DE102011078301A1

DE102011078301A1 - Batteriezelle, Batterie, Batteriezellenmodul und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011078301A1
Application number: DE102011078301A
Authority: DE
Inventors: Markus Kohlberger
Original assignee: SB LiMotive Germany GmbH; SB LiMotive Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-03

Abstract

Es wird eine Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, beschrieben, die ein Gehäuse umfasst, welches eine Gasauslassöffnung (10) aufweist, wobei die Batteriezelle (1) ein Rückschlagventil (20) umfasst, mit welchem eine Gasströmung vom Gehäuseinnenraum (14) an die Umgebung (15) des Gehäuses durch die Gasauslassöffnung (11) ermöglicht wird und eine Gasströmung von der Umgebung (15) des Gehäuses in den Gehäuseinnenraum (14) durch die Gasauslassöffnung (11) im Wesentlichen verhinderbar ist. Ferner wird eine Batterie oder ein Batteriezellenmodul vorgeschlagen, welche bzw. welches mehrere der erfindungsgemäßen Batteriezellen umfasst, sowie ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Batteriezelle oder eine erfindungsgemäße Batterie bzw. ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodul umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle sowie eine Batterie oder ein Batteriezellenmodul, welche mehrere der erfindungsgemäßen Batteriezellen umfassen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug.
Dabei ist die vorliegende Erfindung insbesondere auf Lithium-Ionen-Batteriezellen bzw. Lithium-Ionen-Batterien oder entsprechende Batteriezellenmodule bezogen.
Stand der Technik
Derartige Lithium-Ionen-Zellen umfassen üblicherweise eine Elektrode, die Lithium-Ionen im Zuge der sogenannten Interkalation reversibel einlagern kann oder im Zuge der sogenannten Deinterkalation wieder auslagern kann. Die Interkalation erfolgt beim Ladeprozess der Batteriezelle, und die Deinterkalation erfolgt bei der Entladung der Batteriezelle zur Stromversorgung von elektrischen Aggregaten.
Zur Interkalation sowie Deinterkalation ist die Anwesenheit eines sogenannten Lithium-Ionen-Leitsalzes notwendig. Sowohl für Batteriezellen geringerer Ladung, wie sie zum Beispiel in tragbaren elektronischen Geräten Anwendung finden, als auch in Batteriezellen für den automotiven Bereich wird als Lithium-Leitsalz Lithium-hexa-Fluorophosphat (LiPF₆) eingesetzt. Dieses Leitsalz ist gegenüber Feuchtigkeit äußerst reaktiv, so dass Hydrolyse erfolgen kann, bis zur Entstehung von Fluorwasserstoff (HF). Zum Schutz vor diesem aggressiven Medium wird daher üblicherweise für alle Lithium-Ionen-Zellen ein Batteriezellengehäuse mit einem metallischen Anteil verwendet, wobei der metallische Anteil üblicherweise durch eine Folie bzw. durch ein Blech ausgebildet ist, welcher die eigentliche Sperre für die Luftfeuchte zur Verhinderung von Fluorwasserstoff-Bildung ist.
Ein kritischer Punkt bei der Lithium-Ionen-Technologie ist das Verhalten der jeweiligen Zelle bzw. der daraus assemblierten Batterie bei Überladung. Dabei kann es zu einer Katodenzersetzung unter Freisetzung von Oxidationsmitteln kommen. Das kann zu einer starken exothermen Reaktion im Elektrolyten führen. Dabei werden heiße Gase entwickelt, die den Druck im Batteriezelleninnenraum erhöhen.
Dieser Druck kann eine unkontrollierbare Temperaturerhöhung in der Zelle (thermisches Durchgehen, sogenannter "thermal runaway") begünstigen, sowie eine druckbedingte Öffnung der Zelle in Form eines Berstens einer Berstscheibe oder sogar eine Explosion der Zelle bewirken.
