Gasphase durch den direkten Kontakt mit der flüssigen Phase, also mit einer Immersionskühlung abgekühlt.

[0044] Nach einem Durchqueren der Funkenfallenvorrichtung 40 entflieht die übrige Gasphase weiter entlang der Abführstrecke S durch das Ventil 33 in der Ausgangsöffnung 32 des Abführkanals 30 aus dem Gehäuse 20 des Batteriespeichers 100. Infolge der Gasbehandlung in der Funkenfallenvorrichtung 40, d.h. der Nassabscheidung und immersiven Abkühlung der verbleibenden Gasphase, besteht bei Austritt derselben in eine sensible Systemumgebung wie ein Fahrzeug, keine oder eine erheblich geringere Gefahr in Bezug auf eine Entzündlichkeit aus einer Funkenbildung und einer Temperatur eines potenziell entzündlichen Gases, sowie aus einer nach außen abgegebenen thermischen Last der Ausgasung im Allgemeinen.

[0045] Fig. 2 zeigt eine Batterievorrichtung 100 mit einer zweiten Ausführungsform der Funkenvorrichtung 40. Während die übrigen Merkmale der Batterievorrichtung 100 derjenigen aus Fig. 1 entsprechen, unterscheidet sich die Funkenvorrichtung 40 in der funktionalen Ausgestaltung einer gasdurchlässigen Eingrenzung des Flüssigkeitsvolumens 43. So weist die Funkenvorrichtung 40 zu beiden Seiten jeweils ein unter Druck öffnendes Ventil 42, also ein Einwege-Ventil, Druckventil, Rückschlagventil auf. Beide Ventile 42 nehmen einen gesamten Strömungsquerschnitt Q des Abführkanals 30 ein, um das Flüssigkeitsvolumen 43 in dem Streckenabschnitt X einzugrenzen. Ebenso nimmt das Flüssigkeitsvolumen 43 einen Strömungsquerschnitt Q innerhalb des Streckenabschnittes X ein, also füllt diesen vollständig auf, um eine effektive Barriere aus flüssiger Phase für den Gasstrom der Ausgasung zu schaffen.

[0046] Fig. 3 zeigt eine weitere Batterievorrichtung 100 mit einer dritten Ausführungsform der Funkenvorrichtung 40. Die Batterievorrichtung 100 entspricht erneut in allen übrigen Merkmalen derjenigen aus Fig. 1. Die Funkenvorrichtung 40 unterscheidet sich wiederum in der funktionalen Ausgestaltung einer gasdurchlässigen Eingrenzung, oder mit anderen Worten einer offenen, gra-

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vimetrischen Einbindung des Flüssigkeitsvolumens 43. Die Funkenvorrichtung 40 umfasst ein zumindest teilweise geöffnetes Reservoir 44, das mit Flüssigkeit befüllt ist. Das Reservoir 44 bildet im Wesentlichen ein nach unten und den Seiten gegrenztes Becken, oder einen zum Rest des Abführkanals 30 abgesenkten Abschnitt aus. Ein im Vergleich zu angrenzenden Abschnitten des Abführkanals 30 abgesenkter und in der dargestellten Ausführung auch verringerter Strömungsquerschnitt Q, ist unterhalb eines Füllpegels des Flüssigkeitsvolumens 43 angeordnet. Die Ausgasung durchquert somit bei einem Eintritt und Austritt über einen freien Flüssigkeitsspiegel eines Tauchbades das Flüssigkeitsvolumen 43 in dem Streckenabschnitt X. Die Phänomene, wie eine durch die flüssige Phase gezogene Blasensäule sowie die Funktionen und Wirkungen der Gasbehandlung an der Feststoffphase und Gasphase der passierenden Ausgasung werden selbstverständlich in gleicher Weise wie in zuvor beschriebenen Ausführungsformen erzielt.

