CN104716394A - 具有指示剂的电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池系统,其包括具有至少两个可布置或布置在其中的电池模块的电池壳体,其中,电池模块分别具有模块壳体,所述模块壳体具有至少两个可布置或布置在其中的电池电芯,并且其中,所述电池电芯分别具有电芯壳体。为了在长的时间范围中以相对低的成本维护所述电池系统,电池系统具有配备有用于探测至少一种可从电池电芯中离开的物质的化学指示剂的排气系统,在所述排气系统中,模块排气开口通过至少一个排气管路可与电池排气开口相连接。此外,本发明涉及一种用于所述电池系统的电池壳体、电池模块、模块壳体、电池电芯、电芯壳体、排气管路、软管接头、气体处理装置和排气系统。

Description

具有指示剂的电池系统
技术领域
本发明涉及一种电池系统以及一种电池壳体、电池模块、模块壳体、电池电芯、电芯壳体、排气管路、软管接头、气体处理装置和排气系统。
背景技术
在电的、机械的或热的过度使用时,例如在过度充电、或者壳体的损坏时或者在例如与金属物体无意的内部或外部短路时,锂离子电芯可能或多或少发生剧烈升温。
为了以受控的方式释放在电芯中的压力上升,当今的锂离子电芯具有破裂膜片。
在此,可能包含电解质成分的液体、或者蒸气或者气体可能从锂离子电芯中离开。
通过例如由于湿气、泄漏电流等引起的破裂膜片或壳体的腐蚀或简单的机械损坏,也可能导致电解质漏出,然而这仅仅可缓慢地通过电芯电压下降和内电阻升高获知。
在此,特别是氟化氢(HF)可能漏出并且可能导致系统的进一步腐蚀。
为了导出气体,电池系统可配备有排气系统,气体可通过该排气系统收集并且从电池壳体中向外被导出。
文献JP 2009-087900 A和JP 2005-251597 A描述了一种配备有酸基指示试纸的锂离子电芯。
文献US 5,399,445描述了一种用于金属空气电池的泄漏指示剂。
发明内容
本发明涉及一种电池系统。该电池系统特别是可包括具有至少两个可布置或布置在其中的电池模块的电池壳体。在此,电池模块特别是可分别具有一个模块壳体,该模块壳体具有至少两个布置或可布置在其中的电池电芯。在此,电池电芯特别是可分别具有一个电芯壳体。
此外,电池系统在此特别是可具有排气系统。在此,模块壳体特别是可分别包括模块排气开口。在此,电池壳体特别是可包括电池排气开口。
在排气系统中,模块排气开口特别地可通过至少一个排气管路、特别是至少两个或更多个排气管路与或与电池排气开口相连接。在此,排气系统特别是配备有用于探测至少一种可从电池电芯漏出的物质的化学指示剂。
该化学指示剂特别是可通过颜色变化显示对于可漏出的物质或待探测的可漏出的物质的漏出的探测。
例如,可能从电池电芯中漏出的是未分解的电介质成分、例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC),或者可燃的分解产物、例如一氧化碳(CO)、氢气(H2)或者甲烷(CH4),或者导电盐分解产物、例如氟化氢(HF),或含磷的化合物、例如三氟氧磷(POF3)。
因此,例如化学指示剂可设计成用于探测至少一种选自由以下组成的组的物质:导电盐分解产物、例如氟化氢(HF)或氟酸,和/或含磷的化合物、例如三氟氧磷(POF3),电介质溶剂、例如有机碳酸酯、例如碳酸二甲酯(DMC)和/或碳酸乙烯酯(EC),和/或醚类,和/或电介质溶剂分解产物、例如一氧化碳(CO)、氢气(H2)和/或者甲烷(CH4)。如果与待探测的可漏出的物质、例如氟化氢(HF)或氟酸发生反应,指示剂特别是可变色。通过颜色变化,指示剂可显示物质的漏出(并且进而例如示显示电介质的漏出)。
通过在排气系统中模块排气开口通过排气管路与电池排气开口连接或可连接,在电池电芯放气的情况中被释放的物质有利地可以有目的地从电池系统中向外被导出并且以这种方式保护电池系统的组件例如不受腐蚀。通过排气系统在此特别是配备有用于探测至少一种可从电池电芯中漏出的物质的化学指示剂,在电池电芯放气的情况中被释放的物质有利地可在本地被探测到。这又实现能以简单的方式快速地且准确地从视觉上确定受损的电池模块和/或受损的电池电芯的位置,这又实现,用功能正常的电池模块更换受损的电池模块或用功能正常的电池电芯更换受损的电池电芯,并且以这种方式简单地且节省成本地使电池系统再次投入使用。在此,排气管路有利地显著简化了位置确定。
由于电动车电池和其它大型电池的成本非常高,在此更换电池的单个受损的子单元是特别有利的。指示剂系统在此有利地可显著缩短故障查找进而缩短修理时间。
有利地,通过指示剂特别是可在早期、且特别是在不拆卸电池系统、例如不打开电池壳体和/或模块、确切地说模块壳体的情况下探测极小的不密封性,该不密封性例如通过刚开始的腐蚀或小的机械损坏引起并且在没有指示剂的情况下难以探测。
通过更换受损的子单元,在此有利地可在长的时间范围内以相对低的成本维护电池系统,这特别是在大型电池中是特别有利的。
此外,指示剂系统有利地也可应用在安全测试和过度使用测试中。
特别是,在排气系统中,模块排气开口(模块的排出开口)和/或至少一个排气管路和/或电池排气开口(电池系统的排出开口)分别配备有化学指示剂。在此,指示剂部位的数量和位置可变化。
在对也可被称为电池组的电池系统进行控制时,首先可控制电池排气开口的化学指示剂。之后,通过控制排气软管和/或特别是各个模块的模块排气开口的化学指示剂,可进一步限定故障部位。随后,在修理情况中可更换单个模块或如有可能更换电芯。
电池排气开口特别是可通过可从内部打开的、从外部封闭的阀来封闭。在此,该阀可为简单的在软管中形成的阀。由此,电池系统或其排气系统有利地可向外被封闭并且由此避免由于在电池系统外部环境中的物质、例如酸引起不期望的化学指示剂变化。由此,该阀有利地实现,特别是从外部如下进行控制,即是否随着物质漏出进行排气或者是否仅仅例如通过机械干预打开排气系统的阀。