Die meisten herkömmlichen Lithium-Ionen-Batteriezellen mit festem Gehäuse verfügen an einer Entgasungsöffnung über eine sogenannte Berstscheibe, die im Fall eines Überdrucks in der Batteriezelle öffnet und somit einen Gasvolumenstrom vom Innenraum der Batteriezelle an die Umgebung ermöglicht. Dabei handelt es sich entweder um eine gezielte Schwächung des Gehäuses durch eine Prägung zur Realisierung einer Sollbruchstelle oder, insbesondere bei relativ großen Batteriezellen für industrielle und automobile Anwendungen, um ein vorgeprägtes Blechelement, welches zum Beispiel aus einer geeigneten Aluminiumlegierung gefertigt sein kann. Eine solche Berstscheibe ermöglicht eine nur einmalige Öffnung und kann nach der Öffnung nicht wieder gasdicht geschlossen werden.
Batterien oder Batteriezellenmodule, die aus mehreren Einzelzellen aufgebaut sind, sind dabei üblicherweise derart assembliert, dass ihre Entgasungsöffnungen zu einer Seite ausgerichtet sind. Über den Entgasungsöffnungen ist üblicherweise ein Gassammelkanal angeordnet, der aus den Entgasungsöffnungen der Batteriezellen entweichende Gase, zum Beispiel bei einem Schadensfall, von dem Batteriezellenmodul bzw. den Batteriezellen wegleitet und aus dem Fahrzeug leitet.
Aus der Batteriezelle entweichende Elektrolytdämpfe sind relativ leicht entzündbar. Die Elektrolytdämpfe treten insbesondere, wie oben bereits beschrieben, bei einem sogenannten thermischen Durchgehen der Batteriezelle auf. Das heißt, dass die Batteriezelle in dem Fall bereits eine relative hohe Temperatur aufweist. Dies begünstigt die Entzündung der Elektrolytdämpfe. Dadurch, dass benachbarte Zellen über den Gassammelkanal miteinander verbunden sind, besteht somit die Gefahr, dass bei Entzündung der Elektrolytdämpfe an einer Batteriezelle auch die an anderen Batteriezellen austretenden Elektrolytdämpfe entzündet werden und gegebenenfalls durch geöffnete Berstscheiben der Verbrennungsprozess bis in das Innere der Batteriezellen gelangt. Dies stellt selbstverständlich eine große Gefahr für in der Nähe befindliche Personen sowie für das Batteriezellenmodul und ein Fahrzeug, in dem das Batteriezellenmodul angeordnet ist, dar.
Selbst in dem Fall, in dem die Elektrolytdämpfe nicht entzündet werden, können abgeblasene Elektrolytdämpfe bei eindringender Luftfeuchtigkeit zu einer verstärkten Korrosion am Batteriezellenmodul führen, da das im Elektrolyt enthaltene Leitsalz LiPF₆ mit Luftfeuchte zu Flusssäure (HF) reagiert. Dies stellt bei Lagerung der Batterie ein Risiko dar, insbesondere, da durch die aggressiven entstandenen Medien auch nicht geöffnete Berstscheiben angegriffen und geschwächt werden können.
Offenbarung der Erfindung
Es wird erfindungsgemäß eine Batteriezelle und insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle zur Verfügung gestellt, die ein Gehäuse umfasst, welches eine Gasauslassöffnung aufweist, wobei die Batteriezelle weiterhin ein Rückschlagventil umfasst, mit welchem eine Gasströmung vom Gehäuseinnenraum an die Umgebung des Gehäuses durch die Gasauslassöffnung ermöglicht wird, und eine Gasströmung von der Umgebung des Gehäuses in den Gehäuseinnenraum durch die Gasauslassöffnung im Wesentlichen verhinderbar ist. Mit dem Rückschlagventil ist hier eine Einrichtung gemeint, die die Durchströmung der Gasauslassöffnung in einem Richtungssinn selbsttätig sperrt und im entgegengesetzten Richtungssinn freigibt. Vorzugsweise ist dabei eine Gasströmung von der Umgebung des Gehäuses in den Gehäuseinnenraum durch die Gasauslassöffnung vollständig verhinderbar. Dadurch wird ausgeschlossen, dass von einer benachbarten Batteriezelle ausströmende Elektrolytdämpfe an die Berstscheibe, oder gegebenenfalls sogar durch die geöffnete Berstscheibe, der erfindungsgemäß ausgestalteten Batteriezelle gelangen können. Dadurch lassen sich Branderscheinungen, ausgelöst durch benachbarte Batteriezellen, in der erfindungsgemäßen Batteriezelle vermeiden. Weiterhin lässt sich das Korrosionsrisiko an der erfindungsgemäßen Batteriezelle verringern, da durch das Rückschlagventil ausgeschlossen wird, dass aggressive Medien in den Bereich der Gasauslassöffnung der erfindungsgemäßen Batteriezelle gelangen.