[0047] Der dargestellte Aufbau ist stark vereinfacht. Um eine verbesserte Rückhaltung oder Einbindung des Flüssigkeitsvolumens 43 in dem teilweise geöffneten Reservoir 44 in mobilen Systemumgebungen zu gewährleisten, können die gezeigten begrenzenden Wände und Barrieren des Reservoirs 44 in einer nach oben weiter geschlossenen und vorzugsweise labyrinthartigen Struktur ausgebildet sein, die eine zu passierende Strömungsstrecke in flüssiger Phase für einen Gasstrom bereitstellt.

[0048] Darüber hinaus können in alternativen Ausführungsformen verschiedene Elemente aus den beispielgebend beschriebenen Ausführungsformen zusammen ein Flüssigkeitsvolumen 43 in einer Funkenfallenvorrichtung 40 eingrenzen. So kann eine Membran 41 mit einem Ventil 42 oder mit einem Reservoir 44 kombiniert werden. Ebenso kann ein Ventil mit einem Reservoir 44 kombiniert werden.

[0049] Eine für das Flüssigkeitsvolumen 43 verwendete Flüssigkeit ist vorzugsweise eine dielektrische Flüssigkeit, wie ein Silikonöl. Zum einen weist dieses einen höheren Siedepunkt auf, zum anderen besteht im Falle eines Auslaufens, wie beispielsweise aufgrund eines Unfalls in einer mobilen Anwendung, keine Kurzschlussgefahr im Falle eines Eindringens der Flüssigkeit in die Aufnahmekammer 21.

[0050] Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des Batteriespeichers 100 mit einem modifizierten eingangsseitigen Aufbau des Abführkanals 30. Die übrigen Merkmale des Batteriespeichers 100 entsprechen frei wählbar einem der vorhergehenden Ausführungsformen. Dabei ist der Abführkanal 30 nicht in Kontakt zu den Bodenflächen der Zellenmäntel 12 ausgebildet, sondern umschließt einen unteren Abschnitt von jeder Batteriezelle 10. Die Eingangsöffnungen 31 sind somit nicht gegenüberliegend zu den Ausströmabschnitten 13 zugeordnet positioniert, sondern umschließen vielmehr in abdichtender Anordnung einen Umfang der Zellenmäntel 12 oberhalb der Ausströmabschnitte 13. Mit anderen Worten sind untere Endabschnitte der Batteriezellen 10 in den Eingangsöffnungen 31 des Abführkanals 30 aufgenommen.

[0051] In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen ist der Abführkanal 30 nicht, wie in den dargestellten Ausführungsformen, unterhalb der Batteriezellen 10 in dem Gehäuse 20 angeordnet. Der Abführkanal 30 kann ebenso keine Wand des Gehäuses 20 zur Eingrenzung des Abführkanals 30 nutzen, und muss nicht als integraler Teil des Gehäuses 20 ausgebildet sein. Alternativ dazu kann der Abführkanal 30 seitlich oder oberhalb der Batteriezellen 10 angeordnet sein. Ferner kann alternativ der Abführkanal 30 als separates Teil ausgebildet sein, das in das Gehäuse 20 eingesetzt wird. Die Formgebung des Abführkanals kann variiert werden, solange die Eingangsöffnungen 31 stets mit der Anordnung der Batteriezellen 10 korrespondieren, sowie die Ausgangsöffnung 32 und eine Erstreckung der Abführstrecke S des Abführkanals 30 stets zu umgebenden Abmessungen des Gehäuses 20 korrespondieren.

[0052] In einer alternativen Ausführungsformen kann der Batteriespeicher 100 selbst ein modular aufgebautes Batteriepack sein, dass aus mehreren Batteriemodulen mit jeweils mehreren Batteriezellen zusammengesetzt ist. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Batteriespeicher 100 hingegen ein Batteriemodul aus einer Mehrzahl von Batteriemodulen eines Batteriepacks sein. Bei dieser alternativen Ausführungsform kann sich der Abführkanal 30 aus einem Gehäuse eines Batteriemoduls, das demnach als ein Teilgehäuse des Batteriepacks zu betrach-

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ten ist, über weitere Batteriemodule hinweg erstrecken. Demnach kann die Ausgangsöffnung 32 des Abführkanals 30 außerhalb des Gehäuses eines Batteriemoduls, und insbesondere an einem gemeinsamen Gehäuse des Batteriepacks angeordnet sein. Ebenso können sich mehrere solcher Batteriemodule einen gemeinsamen Abführkanal 30 und eine gemeinsame AusgangsöÖffnung 32 teilen. Dabei kann das Batteriepack eine oder mehrere Ausgangsöffnung 32 aufweisen, die nicht der Anzahl an Batteriemodulen entspricht. Ferner kann eine Abführkanalstruktur eingerichtet sein, die sich von einer Ausgangsöffnung 32 aus in mehrere, insbesondere in jeweils einen Abführkanal 30 pro Batteriemodul verzweigt.

