CN106876805B - 具有快速放电单元的电池组电池和其快速放电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有两个能从电池组电池内和/或外接触的电池组电池端子和包括至少一个分离器的电化学部件的电池组电池。至少一个分离器在达到预定义温度时对于在电化学部件中能产生的离子至少部分地变得不可通过。电池组电池包括能接通到电池组电池端子之间和在接通以及因此激活的状态中具有预定义电阻值的快速放电单元。选择预定义电阻值，使得在接通的快速放电单元情况下至少一个分离器达到预定义温度。至少一个分离器在电池组电池内部中短路路径缺席的情况下在预定义第一时间段之内达到预定义温度并且在存在短路路径的情况下在预定义第二时间段之内达到预定义温度。第一和第二时间段分别在接通快速放电单元时开始和分别在达到预定义温度时结束。

Description

具有快速放电单元的电池组电池和其快速放电方法
技术领域
本发明涉及具有两个能够从电池组电池之内和/或之外接触的电池组电池端子和例如被构造为极组（Jelly Roll）的电化学部件的电池组电池，所述电化学部件包括多个电极和至少一个分离器。在此，所述至少一个分离器在达到所预定义的温度时对于能够在电化学部件中产生的离子来说至少部分地变得不能通过。此外，本发明涉及用于这种电池组电池的快速放电方法。本发明还涉及具有带有至少一个这种电池组电池的电池组的电池组系统。
背景技术
已知的是，电池组电池在存在故障的情况下或者由于过量的荷载可以呈现临界的或者危险的行为。这种行为可以包括电池组电池的由于在电池组电池的内部中出现的放热反应所触发的热穿通、电池组电池的脱气、电池组电池中火的形成和/或甚至电池组电池的爆炸。被构造为电化学能量存储器的电池组电池包括如下电化学部件，所述电化学部件例如以极组的形式来构造。
发明内容
根据本发明提供如下电池组电池，所述电池组电池具有两个能够从所述电池组电池之内和/或之外接触的电池组电池端子和例如被构造为极组的电化学部件。在此，电化学部件包括多个电极和至少一个分离器。所述至少一个分离器在达到预定义的温度时对于能够在电化学部件中产生的离子来说至少部分地变得不可通过。根据本发明的电池组电池具有快速放电单元，所述快速放电单元能够接通到电池组电池端子之间并且具有预定义的电阻值。预定义的电阻值被选择成，使得在接通的快速放电单元的情况下所述至少一个分离器达到预定义的温度。在此，所述至少一个分离器在电池组电池的内部中的短路路径缺席的情况下在预定义的第一时间段之内达到预定义的温度。此外，所述至少一个分离器在存在短路路径的情况下在预定义的第二时间段之内达到预定义的温度。第一和第二时间段分别在接通快速放电单元时开始并且分别在达到预定义的温度时结束。
从属权利要求示出本发明的优选的改进方案。
优选地，第一时间段的持续时间等于第二时间段的持续时间。
在之前所描述的电池组电池中有利的是，流过快速放电单元的具有高的电流值的放电电流导致整个电池组电池的加热，所述加热又导致所述至少一个分离器在第一或第二时间段之内至少部分地去激活。在此，流过快速放电单元的放电电流的电流值的高度通过选择预定义的电阻值来确定。至少部分地去激活所述至少一个分离器可以在危险情形期间被引入，在所述危险情形中例如在电池组电池的内部中出现或者可能出现短路路径并且在所述危险情形中电池组电池因此可能呈现临界的或者危险的行为。这种行为也可以包括电池组电池的热穿通。至少部分地去激活所述至少一个分离器在此通过如下方式来实现，即该分离器在第一或第二时间段之内达到预定义的温度并且由此对于能够在电化学部件中产生的离子来说至少部分地变得不可通过。以这种方式可以在存在危险情形时减小由电池组电池产生的放电电流的电流值以及由此也减小电池组电池的进一步加热。因此在危险情形期间可以避免电池组电池的临界的或者危险的行为的出现、尤其所述电池组电池的热穿通。如果例如所述至少一个分离器在达到预定义的温度时在所述分离器的总面积的85%的部分面积之内对于之前所提到的离子来说变得不可通过，则由电池组电池产生的放电电流的电流值在大约40Ah的电池组电池容量的情况下典型地将小于或等于100A。如果所述至少一个分离器在达到预定义的温度时在其总面积之内对于之前所提到的离子来说变得不可通过，则由电池组电池产生的放电电流的电流值被减小到0A。在两种情况下，电化学部件的电极通过所述至少一个分离器来相互电绝缘。