在一个实施方式的范围中,化学指示剂为酸性指示剂。特别是,化学指示剂可设计成用于探测导电盐-分解产物、电解质溶剂和/或电解质溶剂分解产物(例如氟化氢或氟酸/氟氢酸)的H3O+离子。特别是,化学指示剂可为用于氟化氢或氟酸/氟氢酸的指示剂。由此有利地,可以简单的方式探测氟化氢。探测氟化氢是特别有利的,因为在例如由于腐蚀或轻微的机械的破裂膜片损坏或壳体损坏(其例如由于湿气、泄漏电流等引起)引起的很小的不密封性时已经可能出现氟化氢,并且由此可实现早期识别故障并且由此早期更换故障构件。此外,通过早期探测氟化氢泄漏,有利地可避免与氟化氢相关的腐蚀后续损坏。
例如,化学指示剂为此可以包括或可以是石蕊和/或溴百里酚蓝。
化学指示剂特别是可布置或构造在排气系统中。
电池系统、确切地说电池系统的排气系统特别是可包括至少一个塑料件和/或至少一个覆层和/或至少一个塑料层,其配备有用于探测至少一种可从电池电芯中泄漏的物质的化学指示剂。
例如,电池系统、确切地说排气系统可包括至少一个例如由塑料材料制成的排气管路,其配备有用于探测至少一种可从电池电芯中泄漏的物质的化学指示剂。
例如,电池系统、确切地说排气系统可包括至少一个塑料件和/或至少一个覆层和/或至少一个塑料层,其包含用于探测至少一种可从电池电芯中泄漏的物质的化学指示剂。
在一个实施方式的范围中,至少一个排气管路配备有化学指示剂。特别是,至少两个或更多个排气管路配备有化学指示剂。
至少一个排气管路不仅可由透明的材料而且可由不透明的材料构成。特别是,至少一个排气管路可由透明的材料构成。至少一个排气管路例如可由特别是透明的或不透明的塑料材料构成。例如,至少一个排气管路可构造成塑料管和/或塑料软管。在一个特殊的设计方案的范围中,至少一个排气管路是排气软管。
化学指示剂例如布置或可布置在至少一个排气管路中、特别是至少一个排气软管中。例如,化学指示剂在此可构造成指示剂条带或覆层。
因此,在另一实施方式的范围中,为至少一个指示剂条带、例如试纸或指示剂膜的形式的化学指示剂被引入或可被引入至少一个排气管路中、特别是至少一个排气软管中。由此,电池系统有利地可以简单的且特别适宜的方式配备有化学指示剂。此外,由此在出现变化的情况中,可以简单的且成本适宜的方式更换化学指示剂。例如,指示剂条带可通过与氟化氢或氟酸反应而变色。
特别是,电池系统可包括多个指示剂条带,其被引入或可被引入不同的排气管路、特别是排气软管中。例如,指示剂条带在例如模块排气覆盖部的模块排气开口处(其上联接或可联接有排气管路、例如排气软管)被引入且如有可能安装到相应的排气管路、例如排气软管的内部中。只要至少一个排气管路的材料是透明的,则布置在其中的例如为试纸形式的指示剂条带有利地可良好地被读出。
例如,对于实验室领域,为了探测酸,可使用可购买的试纸用作指示剂条带,其通过颜色变化示出与酸、例如氟化氢的H3O+离子的反应。
例如,至少一个指示剂条带作为纵向条带可布置或布置在至少一个排气管路、例如排气软管中。由此,指示剂条带有利地可特别简单地被引入排气管路中。
然而,至少一个指示剂条带也作能够为卷起的条带布置或可布置在至少一个排气管路、例如排气软管中。由此,指示剂条带有利地可均匀地固定,这例如在基本上垂直取向的排气管路或排气软管中是有利的。
此外附加地,至少一个指示剂条带可以固定、例如粘接在至少一个排气管路、特别是至少一个排气软管的内部中。由此,可防止指示剂条带的滑动。
在另一实施方式的范围中,至少一个排气管路、特别是至少一个排气软管的内侧设有包含化学指示剂的层或覆层。至少一个排气管路、特别是至少一个排气软管内侧可特别地直接涂覆有化学指示剂。
由此,电池系统可以有利地以特别简单的方式配备有化学指示剂。然而,如有可能,包含化学指示剂的层或覆层也可为塑料层或塑料覆层。
在另一实施方式的范围中,至少一个排气管路的材料包含化学指示剂。特别是,至少一个排气软管可包含化学指示剂。由此,电池系统可以有利地以特别简单的方式配备有化学指示剂。此外,这实现了排气管路也由不透明的材料制成。
在上述两个实施方式中的一个特殊的设计方案的范围中,至少一个排气管路、特别是至少一个排气软管具有在排气管路或排气软管的纵向延伸上连续的、包含化学指示剂的内覆层或在排气管路或排气软管的纵向延伸上连续的、包含化学指示剂的材料区段。这一方面有利地实现了根据在纵向延伸上的指示剂变化评估漏出的物质的量。另一方面,例如为软管形式的排气管路能够作为米计量材料或卷筒材料进行储备,并且在需要时切割成期望的长度。
在此,包含化学指示剂的内覆层或包含化学指示剂的材料区段构造成在横向上受限的或条带形的。由此,有利地可使化学指示剂的材料成本最小化。
然而同样可行的是,包含化学指示剂的内覆层或包含化学指示剂的材料区段也可构造成横向环绕的。这具有的优点是,可更明确地确定指示剂的变化,并且必要时可进一步推算已漏出的物质的量。
在备选的或附加的实施方式的范围中,排气系统具有至少一个塑料件和/或至少一个覆层和/或至少一个塑料层,其材料包含化学指示剂。
例如,电芯壳体和/或模块壳体和/或电池壳体可以具有至少一个塑料件和/或至少一个覆层和/或至少一个塑料层。
在此,至少一个塑料件例如可为电池壳体的一部分、例如电池壳体盖部,和/或模块壳体的一部分、例如模块壳体盖部,和/或电芯壳体的一部分、例如气体断裂部位覆盖部和/或电芯壳体盖部。
电池壳体和/或模块壳体和/或电芯壳体特别是可具有壳体盖部。例如,壳体盖部可为有塑料材料制成的塑料盖部。
作为其备选方案或附加方案,电芯壳体可分别具有气体断裂部位以及气体断裂部位覆盖部。气体断裂部位覆盖部在此例如可覆盖所谓的OSD膜片(OSD:英文“Overcharge Safety Device”)(过充电保护装置的膜片)。
壳体盖部,例如电池壳体盖部和/或一个/多个模块壳体盖部和/或一个/多个电芯壳体盖部、和/或气体断裂部位覆盖部例如可由透明的或不透明的材料、例如塑料材料构成。特别是,该材料可为透明的。