[0053] Die voranstehenden Erläuterungen der Ausführungsformen beschreiben die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

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BEZUGSZEICHENLISTE

100 Batteriespeicher

10 Batteriezelle

12 Zellenmantel

13 Ausströmabschnitt

20 Gehäuse

21 Aufnahmekammer

30 Abführkanal

31 Kanaleingangsöffnung 32 Kanalausgangsöffnung 33 Ausgangsventil

40 Funkenfallenvorrichtung 41 gaspermeable Membran 42 Ventil

43 Flüssigkeitsvolumen

44 Reservoir Q Strömungsquerschnitt

Ss Abführstrecke X Streckenabschnitt

Claims

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Patentansprüche 1. Batteriespeicher (100) mit wenigstens einer Batteriezelle (10), aufweisend:

ein Gehäuse (20) mit einem zu einer umgebenden Atmosphäre abgegrenzten Aufnahmekammer (21), für eine Aufnahme der wenigstens einen Batteriezelle (10);

einen Abführkanal (30) mit einer Abführstrecke (S), die zu der Aufnahmekammer (21) abgegrenzt ist, für eine räumlich getrennte Abführung einer Ausgasung aus der wenigstens einen Batteriezelle (10), ferner mit:

wenigstens einer Kanaleingangsöffnung (31), die zu der wenigstens einen Batteriezelle (10) gerichtet ausgebildet ist, für eine Einleitung der Ausgasung aus der wenigstens einen Batteriezelle (10) in den Abführkanal (30),

einer Kanalausgangsöffnung (32), die zu der umgebenden Atmosphäre gerichtet ausgebildet ist, für eine Ausleitung der Ausgasung aus dem Gehäuse (20) in die umgebende Atmosphäre, und

einer Funkenfallenvorrichtung (40), die zwischen der wenigstens einer Kanaleingangsöffnung (31) und der Kanalausgangsöffnung (32) in der Abführstrecke (S) des Abführkanals (30) angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

die Funkenfallenvorrichtung (40) ein Flüssigkeitsvolumen (43) umfasst, das in einem Streckenabschnitt (X) der Abführstrecke (S) des Abführkanals (30) aufgenommen ist, wobei das Flüssigkeitsvolumen (43) einen in dem Streckenabschnitt (X) zu passierenden Strömungsquerschnitt (Q) ausfüllt, für eine immersive Gaswäsche der Ausgasung beim Durchströmen des Flüssigkeitsvolumens (43).
2. Batteriespeicher (100) nach Anspruch 1, wobei die Funkenfallenvorrichtung (40) wenigstens eine gaspermeable Membran (41) in dem Strömungsquerschnitt (Q) umfasst, für eine Eingrenzung des Flüssigkeitsvolumens (43) in dem Streckenabschnitt (X) der Abführstrecke ($S).
3. Batteriespeicher (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Funkenfallenvorrichtung (40) wenigstens ein unter Druck öffnendes Ventil (42) in dem Strömungsquerschnitt (Q) umfasst, für eine Eingrenzung des Flüssigkeitsvolumens (43) in dem Streckenabschnitt (X) der Abführstrecke (S).
4. Batteriespeicher (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Funkenfallenvorrichtung (40) ein geöffnetes Reservoir (44) umfasst, in dem der Strömungsquerschnitt (Q) abgesenkt angeordnet ist, für eine gravimetrische Einbindung des Flüssigkeitsvolumens (43) in dem Streckenabschnitt (X) der Abführstrecke (S).
5. Batteriespeicher (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die wenigstens eine Batteriezelle (10) einen unter Druck öffnenden Ausströmabschnitt (13) umfasst, für ein druckabbauendes Ausströmen der Ausgasung aus der wenigstens einen Batteriezelle (10).
6. Batteriespeicher (100) nach Anspruch 5, wobei der Ausströmabschnitt (13) in Form einer Sollbruchstelle in einem Zellenmantel (12) der wenigstens einen Batteriezelle (10) ausgebildet ist.
7. Batteriespeicher (100) nach Anspruch 5, wobei der Ausströmabschnitt (13) in Form eines Druckventils in dem Zellenmantel (12) der wenigstens einen Batteriezelle (10) ausgebildet ist.
8. Batteriespeicher (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die wenigstens eine Eingangsöffnung (31) des Abführkanals (30) an den Ausströmabschnitt (13) der wenigstens einen Batteriezelle (10) angrenzt und/oder mit dem Zellenmantel (12) in Kontakt steht.
9. Batteriespeicher (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die wenigstens eine Eingangsöffnung (31) des Abführkanals (30) den Ausströmabschnitt (13) der wenigstens einen