在包括两个能够从电池组电池之内和/或之外接触的电池组电池端子的之前所描述的电池组电池的情况下，所述两个电池组电池端子可以被构造为电池组电池的电池组电池壳体的部分。在此，快速放电单元此外可以被布置在电池组电池壳体之内或者之外或者被构造为电池组电池壳体的部分。
根据本发明的优选的第一改进方案，预定义的电阻值被选择成，使得在短路路径缺席的情况下第一电能量数量低于第一能量极限值。在此，第一能量数量与如下能量数量一致，所述能量数量在短路路径缺席时由于流过快速放电单元的放电电流在可变的第三时间段期间被转换成热量。第三时间段与第一时间段同时开始并且具有最大的持续时间，所述持续时间大于或等于第一时间段的持续时间。
在之前所描述的电池组电池的情况下，第一能量极限值优选地被选择成，使得仅仅在其被第一能量数量超出时可以出现整个电池组的过热，所述过热触发电池组电池的热穿通。
在之前所描述的电池组电池的情况下，至少一个分离器优选地具有至少一个陶瓷涂层。
根据本发明的优选的第二改进方案，所述第二改进方案可以与优选的第一改进方案和/或其设计方案组合，之前所描述的电池组电池包括控制单元。控制单元被构造用于在预定义的第四时间段之内接通快速放电单元。在此，第四时间段在识别如下危险情形之后立即开始，在所述危险情形中在电池组电池的内部中出现或者可以出现短路路径或者在所述危险情形中预料到电池组电池的即将来临的临界行为的高的风险。此外，第四时间段在接通快速放电单元时结束。
在之前所描述的电池组的情况下，在被接通的快速放电单元和/或在存在短路路径的情况下由电池组电池产生的放电电流优选地等于能够由相应的电池组电池最大地产生的放电电流。
之前所描述的电池组电池（在所述电池组电池中在存在短路路径的情况下快速放电单元被接通）的优点是，经由快速放电单元延伸的快速放电路径被产生，所述快速放电路径与所述短路路径并行接通。在此，由电池组电池产生的放电电流在短路路径和快速放电路径之间进行划分并且因此不完全地流过短路路径。这意味着，在存在短路路径和被接通的快速放电单元的情况下由电池组电池所产生的放电电流等于流过快速放电单元的放电电流和流过短路路径的放电电流的总和。由此通过接通快速放电单元来减小流过短路路径的放电电流的电流值并且因此也避免包括短路路径的电池组电池区域的过热。同时，流过快速放电单元的放电电流导致整个电池组电池的加热，所述加热又导致至少一个分离器并且因此同样电池组电池在预定义的第二时间之内至少部分地被去激活。
之前所提到的危险情形可以由于之前所描述的电池组电池的损伤而被引起，所述损伤例如可能由于事故或者特别猛烈的机械冲击而出现。这种冲击可以通过电池组电池的跌落、碰撞或者冲撞而引起。之前所提到的危险情形此外可以由于之前所描述的电池组电池的过量的载荷或者存在于其中的电气故障而出现，所述电气故障例如通过相应的电池组电池的内部中的短路而被引起。
根据本发明的优选的第三改进方案，所述第三改进方案可以与之前所描述的改进方案和/或其设计方案中的一个或多个进行组合，之前所提到的危险情形可以在之前所描述的电池组电池的安全性测试期间或者在其运行期间出现。
根据本发明的优选的第四改进方案，所述第四改进方案可以与之前所描述的改进方案和/或其设计方案中的一个或多个进行组合，在安全性测试期间在之前所描述的电池组电池的内部中短路路径通过借助于钉子来贯穿相应的电池组电池来产生。