例如,壳体盖部,例如电池壳体盖部和/或一个/多个模块壳体盖部和/或一个/多个电芯壳体盖部、和/或气体断裂部位覆盖部可具有包含化学指示剂的材料、例如塑料材料和/或包含化学指示剂的覆层和/或包含化学指示剂的塑料层。
在该实施方式的一个设计方案的范围中,壳体盖部的材料是塑料材料,其包含化学指示剂。
在该实施方式的另一设计方案的范围中,壳体盖部、特别是一个/多个模块壳体盖部和/或电池壳体盖部的内侧,和/或壳体盖部、特别是一个/多个电芯壳体盖部的外侧设有包含化学指示剂的覆层和/或塑料层。例如,壳体盖部的内侧或壳体盖部的外侧可直接被涂覆化学指示剂。然而如稍后将详细解释的那样,其在此必要时也可以为塑料覆层或粘合剂膜。
气体断裂部位覆盖部特别是可包括包含化学指示剂的塑料材料。
在另一实施方式的范围中,模块排气开口和电池排气开口分别配备有软管联接元件。在此,模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件特别是可配备有化学指示剂。这具有的优点是,可应用传统的、确切地说由无化学指示剂的塑料材料构成的排气管路、例如排气软管。
例如,模块排气开口以及特别是其软管联接元件构造在模块壳体盖部上,和/或电池排气开口以及特别是其软管联接元件构造在电池壳体盖部上。
模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件的材料在此可为透明的或不透明的材料、例如塑料材料。例如,该材料、例如塑料材料,在此可为透明的。
在该实施方式的一个设计方案的范围中,模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件的材料包含化学指示剂。例如,模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件的材料可为不透明的或透明的材料、例如塑料材料。
在该实施方式的另一设计方案的范围中,为至少一个指示剂条带、特别是试纸的形式的化学指示剂被引入或可被引入模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件中。在此,该至少一个指示剂条带作为纵向条带和/或卷起的条带被引入或被可引入模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件中,并且必要时固定、例如粘接在模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件的内部中。模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件的材料在此特别是为透明的材料、例如塑料材料。
在该实施方式的另一设计方案的范围中,模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件的内侧设有包含化学指示剂的覆层。例如,模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件的内侧可直接被涂覆该化学指示剂。然而,必要时该包含化学指示剂的覆层也可为塑料覆层。模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件的材料在此特别是可为透明的材料、例如塑料材料。
在该实施方式的另一实施方式的范围中,排气系统包括至少一个软管接头和/或至少一个气体处理装置。特别是,模块排气开口的软管联接元件在此能够通过排气管路和至少一个软管接头与电池排气开口的软管联接元件连接或可连接。特别是,至少一个软管接头或至少一个气体处理装置在此可配备有化学指示剂。这具有的优点是,可使用传统的、确切地说由无化学指示剂的塑料材料制成的排气管路、例如排气软管。
所述至少一个气体处理装置特别是可具有壳体。
至少一个软管接头和/或至少一个气体处理装置的壳体的材料在此可为透明的或不透明的材料、例如塑料材料。特别是,至少一个软管接头的材料和/或至少一个气体处理装置的壳体的材料、例如塑料材料在此可为透明的。
备选地或附加地,至少一个联接在气体处理装置之前和/或之后的排气装置、特别是联接在气体处理装置之前和/或之后的排气软管配备有化学指示剂。
在该实施方式的一个设计方案的范围中,至少一个软管接头或至少一个气体处理装置的材料、特别是至少一个气体处理装置的壳体的材料包含化学指示剂。例如,至少一个软管接头的材料或至少一个气体处理装置的材料、特别是至少一个气体处理装置的壳体的材料在此可为不透明的或透明的材料、例如塑料材料。
在该实施方式的另一设计方案的范围中,为至少一个指示剂条带、特别是试纸的形式的化学指示剂被引入或可被引入至少一个软管接头或至少一个气体处理装置中。在此,至少一个指示剂条带能够作为纵向条带和/或卷起条带被引入或可被引入至少一个软管接头或至少一个气体处理装置中,并且必要时被固定、例如粘接在至少一个软管接头或至少一个气体处理装置的内部中。至少一个软管接头或至少一个气体处理装置、特别是至少一个气体处理装置的壳体的材料在此特别是可为透明的材料、例如塑料材料。
在该实施方式的另一实施方式的范围中,至少一个软管接头或至少一个气体处理装置的内侧设有包含化学指示剂的覆层。例如,至少一个软管接头或至少一个气体处理装置的内侧可直接被涂覆化学指示剂。然而,必要时,该包含化学指示剂的覆层也可为塑料覆层。至少一个软管接头或至少一个气体处理装置的材料、特别是至少一个气体处理装置的壳体的材料在此特别是可为透明的材料、例如塑料材料。
在另一实施方式的范围中,至少一个排气管路、例如至少一个排气软管,和/或至少一个塑料件、例如模块壳体盖部和/或电池壳体盖部和/或模块排气开口的软管联接元件和/或电池排气开口的软管联接元件和/或软管接头和/或气体处理装置(特别是气体处理装置的壳体)和/或电芯壳体盖部和/或气体断裂部位覆盖部由透明的材料、特别是塑料材料构成。