Die Anordnung des Rückschlagventils führt somit in funktionaler Ausgestaltung zu einem optimalen Schutz der Batteriezelle. Dieser Schutz ist einfach und mit geringen Herstellungs- sowie Materialkosten realisierbar. Es sind dabei keine gravierenden Änderungen im Zell-Design oder in der Zell-Chemie gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batteriezellen notwendig.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Batteriezelle in Gasauströmungsrichtung vor dem Rückschlagventil eine Bersteinrichtung aufweist. Diese Bersteinrichtung ist vorzugsweise eine Berstscheibe, wobei jedoch auch integral im Gehäuse ausgeführte Bersteinrichtungen nicht von der Erfindung ausgeschlossen sein sollen. Die Bersteinrichtung dient zur Verhinderung eines unzulässigen Überdrucks in der Batteriezelle. Durch das Rückschlagventil wird die Bersteinrichtung vor heißen Elektrolytgasen benachbarter gasabblasender Batteriezellen geschützt.
Das Rückschlagventil ist vorzugsweise durch eine Abdichtfläche zur abdichtenden Anlage am Gehäuse, ein mit der Abdichtfläche mechanisch verbundenes Federelement sowie ein mit dem Federelement mechanisch verbundenes Anlageelement zur Fixierung am Gehäuse ausgestaltet. Die Abdichtfläche liegt dabei am Gehäuse über der Gasauslassöffnung im Wesentlichen gasdicht an. Durch eine elastische Rückstellkraft des Federelementes wird die Abdichtfläche an das Gehäuse über der Gasauslassöffnung angedrückt, so dass eine Abdichtwirkung erzielt wird und kein Gas aus der Umgebung des Gehäuses bzw. der Batteriezelle in diese eindringen kann. Die Federkraft ist dabei derart bemessen, dass bei Öffnung der Bersteinrichtung aufgrund eines unzulässigen Überdrucks das aus der Batteriezelle entweichende Gas entgegen der Federkraft des Federelementes die Abdichtfläche anheben kann und somit aus dem Rückschlagventil und der Batteriezelle entweichen kann.
Mittels des Anlageelementes wird das Rückschlagventil am Gehäuse bzw. neben der Gasauslassöffnung an einer fest mit dem Gehäuse verbundenen Einrichtung fixiert. Das heißt, dass das Anlageelement vorzugsweise flächig fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Anlageelement kann dabei zum Beispiel für eine einfache Montage selbstklebend ausgeführt sein.
Das Federelement ist vorzugsweise als eine Biegefeder ausgestaltet, wobei diese Biegefeder zusammen mit der Abdichtfläche und dem Anlageelement ein Bauteil ausbildet. Das heißt, dass die Biegefeder zwischen der Abdichtfläche und dem Anlageelement angeordnet ist und bei Fixierung des Anlageelementes am Gehäuse eine federnde Bewegung der Abdichtfläche in Bezug zum Anlageelement zulässt.
Die Abdichtfläche kann aus Kunststoff, Metall oder einem Metall-Kunststoff-Verbundmaterial hergestellt sein. Als verwendbare Kunststoffe bieten sich Elastomere, wie zum Beispiel Gummi oder EPDM an. Alternativ können auch Schaumstoffe, wie zum Beispiel Polyurethan sowie Polypropylen, eingesetzt werden. Wird die Abdichtfläche aus einer Kunststofffolie hergestellt, ist vorzugsweise PET als Material zu verwenden. In der Ausführungsalternative, in der die Abdichtfläche aus Metall gefertigt ist, bietet sich insbesondere die Herstellung aus einer Metallfolie an. In der Ausführungsalternative, in der die Abdichtfläche aus einem Metall-Kunststoff-Verbundmaterial besteht, sollte dieses Material eine Metall-Kunststoff-Verbundfolie sein.