根据本发明的优选的第五改进方案，所述第五改进方案可以与之前所描述的改进方案和/或其设计方案中的一个或多个进行组合，电化学部件被构造并且优选地之前所描述的电池组电池被确定大小，使得第二和第三电能量数量分别低于第二能量极限值。替代地或者附加地，第二和第三能量数量的总和低于第三能量极限值。在此，当在存在短路路径的情况下第四时间段的持续时间低于时间极限值并且预定义的电阻值低于电阻极限值时，第二和第三能量数量和/或其总和分别低于相应的能量极限值。第二能量数量与如下能量数量一致，所述能量数量在存在短路路径的情况下由于流过短路路径的放电电流在可变的第五时间段期间被转换成热量。第三能量数量与如下能量数量一致，所述能量数量在存在短路路径的情况下由于流过快速放电单元的放电电流在第五时间段期间被转换成热量。第五时间段与第二时间段同时开始并且具有最大的持续时间，所述持续时间大于或者等于第二时间段的持续时间。
根据本发明的优选的第六改进方案，所述第六改进方案可以与之前所描述的改进方案和/或其设计方案中的一个或多个进行组合，第二能量极限值小于第三能量极限值。替代地或者附加地，第三能量极限值小于或者等于第一能量极限值。
在之前所描述的电池组电池的情况下，第二能量极限值优选地被选择成，使得仅仅在其被第二和/或第三能量数量超出时才可能出现包括短路路径的电池组电池区域的过热，所述过热触发电池组电池的热穿通。此外在之前所描述的电池组电池的情况下，第三能量极限值优选地被选择成，使得仅仅在其被第二和第三能量数量的总和超出时才可能出现整个电池组电池的过热，所述过热触发电池组电池的热穿通。
之前所描述的电池组电池——在所述电池组电池的情况下第一能量数量低于第一能量极限值——的优点是，避免相应的整个电池组电池的过热，所述过热导致电池组电池的热穿通的触发。在此也避免至少一个分离器的能够通过这种过热产生的收缩或者熔融以及因此也避免能够通过至少一个分离器的收缩或者熔融而在相应的电池组电池的内部中产生的短路。相同的优点也对于之前所描述的电池组电池得出，在所述电池组电池的情况下第二和第三能量数量的总和低于第三能量极限值。
之前所描述的电池组电池——在所述电池组电池的情况下第二和第三能量数量分别低于第二能量极限值——的优点是，避免包括短路路径的电池组电池部分区域的过热，所述过热导致相应的电池组电池的热穿通的触发。
之前所描述的电池组电池优选地是棱柱形的电池组电池或者袋式电池组电池或者圆形电池组电池或者具有另一机械形式的电池组电池。之前所描述的电池组电池进一步优选地是锂离子电池组电池和/或应用于汽车领域中和/或静止能量存储器中的电池组电池。
在之前所描述的电池组电池的情况下，能够由相应的电池组电池最大地提供的放电电流的电流值和/或流过被接通的快速放电单元的放电电流的电流值可以位于如下值范围中，所述值范围对于40Ah的示例性的电池组电池容量来说从5·103A延伸至10·103A。
在之前所描述的为具有40Ah的示例性的电池组电池容量的锂离子电池组电池的电池组电池的情况下，快速放电单元的预定义的电阻值可以小于或者等于1·10-4Ω或者1·10-3Ω或者位于如下值范围中，所述值范围从1·10-4Ω延伸至1·10-3Ω。
在之前所描述的电池组电池——所述电池组电池是应用于汽车领域中的或者静止能量存储其中的棱柱形的电池组电池并且具有40Ah的示例性的电池组电池容量——的情况下，第一和/或第二时间段（在所述第一和/或第二时间段期间所述至少一个分离器达到预定义的温度）的持续时间可以位于如下值范围中，所述值范围从20s延伸至30s。在这种情况下，第一和/或第二时间段的持续时间可以优选地具有30s的值。
在具有40Ah的示例性的电池组电池容量的之前所描述的电池组电池——在所述电池组电池的情况下第四时间段的持续时间低于时间极限值——的情况下，时间极限值可以小于或者等于250·10-3s。在这种情况下，第四时间段的持续时间例如可以具有100·10-3s的值。
优选地，能够由之前所描述的电池组电池最大地产生的放电电流的电流值和/或流过被接通的快速放电单元的放电电流的电流值和/或流过短路路径的放电电流的电流值分别依赖于电池组电池化学和/或电池组电池大小。