由此,可以有利地以简单的方式(例如在不打开电池系统的情况下)察觉指示剂的变化。此外,由此可实现有利的视觉效果。此外,当化学指示剂构造成指示剂条带、例如试纸的形式,和/或覆层、特别是内覆层或内侧覆层的形式时,这也可以是特别有利的。
例如,电池壳体的一部分、例如电池壳体盖部和/或电池排气开口-软管联接元件,和/或模块壳体的一部分、例如模块壳体盖部和/或模块排气开口-软管联接元件,和/或电芯壳体的一部分、例如气体断裂部位覆盖部和/或电芯壳体盖部可由透明的材料、例如塑料材料构成。在此,化学指示剂可构造成指示剂条带或覆层或塑料层的形式。然而必要时,材料也可包含化学指示剂。
同样可行的是,至少一个排气管路、例如至少一个排气软管,和/或至少一个塑料件、例如模块壳体盖部和/或电池壳体盖部和/或模块排气开口的软管联接元件和/或电池排气开口的软管联接元件和/或软管接头和/或气体处理装置、特别是气体处理装置的壳体,和/或电芯壳体盖部和/或气体断裂部位覆盖部由不透明的材料、特别是塑料材料构成。在此,该不透明的材料、例如塑料材料特别是可包含化学指示剂。被引入该材料中的化学指示剂在此可在待探测的物质特别是从内向外漏出时变色,从而在由不透明的材料制成的相应的构件的外侧上可示出该颜色变化。
在另一实施方式的范围中,电芯壳体的外侧和/或模块壳体的内侧和/或电池壳体的内侧设有包含化学指示剂的覆层。例如,电池壳体盖部的内侧和/或模块壳体盖部的内侧和/或电芯壳体盖部的外侧和/或电芯壳体基体的外侧设有包含化学指示剂的覆层。例如在此,电芯壳体(例如电芯壳体盖部和/或电芯壳体基体)的外侧,和/或模块壳体(例如模块壳体盖部)的内侧,和/或电池壳体(例如电池壳体盖部)的内侧直接被涂覆化学指示剂。例如,包含化学指示剂的覆层在此可由化学指示剂构成。然而必要时,包含化学指示剂的覆层也可为塑料覆层。例如,包含化学指示剂的覆层可以为漆层。在此,覆层不仅可为透明的而且可为不透明的。例如,覆层可为透明的或不透明的、特别是透明的。
在另一实施方式的范围中,电芯壳体的外侧和/或模块壳体的内侧和/或电池壳体的内侧设有包含化学指示剂的塑料层。例如,电池壳体盖部的内侧和/或模块壳体盖部的内侧和/或电芯壳体盖部的外侧和/或电芯壳体基体设有包含化学指示剂的塑料层。例如,该塑料层可为透明的或不透明的、特别是透明的。
在该实施方式的一个设计方案的范围中,包含化学指示剂的塑料层在此是绝缘粘合剂膜、特别是具有粘合剂层和至少一个绝缘膜层的绝缘粘合剂膜的组成部分。原则上,在此包含化学指示剂的塑料层不仅可为绝缘粘合剂膜的粘合剂层也可为其绝缘层。
然而,绝缘粘合剂膜的粘合剂层特别是可包含化学指示剂。这具有的优点是,传统的或可作为米计量材料/卷筒材料买到的绝缘膜可用作用于绝缘粘合剂层的绝缘膜。在此,粘合剂层不仅可为不透明的也可为透明的。绝缘粘合剂膜的绝缘膜在此特别地可为无指示剂的。
在此,特别是可将该化学指示剂添加到粘合剂组合物中,用该粘合剂组合物涂覆绝缘膜以形成绝缘粘合剂膜。这可有利地作为所谓的“在线”工艺、即借助于连续的工艺在电芯、模块或电池(壳体)制造中实现。绝缘膜在此特别是可为透明的。
只要模块壳体的一部分的内侧、例如模块壳体盖部和/或模块排气开口软管联接元件,和/或电池壳体的一部分、例如电池壳体盖部和/或电池排气开口软管联接元件设有包含化学指示剂的覆层或塑料层,则设有该覆层的壳体部分、例如模块壳体盖部和/或模块排气开口软管联接元件和/或电池壳体盖部和/或电池排气开口软管联接元件优选地由透明材料、例如透明塑料材料构成。由此,有利地可从外部且能够在不打开电池系统的情况下读取化学指示剂的变化。此外,由此可实现电池系统的吸引人的外观。
为了避免为了读取化学指示剂而打开电池系统,包含化学指示剂的塑料层或覆层特别地可以是透明的。
然而同样可行的是,包含化学指示剂的塑料层或覆层设计成不透明的。由此,能够降低制造成本和/或优化材料性能。
在该实施方式的另一设计方案的范围中,包含化学指示剂的塑料层是可热收缩的绝缘膜、例如为收缩软管或收缩罩的形式的绝缘膜。该设计方案特别是可应用在电芯壳体中。在此,塑料层既可为透明的也可为不透明的。
在根据本发明的电池系统的其它技术特征和优点的方面,在此明确参考结合根据本发明的排气管路、根据本发明的软管接头、根据本发明的气体处理装置、根据本发明的电池电芯、根据本发明的电芯壳体、根据本发明的电池模块、根据本发明的模块壳体、根据本发明的电池壳体和根据本发明的排气系统进行的解释以及附图和附图描述。
本发明还涉及一种用于电池系统的排气管路或一种用于电池系统的软管接头或一种用于电池系统的气体处理装置。特别是,排气管路或软管接头或气体处理装置可以设计用于根据本发明的电池系统。
排气管路例如可为排气软管或排气管。特别是,排气管路为排气软管。
排气管路、特别是排气软管或软管接头或气体处理装置在此特别是配备有用于探测至少一种可从电池电芯中漏出的物质的化学指示剂。
在此,气体处理装置可包含可与从电池电芯中漏出的物质作用的介质。在此,化学指示剂必要时选择成使得其在介质之前反应,这提前显示介质的反应,或者其在介质的例如为中和形式的分解(Abreagieren)之后反应,由此可示出介质反应的耗尽。
例如,排气管路、特别是排气软管、或软管接头或气体处理装置可由透明的或不透明的材料、例如塑料材料构成。特别是,在此该材料、例如塑料材料可为透明的。
例如,化学指示剂可布置在排气管路、特别是排气软管或软管接头或气体处理装置中。
在一个设计方案的范围中,化学指示剂是指示剂条带、例如试纸或指示剂膜,其被引入或可被引入排气管路中、特别是排气软管中或软管接头或气体处理装置中。例如,指示剂条带可通过以下方式构成,即,将化学指示剂、石蕊、溴百里酚蓝等施加到载体、例如纸上。
指示剂条带例如能够作为纵向条带布置或可布置在排气管路中、例如排气软管中或软管接头或气体处理装置中。然而,指示剂条带也能够作为卷起条带布置或可布置在排气管路、例如排气软管中或软管接头或气体处理装置中。此外附加地,指示剂条带可固定、例如粘接在排气管路、特别是排气软管或软管接头或气体处理装置的内部中。