Bei der Ausgestaltungsvariante, bei der die Abdichtfläche, das Federelement und das Anlageelement als ein integrales Bauteil ausgeführt sind, ist dieses Bauteil bevorzugt aus den genannten Materialien zu fertigen. Allgemein sollte zumindest für die Abdichtfläche ein Material verwendet werden, welches einen relativ hohen Schmelzpunkt aufweist und schwer entflammbar ist. Gegebenenfalls können diese Eigenschaften durch Additive und/oder Beschichtungen erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird außerdem eine Batterie oder ein Batteriezellenmodul zur Verfügung gestellt, welche bzw. welches mehrere der erfindungsgemäßen Batteriezellen umfasst.
Eine solche Batterie oder ein solches Batteriezellenmodul kann einen Gassammelkanal umfassen, der derart eingerichtet ist, dass Gasvolumenströme aus mehreren Rückschlagventilen durch ihn ableitbar sind. Das heißt, dass ein solcher Gassammelkanal an mehreren Batteriezellen angeschlossen ist, deren Rückschlagventile mit dem Gassammelkanal verbunden sind, so dass Gasvolumenströme, die aus diesen Rückschlagventilen strömen, durch den Gassammelkanal abgeleitet werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Batteriezellenmoduls bzw. der erfindungsgemäßen Batterie ist vorgesehen, dass ein Anlageelement an mehreren Batteriezellengehäusen befestigt ist und mehrere Abdichtflächen über jeweils mindestens ein Federelement an dieses Anlageelement angeschlossen sind. Das heißt, dass sich ein Anlageelement über mehrere Batteriezellengehäuse erstreckt. An dieses eine, gemeinsame Anlageelement schließen sich mehrere Abdichtflächen für mehrere Batteriezellen an.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Batterie bzw. das erfindungsgemäße Batteriezellenmodul einen Batteriedeckel bzw. Batteriezellenmoduldeckel aufweisen, der mehrere Batteriezellen abdeckt und wenigstens ein Anlageelement gegen ein Batteriezellengehäuse drückt und das Anlageelement derart form- und/oder kraftschlüssig am Batteriezellengehäuse fixiert. Bei der Ausgestaltung, bei der ein Anlageelement an mehreren Batteriezellengehäusen befestigt ist und mehrere Abdichtflächen über jeweils mindestens ein Federelement an dieses Anlageelement angeschlossen sind, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Deckel dieses Anlageelement an mehrere Batteriezellengehäuse drückt und an diesen fixiert. Dabei kann das Anlageelement auch gleichzeitig die Funktion der Abdichtung des Gassammelkanals gegen mehrere Batteriezellengehäuse übernehmen.
Ergänzend wird erfindungsgemäß außerdem ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, zur Verfügung gestellt, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Batteriezelle und/oder eine erfindungsgemäße Batterie bzw. ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodul aufweist, die bzw. das bevorzugt mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Neben der einfachen und kostengünstigen Anordnung des Rückschlagventils zum Schutz der jeweiligen Batteriezelle weist die Erfindung den Vorteil auf, dass das erfindungsgemäße Rückschlagventil als Nebenprodukt bei der Herstellung der Abdichtung zwischen Gassammelkanal bzw. Deckel und Gehäuse einer Batteriezelle anfällt, da eine solche herkömmliche Dichtung üblicherweise ein Stanzteil ist, bei dem als Rest Material anfällt, welches zur Herstellung eines flächenartigen erfindungsgemäßen Rückschlagventils genutzt werden kann.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Batteriezelle im Bereich des Rückschlagventils in Schnittansicht von der Seite,
2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil,
3 eine zweite Ausführungsalternative einer erfindungsgemäßen Batteriezelle im Bereich des Rückschlagventils in Schnittansicht von der Seite,
4 eine dritte Ausführungsalternative einer erfindungsgemäßen Batteriezelle im Bereich des Rückschlagventils in Schnittansicht von der Seite,
5 eine vierte Ausführungsalternative einer erfindungsgemäßen Batteriezelle im Bereich des Rückschlagventils in Schnittansicht von der Seite, und
6 ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodul bzw. eine erfindungsgemäße Batterie in schematischer Seitenansicht.