优选地，第一和/或第二时间段的持续时间和/或用于限定第四时间段的时间极限值依赖于电池组电池大小和/或依赖于直接之前所提到的放电电流中的至少一个和/或依赖于至少一个分离器的特性。
本发明的另一方面涉及用于使之前所描述的电池组电池快速放电的方法，在所述方法中第一和第二步骤被执行。第一步骤包括识别之前所提到的危险情形，在所述危险情形中电池组电池处于如下状态中，在所述状态中短路路径出现或者能够出现在电池组电池的内部中或者在所述状态中预料到相应的电池组电池的即将来临的临界的行为的高的风险。第二步骤包括在存在危险情形的情况下将快速放电单元接通到两个能够从电池组电池之内和/或之外接触的电池组电池端子之间。在此，快速放电单元不仅可以被布置在电池组电池壳体之内而且可以被布置在电池组电池壳体之外并且与两个电池组电池端子电连接。优选地，在预定义的第四时间段之内进行所述接通。
本发明的另一方面涉及具有带有至少一个之前所描述的电池组电池的电池组的电池组系统。
附图说明
随后参照所附的附图来详细地描述本发明的实施例。相同的附图标记分别被用于相同的组件和参数。每个组件和每个参数分别被介绍一次并且在重复时分别作为已经已知的来处理，而不依赖于：相应的组件或者相应的参数重复地出现在其中的分别相应的描述部分涉及哪个附图。在附图中：
图1是根据本发明的第一实施方式的电池组电池，其中电池组电池具有快速放电单元和短路路径。
图2是等于能够由电池组电池最大地产生的放电电流的第一放电电流的依赖于时间的变化过程，流过短路路径的第二放电电流的依赖于时间的变化过程以及流过快速放电单元的第三放电电流的依赖于时间的变化过程，以及
图3是由于第二放电电流被转换成热量的第二能量数量的依赖于时间的变化过程，由于第三放电电流被转换成热量的第三能量数量的依赖于时间的变化过程以及第二和第三能量数量的总和的依赖于时间的变化过程。
具体实施方式
图1示出根据本发明的第一实施方式的电池组电池10。电池组电池10包括第一电池组电池端子11和第二电池组电池端子12。两个电池组电池端子11、12能够从电池组电池10之内以及之外接触。电池组电池10此外包括例如被构造为极组的电化学部件20，所述电化学部件包括两个薄膜形的电极（未单独地示出）。电化学部件20提供电池组电池10的空载电压U0并且具有内阻21。第一电池组电池端子11与两个电极中的第一电极连接。第一电池组电池端子11和第一电极之间的连接具有第一电阻15。第二电池组电池端子12与两个电极中的第二电极连接。第二电池组电池端子12和第二电极之间的连接具有第二电阻16。
电池组电池10此外包括分离器（未单独地示出），所述分离器在达到预定义的温度时对于能够在电化学部件20中产生的离子来说变得不可通过。当分离器达到预定义的温度时，因此进行所述分离器的至少部分的去激活，通过所述去激活来减小由电池组电池10所产生的放电电流的电流值。电池组电池10此外包括快速放电单元30，所述快速放电单元在图1中的示意图中被示出为第三电阻31和能够控制的开关32的组合。在此，第三电阻31的电阻值对应于被激活的快速放电单元30的预定义的电阻值。此外，开关32是快速放电单元的激活状态。如果开关32断开，则快速放电单元30不被接通到两个电池组电池端子11、12之间并且因此也不被激活。如果开关32闭合，则快速放电单元30被接通到两个电池组电池端子11、12之间并且因此也被激活。电池组电池10包括控制单元（未单独地示出），所述控制单元被构造用于操控、即断开以及闭合开关32。通过接通快速放电单元30来产生快速放电路径，所述快速放电路径经由快速放电单元30以及电池组电池端子11、12和电极之间的连接而延伸。快速放电路径的电阻值依赖于快速放电单元30的至少一个第三电阻31的预定义的电阻值以及依赖于电池组电池端子11、12和电极之间的连接的第一和第二电阻15、16的电阻值。替代于之前所描述的实现，在所述实现中快速放电单元30被布置在电池组电池10的电池组电池壳体17之外，快速放电单元30也可以被布置在电池组电池壳体17之内并且与电化学部件20连接或者也可以被构造为电池组电池壳体17的部分。