在另一设计方案的范围中,排气管路、特别是排气软管或软管接头或气体处理装置的内侧设有包含化学指示剂的层或覆层。排气管路、特别是排气软管或软管接头或气体处理装置的内侧特别地可直接被涂覆化学指示剂。然而,必要时包含化学指示剂的层或覆层也可为塑料层或塑料覆层。
在另一设计方案的范围中,排气管路、特别是排气软管或软管接头或气体处理装置的塑料材料包含化学指示剂。
在上述两个设计方案中,排气管路、特别是排气软管或软管接头或气体处理装置可具有在排气管路或排气软管或软管接头或气体处理装置的纵向延伸上连续的、包含化学指示剂的内覆层或在排气管路或排气软管或软管接头或气体处理装置的纵向延伸上连续的、包含化学指示剂的材料区段,例如塑料材料区段。在此,包含化学指示剂的内覆层或包含化学指示剂的材料区段、例如塑料材料区段可构造成横向受限的或条带形的。然而同样可行的是,包含化学指示剂的内覆层或包含化学指示剂的材料区段、例如塑料材料区段也可构造成横向环绕的。
特别地,排气管路、特别是排气软管或软管接头或气体处理装置可为排气系统、特别是电池系统的组成部分。
在根据本发明的排气管路、根据本发明的软管接头和根据本发明的气体处理装置的其它技术特征和优点方面,在此明确参考结合根据本发明的电池系统、根据本发明的电池电芯、根据本发明的电芯壳体、根据本发明电池模块、根据本发明的模块壳体、根据本发明的电池壳体和根据本发明的排气系统进行的解释以及附图和附图描述。
此外,本发明涉及一种电池电芯、例如锂电芯、例如锂离子电芯,和/或一种用于电池电芯、例如锂电芯、例如锂离子电芯的电芯壳体。
特别是,电池电芯和/或电芯壳体在此可设计成用于根据本发明的电池系统。
在此,该电池电芯特别是可包括电芯壳体。除了电芯壳体,电池电芯特别是也可包括电芯卷、所谓的卷芯(Jelly Roll)。
电芯壳体不仅可为例如由铝制成的硬壳壳体、所谓的硬壳,也可为例如由复合膜制成的电芯封装部、所谓的软封装。特别是,电芯壳体可为硬壳壳体。
电池电芯或电芯壳体特别是可包括至少一个塑料件和/或至少一个覆层和/或一个塑料层,其材料、例如塑料材料包含用于探测至少一种可从电池电芯中漏出的物质的化学指示剂。
电芯壳体特别地可具有电芯壳体盖部。
此外,电芯壳体例如可具有为断裂膜片形式的气体断裂部位。然而,该气体断裂部位也可为所谓的OSD膜片(OSD:英文“Overcharge Safety Device”)(过充电保护装置的膜片)。为了覆盖气体断裂部位,电芯壳体例如可具有气体断裂部位覆盖部。
例如,该至少一个塑料件可为特别是由包含化学指示剂的塑料材料制成的电芯壳体的一部分、例如电芯壳体盖部和/或气体断裂部位覆盖部。
(作为电芯壳体盖部的备选或附加)气体断裂部位覆盖部可包括包含化学指示剂的塑料材料或者由其构成。
作为其的备选或附加,电芯壳体的外侧可设有包含化学指示剂的塑料层。
在一个设计方案的范围中,包含化学指示剂的塑料层在此特别是具有粘合剂层和至少一个绝缘膜层的绝缘粘合剂膜的组成部分。包含化学指示剂的塑料层在此不仅可为绝缘粘合剂膜的粘合剂层也可为其绝缘层。然而,绝缘粘合剂膜的粘合剂层特别地可包含化学指示剂。绝缘粘合剂膜的绝缘膜在此特别地可以没有指示剂。特别地,绝缘膜在此可为透明的。
在另一设计方案的范围中,包含化学指示剂的塑料层可为覆层。例如,塑料层在此为漆层。在此,塑料层不仅可为透明的也可为不透明的。
在另一设计方案的范围中,包含化学指示剂的塑料层是可热收缩的绝缘膜,例如为收缩软管或收缩罩形式的绝缘膜。在此,塑料层不仅可为透明的也可为不透明的。
必要时,包含化学指示剂的塑料材料可为透明的。
在根据本发明的电池电芯和/或根据本发明的电芯壳体的其它技术特征和优点方面,在此明确参考结合根据本发明的电池系统、根据本发明的排气管路、根据本发明的软管接头、根据本发明的气体处理装置、根据本发明的电池模块、根据本发明的模块壳体、根据本发明的电池壳体和根据本发明的排气系统进行的解释以及附图和附图描述。
本发明还涉及一种具有至少两个电池电芯、例如锂电芯、例如锂离子电芯的电池模块,和/或一种用于至少两个电池电芯、例如锂电芯、例如锂离子电芯的模块壳体,和/或一种用于至少两个电池模块的电池壳体。
特别是,电池模块和/或模块壳体和/或电池壳体在此可设计成用于根据本发明的电池系统。
电池模块在此特别地可包括模块壳体。
电池模块和/或模块壳体和/或电池壳体特别地可具有至少一个塑料件和/或至少一个覆层和/或至少一个塑料层,其材料、例如塑料材料包含用于探测至少一种可从电池电芯中漏出的物质的化学指示剂。
特别地,模块壳体和/或电池壳体可具有至少一个塑料件和/或至少一个塑料层,其塑料材料包含用于探测至少一种可从电池电芯中漏出的物质的化学指示剂。
至少一个塑料件在此例如可为电池壳体的一部分、例如电池壳体盖部,和/或模块壳体的一部分、例如模块壳体盖部。例如,模块壳体和/或电池壳体可具有壳体盖部、例如塑料盖部,该壳体盖部特别地具有包含化学指示剂的材料、例如塑料材料。
在一个设计方案的范围中,特别是包含化学指示剂的塑料材料是透明的。例如,电池壳体的一部分、例如电池壳体盖部,和/或模块壳体的一部分、例如模块壳体盖部可由塑料材料构成,其包含化学指示剂且为透明的。
在另一设计方案的范围中,模块壳体的内侧、特别是模块壳体盖部的内侧,和/或电池壳体的内侧、特别是电池壳体盖部的内侧设有包含化学指示剂的塑料层。
在此,包含化学指示剂的塑料层可为特别是具有粘合剂层和至少一个绝缘膜层的绝缘粘合剂膜的组成部分。原则上,包含化学指示剂的塑料层在此不仅可为绝缘粘合剂膜的粘合剂层也可为其绝缘层。然而,绝缘粘合剂膜的粘合剂层特别地可包含化学指示剂。在此,绝缘膜可为透明的。
然而,包含化学指示剂的塑料层也可为覆层。例如,塑料层在此为漆层。在此,塑料层不仅可为透明的也可为不透明的。