Batteriezelle (13) und/oder einen Umfang des Zellenmantels (12) umschließt.
10. Batteriespeicher (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in der Ausgangsöffnung (32) des Abführkanals (30) ein unter Druck öffnendes Ausgangsventil (33) angeordnet ist.
11. Batteriespeicher (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Flüssigkeitsvolumen (43) eine dielektrische Flüssigkeit enthält.
12. Vorrichtung (40) zur Kühlung und Nassabscheidung von Feststoffen einer Ausgasung aus einer Batteriezelle (10), aufweisend:

einen mit der Batteriezelle (10) fluidkommunizierend verbindbaren Abführkanal (30) mit einer abgegrenzten Abführstrecke (S), für eine Abführung der Ausgasung aus der Batteriezelle (10);

gekennzeichnet durch

ein Flüssigkeitsvolumen (43), das in einem Streckenabschnitt (X) der Abführstrecke (S) des Abführkanals (30) aufgenommen ist, wobei das Flüssigkeitsvolumen (43) einen in dem Streckenabschnitt (X) zu passierenden Strömungsquerschnitt (Q) ausfüllt, für eine immersive Gaswäsche der Ausgasung beim Durchströmen des Flüssigkeitsvolumens (43).
13. Vorrichtung (40) nach Anspruch 12, aufweisend wenigstens eine gaspermeable Membran (41) in dem Strömungsquerschnitt (Q), für eine Eingrenzung des Flüssigkeitsvolumens (43) in dem Streckenabschnitt (X) der Abführstrecke (S).
14. Vorrichtung (40) nach Anspruch 12 oder 13, aufweisend wenigstens ein unter Druck öffnendes Ventil (42) in dem Strömungsquerschnitt (Q), für eine Eingrenzung des Flüssigkeitsvolumens (43) in dem Streckenabschnitt (X) der Abführstrecke (S).
15. Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, aufweisend ein geöffnetes Reservoir (44), in dem der Strömungsquerschnitt (Q) abgesenkt angeordnet ist, für eine gravimetrische Einbindung des Flüssigkeitsvolumens (43) in dem Streckenabschnitt (X) der Abführstrecke (S).
16. Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Flüssigkeitsvolumen (43) eine dielektrische Flüssigkeit enthält.
17. Verfahren zur Gasbehandlung einer Ausgasung aus einer Batteriezelle (10) mit dem Schritt:

- Abführen der Ausgasung aus der Batteriezelle (10) entlang einer Abführstrecke ($) in eine umgebende Atmosphäre;

gekennzeichnet durch den Schritt:

- Iimmersives Waschen der Ausgasung mittels einer durch ein Flüssigkeitsvolumen (43) führenden Strömungspassage (X, Q), welche die Ausgasung entlang der Abführstrecke (S) passiert, für eine Kühlung und Nassabscheidung von Feststoffen der Ausgasung.
18. Verfahren zur Gasbehandlung nach Anspruch 17 unter Verwendung der Funkenfallenvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 12 bis 16.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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