Ausführungsformen der Erfindung
In den 1 und 3 bis 5 sind unterschiedliche Ausführungsvarianten des Rückschlagventils an einer erfindungsgemäßen Batteriezelle dargestellt. In 2 ist dargestellt, welche Ausgestaltung ein in den 1 und 3 bis 5 dargestelltes Rückschlagventil in Ansicht von oben haben kann.
Zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus der erfindungsgemäßen Batteriezelle mit dem Rückschlagventil wird zunächst auf 1 Bezug genommen. Zur Darstellung des erfindungsrelevanten Bereichs der erfindungsgemäßen Batteriezelle sind Absätze des Batteriezellengehäuses 10 ersichtlich, die zwischen sich eine Gasauslassöffnung 11 freilassen. Unter diesen Absätzen des Batteriezellengehäuses 10 ist eine Bersteinrichtung 50 in Form einer Berstscheibe angeordnet, die zentral unter der Gasauslassöffnung 11 eine Sollbruchstelle 51, zum Beispiel in Form der dargestellten Kerbe, aufweist. Bei einem unzulässigen Überdruck im Gehäuseinnenraum 14 birst die Bersteinrichtung 50, so dass ein Gasvolumenstrom vom Gehäuseinnenraum 14 durch die Gasauslassöffnung 11 an die Umgebung 15 der Batteriezelle realisiert werden kann und somit der Druck im Gehäuseinnenraum 14 wieder gemindert werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Gasauslassöffnung 11 durch ein Rückschlagventil 20 abgedeckt. Dieses Rückschlagventil 20 umfasst eine Abdichtfläche 21, welches an einem Anlagebereich 13 am Batteriezellengehäuse 10 einerseits anliegt und an einem Befestigungsbereich 12 des Batteriezellengehäuses andererseits anliegt. An diesem Befestigungsbereich 12 ist das Rückschlagventil mittels des Anlageelementes 24 befestigt. Diese Befestigung kann zum Beispiel durch eine Klebung erfolgen und/oder durch eine mechanische Fixierung. Die Abdichtfläche 21 ist mit dem Anlageelement bevorzugt über ein in 1 angedeutetes Federelement 23 in Form eines federnden Bereiches verbunden. Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine integrale Anordnung der Abdichtfläche 21, des Federelementes 23 sowie des Anlageelementes 24 in einem Bauteil eingeschränkt, sondern es kann allgemein vorgesehen sein, dass die Abdichtfläche 21 über ein Federelement 23 mit einem Anlageelement 24 verbunden ist, welches mit dem Batteriezellengehäuse 10 verbunden ist, um eine federnde Anlage der Abdichtfläche 21 am Batteriezellengehäuse 10 zu realisieren und somit die typische Wirkung eines Rückschlagventils zu gewährleisten.
Das Federelement 23 bewirkt, dass die Abdichtfläche 21 gegen den Anlagebereich 13 gedrückt wird. Die Federkraft des Federelementes 23 ist dabei derart bemessen, dass bei Öffnung der Bersteinrichtung 50 ausströmende Gase die Abdichtfläche 21 entgegen der Federkraft des Federelementes 23 vom Anlagebereich 13 abheben können und somit aus der Gasauslassöffnung 11 strömen können, so dass der Druck im Gehäuseinnenraum 14 verringert wird.