根据第一实施方式，电池组电池10遭受如下危险情形，所述危险情形由安全性测试引起，在所述安全性测试期间在电池组电池10的内部中产生短路路径。短路路径例如在安全性测试期间通过借助于钉子来贯穿电池组电池10来产生。短路路径的电阻值典型地强烈地依赖于薄膜形的电极的电阻值以及微弱地依赖于钉子的电阻值。
在此，预定义的电阻值被选择成，使得在被接通的快速放电单元30的情况下分离器在短路路径缺席的情况下在预定义的第一时间段之内达到预定义的温度并且在短路路径存在的情况下在预定义的第二时间段之内达到预定义的温度。第一和第二时间段分别在接通快速放电单元30时开始以及分别在达到预定义的温度时结束。
此外，至少一个电阻31的预定义的电阻值被选择成，使得在短路路径缺席以及被接通的快速放电单元30的情况下第一电能量数量低于第一能量极限值。第一能量数量与如下能量数量一致，所述能量数量在短路路径缺席以及被接通的快速放电单元30的情况下由于流过快速放电单元30的放电电流在可变的第三时间段期间被转化成热量。第三时间段与第一时间段同时开始并且具有最大的持续时间，所述持续时间大于或者等于第一时间段的持续时间。在此，第一能量极限值被选择成，使得仅仅在其被第一能量数量超出时才能够出现整个电池组10的过热，所述过热触发电池组电池10的热穿通。
如果快速放电单元30在例如通过借助于钉子来贯穿电池组电池10或者由于电池组电池故障或者电池组电池损伤来产生的短路路径存在时不被接通，则进行包括短路路径的电池组电池部分区域的局部的加热。该局部的加热由如下放电电流引起，所述放电电流流过短路路径。该局部的加热尽管分离器的至少部分的去激活仍可以是电池组电池部分区域的局部的过热，所述局部的过热导致电池组电池部分区域的如下温度，所述温度超出临界的温度极限值。临界的温度极限值的超出可以触发电池组电池10的热穿通。
根据第一实施方式，控制单元被构造用于通过闭合开关32在预定义的第四时间段之内接通快速放电单元30。在此，第四时间段在借助于钉子来贯穿电池组电池10之后或者在识别另一电池组电池损伤或者电池组电池内部的短路之后立即开始。此外，第四时间段在接通快速放电单元30时结束。
在图1中以I1来表示由电池组电池10在存在短路路径以及被接通的快速放电单元30的情况下所产生的第一放电电流。此外以I2来表示第二放电电流，所述第二放电电流在存在短路路径以及被接通的快速放电单元30的情况下流过短路路径。也以I3来表示第三放电电流，所述第三放电电流在存在短路路径以及被接通的快速放电单元30的情况下流过快速放电单元30。在此，第一放电电流I1等于第二放电电流I2和第三放电电流I3的总和。
根据第一实施方式，电化学部件20被构造以及优选地电池组电池10被确定大小，使得第二和第三电能量数量分别低于第二能量极限值。此外电化学部件20被构造以及优选地电池组电池10被确定大小，使得第二和第三能量数量的总和也低于第三能量极限值。在此，当在存在短路路径的情况下第四时间段的持续时间低于时间极限值并且至少一个电阻31的预定义的电阻值低于电阻极限值时，第二和第三能量数量以及其总和分别低于相应的能量极限值。第二能量数量与如下能量数量一致，所述能量数量在存在短路路径以及被接通的快速放电单元30的情况下由于流过短路路径的第二放电电流I2在可变的第五时间段期间被转换成热量。第三能量数量与如下能量数量一致，所述能量数量在存在短路路径以及被接通的快速放电单元30的情况下由于流过快速放电单元30的第三放电电流I3在第五时间段期间被转换成热量。第五时间段与第二时间段同时开始并且具有如下最大的持续时间，所述持续时间大于或者等于第二时间段的持续时间。此外，第二能量极限值被选择成，使得仅仅在其被第二能量数量和/或第三能量数量超出时可以出现包括短路路径的电池组电池区域的局部的过热，所述过热触发电池组电池10的热穿通。此外，第三能量极限值被选择成，使得仅仅在其被第二和第三能量数量的总和超出时可以出现整个的电池组电池10的过热，所述过热触发电池组电池10的热穿通。