只要模块壳体的一部分、例如模块壳体盖部的内侧,和/或电池壳体的一部分、例如电池壳体盖部的一部分被涂覆包含化学指示剂的塑料层,则被涂覆的壳体部分、例如模块壳体盖部和/或电池壳体盖部优选地由透明材料、例如透明塑料构成。包含化学指示剂的塑料层在此不仅可设计成透明的也可设计成不透明的。特别是,包含化学指示剂的塑料层可为透明的。
模块壳体特别是可具有模块排气开口。特别地,电池壳体可具有电池排气开口。在此,电池排气开口特别地能够通过可从内部打开的从外部封闭的阀封闭。在此,该阀可为简单的从电池排气开口和/或从软管形成的阀。
在一个设计方案的范围中,模块排气开口和/或电池排气开口配备有软管联接元件。模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件在此特别地可配备有化学指示剂。例如,模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件可由包含化学指示剂的材料、例如塑料材料构成和/或配备有包含化学指示剂的层、特别是覆层、例如塑料层或塑料覆层,和/或配备有指示剂条带、例如为纵向条带或卷起的条带的形式的指示剂条带。在此,例如模块排气开口和/或电池排气开口的软管联接元件的塑料材料可为透明的或不透明的、特别是可为透明的。
在根据本发明的电池模块、根据本发明的模块壳体和/或根据本发明的电池壳体的其它技术特征和优点方面,在此明确参考结合根据本发明的电池系统、根据本发明的排气管路、根据本发明的软管接头、根据本发明的气体处理装置、根据本发明的电池电芯、根据本发明的电芯壳体和根据本发明的排气系统进行的解释以及附图和附图描述。
此外,本发明涉及一种用于电池系统、特别是根据本发明的电池系统的排气系统,其配备有至少一个用于探测至少一种可从电池电芯中漏出的物质的化学指示剂。
特别地,该排气系统在此可包括至少一个根据本发明的排气管路和/或至少一个根据本发明的电池壳体和/或至少一个根据本发明的电池模块和/或至少一个根据本发明的模块壳体和/或至少一个根据本发明的电池电芯或至少一个根据本发明的电芯壳体和/或至少一个根据本发明的软管接头和/或至少一个根据本发明的气体处理装置。
在根据本发明的排气系统的其它技术特征和优点方面,在此明确参考结合根据本发明的电池系统、根据本发明的排气管路、根据本发明的软管接头、根据本发明的气体处理装置、根据本发明的电池电芯、根据本发明的电芯壳体、根据本发明的电池模块、根据本发明的模块壳体和/或根据本发明的电池壳体进行的解释以及附图和附图描述。
附图说明
通过附图说明并且在以下描述中解释根据本发明的对象的其它优点和有利的设计方案。在此应注意的是,附图仅仅具有描述的特性并且不应以任何方式限制本发明。其中:
图1示出了根据本发明的电池系统的一个实施方式的示意性横截面;
图2示出了根据本发明的排气管路的一个实施方式的示意性横截面,该排气管路配备有指示剂纵向条带;
图3a示出了根据本发明的排气管路的另一实施方式的示意性横截面,该排气管路具有卷起的指示剂条带或者横向环绕的包含指示剂的塑料覆层;
图3b以垂直于在图3a中的截面的横截面示出了在图3a中示出的实施方式的示意性横截面;
图4示出了由包含指示剂的塑料材料制成的根据本发明的排气管路的另一实施方式的示意性横截面;
图5示出了根据本发明的电池系统的另一实施方式的示意性横截面;
图6示出了具有带有包含指示剂的内覆层的透明的壳体盖部的根据本发明的模块壳体或电池壳体的一个实施方式的示意性横截面;
图7a示出了带有包含指示剂的绝缘粘合剂膜的根据本发明的电池电芯的一个实施方式的示意性的横截面;
图7b示出了带有包含指示剂的、通过收缩软管构成的塑料层的根据本发明的电池电芯的另一实施方式的示意性的横截面;以及
图7c示出了带有包含指示剂的绝缘漆层的根据本发明的电池电芯的另一实施方式的示意性横截面。
具体实施方式
图1示出了电池系统30、20、10,其包括带有多个布置在其中的电池模块20的电池壳体31、32以及带有多个通过软管接头60相连接的排气管路40的排气系统23、24、40、60、33、34。在此,电池模块20分别具有带有多个布置在其中的电池电芯10的模块壳体21、22。电池电芯10分别具有电芯壳体11。
在此,模块壳体21、22具有模块壳体盖部21,其封闭具有用于容纳电池电芯10的内腔的模块壳体基体22。在此,模块壳体盖部21分别具有配备有软管联接元件24的模块排气开口23。
电池壳体30在此具有电池壳体盖部31,其封闭具有用于容纳电池模块20的内腔的电池壳体基体32。在此,电池壳体盖部31具有配备有内部的和外部的软管联接元件34的电池排气开口33。
在此,模块壳体21的软管联接元件24分别与设计成排气软管的排气管路40相连接,排气管路40又通过软管接头60和另一为排气软管40方式的排气管路与电池壳体31、32的内软管接头34相连接。
在排气系统23、24、40、60、33、34中引入指示剂50,其探测漏出的或可漏出的化学物、例如氟化氢。图1示出,指示剂在此特别地可被引入电池系统30、20、10的塑料膜23、24、40、60、33、34中。
在图1中示出的实施方式的范围中,电芯壳体11、模块壳体21、电池壳体31、排气管路40和软管接头60特别地具有用于探测至少一种可从电池电芯10中漏出的物质的化学指示剂50。在此,模块壳体盖部21的软管联接元件24、排气软管40以及电池壳体盖部31的软管联接元件34由包含指示剂50的透明的塑料材料构成。
对于稍后解释的功能,在此足够的是,由包含化学指示剂的塑料材料制成模块壳体盖部21和电池壳体盖部31的软管联接元件24、34。模块壳体盖部21和电池壳体盖部31的剩余区段在此(与在图1中示出的不同地)可由无指示剂的特别是透明的塑料材料制成。
然而,为了简化制造并且如有可能从视觉方面出发,必要时有可能有利的是,模块壳体盖部21和电池壳体盖部31完全由包含指示剂的塑料材料制成。然而,也可通过以下方式实现相似的效果,即,模块壳体盖部21和电池壳体盖部31完全由无指示剂的、特别是透明的塑料材料构成,并且模块壳体盖部21和电池壳体盖部31的和/或模块壳体盖部21的软管联接元件24、34的和/或电池壳体盖部31的内侧设有包含指示剂的、特别是透明的覆层。