Ein umgekehrter Gasvolumenstrom, der von der Umgebung 15 in den Gehäuseinnenraum 14 gerichtet ist, wird jedoch durch das Rückschlagventil 20 verhindert, da die Abdichtfläche 21 am Anlagebereich 13 anliegt und eine Öffnung der Abdichtfläche 21 in Richtung der Umgebung 15 bei größerem Gasdruck in der Umgebung 15 als im Gehäuseinnenraum 14 durch die Gasdruckbeaufschlagung der Abdichtflächen verhindert wird. Außerdem kann die Federkraft des Federelementes 23 eine abdichtende Anlage der Abdichtfläche 21 am Anlagebereich 13 bewirken.
Zur Vergleichmäßigung der Oberfläche der erfindungsgemäßen Batteriezelle kann vorgesehen sein, dass neben der Abdichtfläche 21 eine Beschichtung 30 auf dem Batteriezellengehäuse 10 angeordnet ist.
Zur Verbesserung der Abdichtwirkung der Abdichtfläche 21 gegenüber dem Batteriezellengehäuse 10 bzw. gegenüber dessen Anlagebereich 13 kann, wie in 1 dargestellt, an der Abdichtfläche 21 ein Absatz 22 vorhanden sein, der eine Vergrößerung des dichtenden Bereiches zwischen der Abdichtfläche 21 und dem Batteriezellengehäuse 10 realisiert.
In 2 ist dargestellt, welchen Verlauf ein Spalt 40 zwischen der Abdichtfläche 21 und der umgebenden Beschichtung 30 haben kann. Es ist ersichtlich, dass die Abdichtfläche 21 im Wesentlichen als hochklappbare Zunge ausgestaltet ist. Der Trennbereich zwischen dieser hochklappbaren Abdichtfläche 21 und dem der Fixierung dienenden Anlageelement 24 ist in dieser Ausführungsform als Federelement 23 ausgebildet.
Die Abdichtfläche 21 und gegebenenfalls ebenfalls das Federelement 23 und das Anlageelement 24 können aus einem Elastomermaterial oder einem Schaumstoff gefertigt sein. Das Anlageelement 24 kann dabei selbstklebend ausgeführt sein oder mit einem Kleber beschichtet sein, vorzugsweise mit einem Kleber auf Silikonbasis.
Die in 3 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausführungsvariante lediglich in der Ausgestaltung der Abdichtfläche 21, die in 3 absatzlos ausgeführt ist. Insbesondere bei Sicherstellung der dichtenden Anlage der Abdichtfläche 21 am Anlagebereich 13 und ausreichender Federkraft durch das Federelement 23 kann auf den eine zusätzliche Dichtungswirkung erzielenden Absatz 22 verzichtet werden, wodurch das Rückschlagventil kostengünstiger herstellbar ist.
Gegenüber der Ausführungsvariante in 3 unterscheidet sich die in 4 dargestellte Ausführungsvariante darin, dass die Abdichtfläche 21, das Federelement 23 sowie das Anlageelement 24 aus einer Kunststofffolie, vorzugsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt sind. Diese kann zum Beispiel gestanzt werden, um mit geringen Herstellungskosten ein einfaches Rückschlagventil 20 zur Verfügung zu stellen.
Die in 5 dargestellte Ausführungsvariante zeigt ein Rückschlagventil 20, bei dem die Abdichtfläche 21, das Federelement 23 sowie das Anlageelement 24 aus einer Verbundfolie hergestellt sind, wobei in einem Sandwichaufbau eine Metallschicht 26 von zwei Kunststoffschichten 25 umgeben ist. Die Metallschicht kann zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung bestehen. Die Kunststoffschichten können aus Polyethylenterephthalat (PET) bestehen.