第一能量极限值、第二能量极限值和第三能量极限值分别依赖于电池组电池10的电池组电池化学。
下面借助于基于电压的第一计算模型以及基于电流的第二计算模型来解释电池组电池10的工作方式。
根据第一计算模型，空载电压U0依赖于电池组电池10的充电状态。此外，电化学部件20的内阻21具有依赖于时间的电阻值。
根据第二计算模型，能够由电池组电池10最大地产生的也被称为最大放电电流的放电电流具有依赖于时间的电流值，所述电流值此外依赖于电池组电池化学以及优选地也依赖于电池组电池10的电池组电池大小。此外，电化学部件20的内阻21具有依赖于时间的电阻值，所述电阻值此外依赖于最大放电电流的电流值。
根据每个计算模型，快速放电单元30的接通在短路路径缺席时导致出现流过快速放电单元30的第三放电电流I3。这导致出现电池组电池端子11、12和电极之间的连接中的每一个上的压降。这又导致出现由电化学部件20施加在两个电池组电池端子11、12之间的端电压，所述端电压相对于空载电压U0是不同的。
根据第一计算模型，在存在短路路径以及被接通的快速放电单元30的情况下流过快速放电单元30的第三放电电流I3的高的电流值导致在电化学部件20的内阻21上下降的第一电压U1的高的电压值。这又导致在短路路径上下降的第二电压U2的减小的电压值。这又导致第二放电电流I2的减小的电流值以及因此也导致包括短路路径的电池组电池部分区域的减小的局部的加热，所述加热主要由第二放电电流I2引起。在图1中以U3来表示第三电压，所述第三电压在存在短路路径以及被接通的快速放电单元30的情况下在快速放电单元30上下降。
根据第二计算模型，在短路路径缺席以及被接通的快速放电单元30的情况下流过快速放电单元30的放电电流等于最大放电电流。这里，之前所定义的第一能量数量与如下电能量数量一致，所述电能量数量由于流过快速放电单元30的最大放电电流在可变的第三时间段期间被转换成热量。
根据第二计算模型，在存在短路路径以及被接通的快速放电单元30的情况下第一放电电流I1等于最大放电电流。通过在存在短路路径时接通快速放电单元30，经由快速放电单元30延伸的快速放电路径与短路路径并行接通。当快速放电路径30与短路路径并行接通时，最大放电电流等于流过短路路径的第二放电电流I2与流过快速放电单元30的第三放电电流I3的总和。此外，最大放电电流在短路路径和快速放电路径之间根据两个路径的电阻值之间的商来划分。根据第二计算模型，在存在短路路径时接通快速放电单元30导致第三放电电流I3的高的电流值。这又导致第二放电电流I2的减小的电流值以及因此这里也导致包括短路路径的电池组电池部分区域的减小的局部的加热，所述加热主要由第二放电电流I2引起。当该局部的加热导致电池组电池部分区域的低于临界的温度极限值的温度时，可以避免电池组电池10的热穿通。
图2分别根据之前定义的可变的第五时间段来示出之前定义的第一放电电流I1的变化过程、之前定义的并且流过短路路径的第二放电电流I2的变化过程以及之前定义的并且流过快速放电单元30的第三放电电流I3的变化过程。这里，在接通快速放电单元之后第一放电电流I1等于最大放电电流IM并且最大放电电流IM等于第二放电电流I2和第三放电电流I3的总和。在图3中以t1来表示之前定义的第四时间段的持续时间。图3分别根据可变的第五时间段来示出之前定义的第二能量数量E2的变化过程、之前定义的第三能量数量E3的变化过程以及第二能量数量E2和第三能量数量E3的总和E23。在图3中所示出的变化过程当存在在图2中示出的变化过程时出现。在图2和3中所示出的变化过程分别在应用第二计算模型时被确定。当第四时间段的持续时间t1低于之前定义的时间极限值并且至少一个第三电阻31的预定义的电阻低于之前定义的电阻极限值时，则出现在图2和3中所示出的变化过程。此外，图2示出第二放电电流I2的变化过程。