图1示出,在该实施方式的范围中,电芯壳体11的外侧此外分别被涂覆包含化学指示剂50的塑料覆层12、例如漆层。
图1示出,在电池电芯10的损坏情况中从中漏出的物质、例如氟化氢首先到达模块壳体21、22的内腔中,在该内腔中布置有相应的电池电芯10。随后,该物质通过相应的模块壳体21、22的软管联接元件24、与其相连接的排气管路40以及软管接头60和另一与软管接头60和电池壳体盖部31的软管联接元件34相连接的排气管路40通过电池排气开口33向外从电池系统中被导出。在此,该物质接触包含指示剂的构件12、21、24、40、60、31、34中的几个并且由此在相应的部位处引起例如为颜色变化形式的指示剂变化,这些部位能实现推测漏出的物质通过排气系统23、24、40、60、33、34的路径并且由此确定受损的电池模块20的位置以及必要时确定受损的电池电芯10的位置。
通过不仅电池壳体盖部31而且模块壳体盖部21由透明的塑料材料构成,有利地已经可从外部且如有可能在不打开电池壳体30的情况下确定受损的电池模块20的位置并且必要时确定受损的电池电芯10的位置。
由于电池壳体盖部31以及模块壳体盖部21的材料都可包含化学指示剂50,该材料自身可特别是在外侧上显示颜色变化,但是其也可设计成不透明的。
为了确定故障部位的位置,例如可首先控制电池壳体排气开口33、34或电池壳体盖部31的化学指示剂。在透明的设计方案的情况中,可(在不打开电池壳体30的情况下)通过控制控制软管结构60和各个模块20限定故障部位。在不透明的设计方案的情况中,可通过打开电池壳体31、32进一步限定故障部位。
通过确定受损的电池模块20和必要时确定受损的电池电芯10的位置,又有利地实现,可利用功能正常的电池模块20更换受损的电池模块20,并且利用功能正常的电池电芯10更换受损的电池电芯10,并且以这种方式再次使电池系统30、20、10简单且节省成本地再次投入使用。
图2示出了根据本发明的配备有指示剂条带50的为软管形式的排气管路40的实施方式。指示剂条带50例如可为试纸。图2示出,在在此示出的实施方式的范围中,指示剂条带50以纵向条带的形式被引入软管40中。在此,试纸50必要时被安装、例如粘接在软管40的内部中。
图3a和3b示出了为软管形式的根据本发明的排气管路40的其它实施方式。在此,排气软管40能够以卷起的被引入软管40中的指示剂条带50的形式或者以横向环绕的包含指示剂的覆层50的形式配备有化学指示剂50。在此,指示剂条带50也可为试纸。如果化学指示剂50构造成卷起的试纸的形式,试纸50必要时可以在没有例如借助于粘合剂固定的情况下保持其位置。然而尽管如此,在此也可以将指示剂条带固定、例如粘接在软管40的内部中。
图4示出了为由包含指示剂的塑料材料构成的软管的形式的根据本发明的排气管路40的另一实施形式。
图5示出了根据本发明的电池系统的另一实施方式,其基本上通过以下方式与在图1中示出的实施方式不同,即,仅仅排气管路40、特别是排气软管配备有化学指示剂。图5示出,其有利地对于功能来说已经足够并且电芯壳体11、模块壳体21、电池壳体31和软管接头60也可由无指示剂的、必要时透明的塑料材料设计而成。
图6示出了带有透明壳体盖部21、31的根据本发明模块壳体20或电池壳体30的另一实施方式,该透明壳体盖部21、31具有包含指示剂的必要时透明的内覆层25、35。内覆层25、35例如可直接由化学指示剂50或包含指示剂的塑料材料50构成。
图7a示出了具有包含指示剂的指示粘合剂膜12的根据本发明的电池电芯10的实施方式。图7a示出,绝缘粘合剂膜12包括粘合剂层12a和绝缘膜12b。在此,粘合剂层12a包含化学指示剂50。绝缘膜12b在此是无指示剂的且透明的。
图7b示出了带有包含指示剂的塑料材料层12、50的根据本发明的电池电芯10的另一实施方式。在此,包含指示剂的塑料层12、50通过包含指示剂的收缩软管的热收缩构成。
图7c示出了带有包含指示剂的绝缘漆层12的根据本发明的电池电芯10的另一实施方式。在此,包含指示剂的绝缘漆层12例如通过沉浸或注塑方法构成。

Claims (15)

1.一种电池系统(30、20、10),
其中,所述电池系统(30、20、10)包括具有至少两个布置或能布置在其中的电池模块(20)的电池壳体(31、32),
其中,所述电池模块(20)分别具有模块壳体(21、22),所述模块壳体具有至少两个布置或能布置在其中的电池电芯(10),
其中,所述电池电芯(10)分别具有电芯壳体(11),
其中,所述电池系统(30、20、10)具有排气系统(23、24、40、60、33、34),
其中,所述模块壳体(21、22)分别包括模块排气开口(23),
其中,电池壳体(31、32)包括电池排气开口(33),
其中,在所述排气系统(23、24、40、60、33、34)中,所述模块排气开口(23)通过至少一个排气管路(40)与所述电池排气开口(33)连接或能连接,
其中,所述排气系统(23、24、40、60、33、34)配备有用于探测至少一种能从所述电池电芯(10)中漏出的物质的化学指示剂(50)。
2.根据权利要求1所述的电池系统(30、20、10),其中,所述化学指示剂(50)为酸性指示剂,特别是用于氟化氢的指示剂。
3.根据权利要求1或2所述的电池系统(30、20、10),其中,所述至少一个排气管路(40)配备有所述化学指示剂(50),和/或其中,所述排气系统(23、24、40、60、33、34)具有至少一个塑料件(21、31、40、60)和/或至少一个覆层(12、25、35)和/或至少一个塑料层(12、12a、25、35),其材料包含所述化学指示剂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池系统(30、20、10),其中,所述至少一个排气管路(40)是特别由塑料材料制成的排气软管。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池系统(30、20、10),