In 6 ist in schematischer Ansicht von der Seite eine erfindungsgemäße Batterie bzw. ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodul dargestellt, welches zwei Batteriezellen 1 aufweist. Dabei ist die erfindungsgemäße Batterie bzw. das erfindungsgemäße Batteriezellenmodul nicht auf die Anordnung von lediglich zwei Batteriezellen 1 eingeschränkt, sondern es können theoretisch unbegrenzt viele Batteriezellen in der Batterie bzw. in dem Batteriezellenmodul vorgesehen sein. Ersichtlich ist, dass die Batteriezellen 1 durch einen gemeinsamen Batteriedeckel 60 verbunden und abgedeckt sind. In diesem Batteriedeckel 60 ist ein Gassammelkanal 61 ausgebildet. Aufgrund eines Gasüberdrucks in einem Gehäuseinnenraum 14 der links dargestellten Batteriezelle 1 öffnet sich das Rückschlagventil 20 dieser Batteriezelle, wie es durch die aufgeklappte Abdichtfläche 21 dargestellt ist. Dabei wird das Federelement 23 entgegen seiner Rückstellkraft verformt. Durch die Fixierung des Anlageelements 24, welches zusammen mit dem Federelement 23 und der Abdichtfläche 21 ein Bauteil ausbildet, bleibt jedoch die Abdichtfläche 21 im Wesentlichen über der Gasauslassöffnung 11 angeordnet, wenngleich sie diese Gasauslassöffnung 11 auch freigibt. Bei der rechts dargestellten Batteriezelle 1 ist das Rückschlagventil 20 geschlossen, so dass aus der linken Batteriezelle 1 austretende Elektrolytdämpfe nicht in das Innere dieser rechts dargestellten Batteriezelle 1 gelangen können und somit keine Entzündung der Medien in dieser Batteriezelle 1 herbeiführen können sowie auch keine Korrosion an diesem Batteriezellengehäuse 10 auslösen können. Stattdessen werden die aus der linken Batteriezelle 1 entweichenden Elektrolytdämpfe durch den gemeinsamen Gassammelkanal 61 an die Umgebung 15 entlassen.

Claims

Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, die ein Gehäuse umfasst, welches eine Gasauslassöffnung (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (1) ein Rückschlagventil (20) umfasst, mit welchem eine Gasströmung vom Gehäuseinnenraum (14) an die Umgebung (15) des Gehäuses durch die Gasauslassöffnung (11) ermöglicht wird und eine Gasströmung von der Umgebung (15) des Gehäuses in den Gehäuseinnenraum (14) durch die Gasauslassöffnung (11) im Wesentlichen verhinderbar ist.
Batteriezelle nach Anspruch 1, die in Gasausströmungsrichtung vor dem Rückschlagventil (20) eine Bersteinrichtung (50) aufweist.
Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Rückschlagventil (20) eine Abdichtfläche (21) zur abdichtenden Anlage am Gehäuse, ein mit der Abdichtfläche (21) mechanisch verbundenes Federelement (23) sowie ein mit dem Federelement (23) mechanisch verbundenes Anlageelement (24) zur Fixierung am Gehäuse umfasst.
Batteriezelle nach Anspruch 3, bei der das Federelement (23) eine Biegefeder ist, und die Biegefeder zusammen mit der Abdichtfläche (21) und dem Anlageelement (24) ein Bauteil ausbildet.
Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abdichtfläche (21) aus einem der Materialien besteht: i) Kunststoff; ii) Metall; oder iii) Metall-Kunststoff-Verbundmaterial.
Batterie oder Batteriezellenmodul, umfassend mehrere der Batteriezellen (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5.
Batterie oder Batteriezellenmodul nach Anspruch 6, umfassend einen Gassammelkanal (61), der derart eingerichtet ist, dass Gasvolumenströme aus mehreren Rückschlagventilen (20) durch ihn ableitbar sind.
Batterie oder Batteriezellenmodul nach einem der Ansprüche 6 und 7, bei der ein Anlageelement (24) an mehreren Batteriezellengehäusen (10) befestigt ist und mehrere Abdichtflächen (21) über jeweils mindestens ein Federelement (23) an dieses Anlageelement (24) angeschlossen sind.
Batterie oder Batteriezellenmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend einen Batteriedeckel bzw. Batteriezellenmoduldeckel (60), der mehrere Batteriezellen (1) abdeckt und wenigstens ein Anlageelement (24) gegen ein Batteriezellengehäuse (10) drückt und dieses derart form- und/oder kraftschlüssig am Batteriezellengehäuse (10) fixiert.
Kraftfahrzeug, insbesondere elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Batteriezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder eine Batterie bzw. ein Batteriezellenmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 9.