从图2中可见：第二放电电流I2在接通快速放电单元之前具有高的电流值并且在接通快速放电单元30之后立即具有显著更小的电流值。此外，从图2中可见：第一、第二和第三放电电流I1、I2、I3中的每个在第二时间段结束之后非常快速地具有近似0A的电流值。图3也示出之前定义的第二能量极限值GE2和之前定义的第三能量极限值GE3。从图3中可见：不仅第二能量数量E2而且第三能量数量E3在第二时间段之内的每个时间点都低于第二能量极限值GE2。在图2和3中以t2来表示第二时间段的持续时间。从图3中此外可见：第二能量数量E2和第三能量数量E3的总和E23在第二时间段之内的每个时间点都低于第三极限值GE3。因此避免电池组电池10的热穿通。在图2中以IW表示的轴说明电流值。在图3中以EW表示的轴说明能量数量。在图2和3中以t表示的轴说明时间。
快速放电单元30的缺席以及时间极限值和/或电阻极限值的超出会分别导致第二能量极限值GE2被第二能量数量E2的在第二时间段之内出现的超出。此外，电池组电池特性的不合适的选择即使在低于时间极限值以及电阻极限值的情况下也会导致第二能量极限值GE2被第三能量数量E3以及优选地也被第二能量数量E2的在第二时间段之内出现的超出。电池组电池特性包括电池组电池化学并且优选地包括电池组电池大小。在此，电池组电池特性的不合适的选择可能即使在低于时间极限值以及电阻极限值的情况下也导致第三能量极限值GE3被第二能量数量E2和第三能量数量E3之间的总和E23的在第二时间段之内出现的超出。这里应考虑的是，最大放电电流IM的电流值依赖于之前提到的电池组电池特性。此外，这里应考虑的是，第二放电电流I2的变化过程的以及第三放电电流I3的变化过程的升高以及因此同样第二能量数量E2的变化过程的以及第三能量数量E3的变化过程的升高分别依赖于电池组电池化学。因此，之前所提到的升高可以通过电池组电池化学的合适的选择来调整，使得第二能量数量E2和第三能量数量E3分别低于第二能量极限值GE2并且其总和E23低于第三能量极限值GE3。每个升高在此被理解为相应的变化过程根据时间的一阶导数。
所有之前结合图3所列举的超出会在第二时间段之内、即在分离器的至少部分的去激活之前出现，并且因此分别触发电池组电池10的热穿通。
下面说明如下因素，所述因素在应用第二计算模型时导致触发电池组电池10的热穿通的可能性的降低。
之前所描述的可能性的降低可以通过影响最大放电电流IM的电流值来进行。该影响可以通过合适地选择电解质以及被用在电池组电池10的电化学部件20中的活性材料来实现。该影响此外可以通过合适地选择电池组电池大小以及通过在电化学部件20中使用适合于限制最大放电电流IM的电流值的活性层来实现。
之前提到的可能性的降低此外可以在存在短路路径的情况下以及在快速放电单元30被接通的情况下通过减小流过短路路径的第二放电电流I2的电流值和/或通过冷却来进行。该减小可以通过提高短路路径的电阻值、尤其通过提高薄膜形的电极的电阻值来实现。
之前所提到的可能性的降低此外可以在存在短路路径以及被接通的快速放电单元30的情况下通过提高流过快速放电电流路径的第三放电电流I3的电流值来进行。该提高可以通过减小快速放电路径的电阻值、尤其是电池组电池端子11、12和电极之间的连接的第一和第二电阻15、16的电阻值来实现。
之前所提到的可能性的降低也可以通过影响第一能量极限值、第二能量极限值GE2和第三能量极限值GE3来进行。该影响可以通过改变用在电化学部件20中的活性材料和分离器来实现。
除了前面的书面的公开，特此为了进一步公开本发明而补充性地参考图1至3中的图示。

Claims (11)

1.一种电池组电池（10），所述电池组电池具有两个能够从所述电池组电池（10）之内和/或之外接触的电池组电池端子（11、12）和电化学部件（20），所述电化学部件包括多个电极和至少一个分离器，其中所述至少一个分离器在达到预定义的温度时对于能够在所述电化学部件（20）中产生的离子来说至少部分地变得不可通过，其特征在于，