-其中,所述至少一个排气管路(40)的材料包含所述化学指示剂(50),或者
-其中,为至少一个指示剂条带、特别是试纸的形式的化学指示剂(50)被引入或能被引入所述至少一个排气管路(40)中,或者
-其中,所述至少一个排气管路(40)的内侧设有包含所述化学指示剂(50)的覆层。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池系统(30、20、10),其中,所述电池壳体(31、32)和/或所述模块壳体(21、22)和/或所述电芯壳体(11)具有壳体盖部(21、31),其具有包括所述化学指示剂(50)的材料,特别地
-其中,所述壳体盖部(21、31)的材料是包含所述化学指示剂(50)的塑料材料,或者
-其中,所述壳体盖部(21、31)的内侧设有包含所述化学指示剂(50)的覆层(25、35)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池系统(30、20、10),其中,所述模块排气开口(23)和所述电池排气开口(33)分别配备有软管联接元件(24、34),其中,所述模块排气开口(23)和/或所述电池排气开口(33)的软管联接元件(24、34)配备有所述化学指示剂(50),特别地
-其中,所述模块排气开口(23)和/或所述电池排气开口(33)的软管联接元件(24、34)的材料包含所述化学指示剂(50),或者
-其中,为至少一个指示剂条带、特别是试纸的形式的化学指示剂(50)被引入或能被引入所述模块排气开口(23)和/或所述电池排气开口(33)的软管联接元件(24、34)中,或者
-其中,所述模块排气开口(23)和/或所述电池排气开口(33)的软管联接元件(24、34)设有包含所述化学指示剂(50)的覆层。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池系统(30、20、10),其中,所述排气系统(23、24、40、60、33、34)包括至少一个软管接头(60)和/或至少一个气体处理装置,特别地
-其中,所述至少一个软管接头(60)或至少一个气体处理装置的材料包含所述化学指示剂(50),或者
-其中,为至少一个指示剂条带、特别是试纸的形式的化学指示剂(50)被引入或能被引入所述至少一个软管接头(60)或至少一个气体处理装置中,或者
-其中,所述至少一个软管接头(60)或至少一个气体处理装置的内侧设有包含所述化学指示剂(50)的覆层。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池系统(30、20、10),其中,所述电芯壳体(11)分别具有气体断裂部位以及气体断裂部位覆盖部,其中,所述气体断裂部位覆盖部包括包含所述化学指示剂(50)的塑料材料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池系统(30、20、10),其中,所述至少一个排气管路(40)和/或所述模块壳体盖部(21)和/或所述电池壳体盖部(31)和/或所述模块排气开口(23)和/或所述电池排气开口(33)的软管联接元件(24、34)和/或所述软管接头和/或所述气体断裂部位覆盖部由透明的材料、特别是塑料材料构成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池系统(30、20、10),其中,所述电芯壳体(11)的外侧和/或所述模块壳体(21、22)的内侧和/或所述电池壳体(31、32)的内侧设有包含所述化学指示剂(50)的覆层(12、25、35),特别地其中,所述包含化学指示剂的覆层(12、25、35)通过所述化学指示剂(50)构成或为漆层。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电池系统(30、20、10),其中,所述电芯壳体(11)的外侧和/或所述模块壳体(21、22)的内侧和/或所述电池壳体(31、32)的内侧设有包含所述化学指示剂(50)的塑料层(12、12a),特别地其中,所述包含化学指示剂的塑料层(12、12a)
-是具有粘合剂层和绝缘膜层的绝缘粘合剂膜(12)的组成部分,特别地其中,所述绝缘粘合剂膜(12)的粘合剂层(12a)包含所述化学指示剂(50),或者
-是能热收缩的绝缘膜(12)、特别是为收缩软管或收缩罩的形式的热收缩的绝缘膜。
13.一种用于特别是根据权利要求1至12中任一项所述的电池系统(30、20、10)的排气管路(40)、特别是排气软管或者软管接头(60)或者气体处理装置,该排气管路配备有用于探测至少一种能从电池电芯(10)中离开的物质的化学指示剂(50)。
14.一种特别是用于根据权利要求1至12中任一项所述的电池系统(30、20、10)的具有至少两个电池电芯(10)的电池模块(20)或者用于至少两个电池电芯(10)的模块壳体(21、22)或者用于至少两个电池模块(20)的电池壳体(31、32),其包括至少一个塑料件(21、24、31、34)和/或至少一个覆层(25、35)和/或至少一个塑料层(25、35),其材料包含用于探测至少一种能从电池电芯(10)中离开的物质的化学指示剂(50)。
15.一种特别是用于根据权利要求1至12中任一项所述的电池系统(30、20、10)的电池电芯(10)或用于电池电芯(10)的电芯壳体(11),其包括至少一个塑料件和/或至少一个覆层(12)和/或至少一个塑料层(12、12a),其塑料材料包含用于探测至少一种能从电池电芯(10)中离开的物质的化学指示剂(50)。
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