快速放电单元（30），所述快速放电单元能够被接通到所述电池组电池端子（11、12）之间并且具有预定义的电阻值，所述电阻值被选择成，使得在被接通的快速放电单元（30）的情况下所述至少一个分离器在短路路径在电池组电池（10）的内部中缺席的情况下在预定义的第一时间段之内达到预定义的温度和/或在存在所述短路路径的情况下在预定义的第二时间段之内达到预定义的温度，其中所述第一和第二时间段分别在接通所述快速放电单元（30）时开始并且分别在达到预定义的温度时结束。
2.根据权利要求1所述的电池组电池，其特征在于，预定义的电阻值被选择成，使得在所述短路路径缺席时第一电能量数量低于第一能量极限值，所述第一电能量数量由于流过所述快速放电单元（30）的放电电流在可变的第三时间段期间被转化成热量，其中所述第三时间段与所述第一时间段同时开始并且具有如下最大的持续时间：所述最大的持续时间大于或者等于所述第一时间段的持续时间。
3.根据权利要求1所述的电池组电池（10），其特征在于控制单元，所述控制单元被构造用于在预定义的第四时间段期间将所述快速放电单元（30）接通到所述电池组电池端子（11、12）之间，其中所述第四时间段在识别如下危险情形之后立即开始，在所述危险情形中在所述电池组电池（10）的内部中出现或者能够出现所述短路路径或者在所述危险情形中预料到所述电池组电池（10）的即将来临的临界的行为的高的风险，并且在接通所述快速放电单元（30）时结束。
4.根据权利要求3所述的电池组电池（10），其特征在于，所述危险情形能够在所述电池组电池（10）的安全性测试期间或者在所述电池组电池（10）的运行期间出现。
5.根据权利要求4所述的电池组电池（10），其特征在于，在安全性测试期间在所述电池组电池（10）的内部中通过借助于钉子贯穿所述电池组电池（10）来产生所述短路路径。
6.根据权利要求3至5之一所述的电池组电池（10），其特征在于，所述电化学部件（20）被构造并且所述电池组电池（10）被确定大小，使得当在存在所述短路路径时所述第四时间段的持续时间（t1）低于时间极限值并且所述预定义的电阻值低于电阻极限值，由于流过所述短路路径的放电电流（I2）在可变的第五时间段期间被转换成热量的第二电能量数量（E2）以及由于流过所述快速放电单元（30）的放电电流（I3）在所述第五时间段期间被转换成热量的第三电能量数量（E3）分别低于第二能量极限值（GE2）和/或所述第二能量数量（E2）和所述第三电能量数量（E3）之间的总和低于第三能量极限值（GE3），其中所述第五时间段与所述第二时间段同时开始并且具有如下最大的持续时间：所述最大的持续时间大于或者等于所述第二时间段的持续时间（t2）。
7.根据权利要求6所述的电池组电池（10），其特征在于，所述第二能量极限值（GE2）小于所述第三能量极限值（GE3）和/或所述第三能量极限值（GE3）小于或者等于所述第一能量极限值。
8.根据权利要求1至5之一所述的电池组电池（10），其特征在于，所述电化学部件（20）被构造为极组。
9.用于使根据前述权利要求1至8之一所述的电池组电池（10）快速放电的方法，其特征在于：
识别如下危险情形，在所述危险情形中所述电池组电池（10）处于如下状态中，在所述状态中短路路径出现或者能够出现在所述电池组电池（10）的内部中或者在所述危险情形中预料到所述电池组电池（10）的即将来临的临界的行为的高的风险，以及
在存在所述危险情形时将所述快速放电单元（30）接通到两个能够从所述电池组电池（10）之内和/或之外接触的电池组电池端子（11、12）之间。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接通在预定义的第四时间段之内进行。
11.一种电池组系统，所述电池组系统具有带有至少一个根据权利要求1至8之一所述的电池组电池的电池组（10）。
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