DE102011118286A1

DE102011118286A1 - Batterie mit einem Gehäuse und einer Anzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen

Info

Publication number: DE102011118286A1
Application number: DE102011118286A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kaufmann; Markus Meiler; Jens Meintschel; Martin Righi; Dirk Schröter; Jochen Sturm; Roland Weixler; Hartung Wilstermann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1), umfassend eine in einem Gehäuse (2) angeordnete Anzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (4), wobei in dem Gehäuse (2) ein Bindematerial (5) wenigstens zum Binden von aus einer Einzelzelle (4) austretenden Substanzen (6) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Bindematerial (5) in zwischen den Einzelzellen (4) und/oder den Einzelzellen (4) und dem Gehäuse (2) gebildeten Hohlräumen angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie, umfassend eine in einem Gehäuse angeordnete Anzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen, wobei in dem Gehäuse ein Bindematerial wenigstens zum Binden von aus einer Einzelzelle ausgetretenen Elektrolyts angeordnet ist.
Aus der DE 10 2008 047 616 A1 ist ein Akkumulator, welcher wenigstens eine galvanische Zelle und eine Aufnahmeeinrichtung aufweist, bekannt. Die Aufnahmeeinrichtung ist vorgesehen, die galvanischen Zellen des Akkumulators zu halten und weist wenigstens eine Schutzwandung auf. Die Schutzwandung ist vorgesehen, Energie durch elastische und/oder plastische Verformung aufzunehmen, wobei die Schutzwandung die wenigstens eine von der Aufnahmeeinrichtung gehaltene galvanische Zelle wenigstens teilweise umgibt. Die Dicke der Schutzwandung ist wenigstens teilweise geringer als ein Zehntel der charakteristischen Kantenlänge der wenigstens einen gehaltenen galvanischen Zelle. Die galvanische Zeile weist eine gasdichte Umhüllung auf, wobei die Schutzwandung zur Aufnahme einer höheren Formveränderungsarbeit als die gasdichte Umhüllung vorgesehen ist. Die Schutzwandung weist wenigstens ein erstes Material auf, welches bei einer elektrischen Spannung in Höhe der Nennspannung des Akkumulators elektrisch nicht leitend ist. Alternativ oder zusätzlich weist die Schutzwandung eine Deckschicht auf. Die Schutzwandung weist weiter ein zweites Material auf, welches eine höhere Leitfähigkeit als das erste Material aufweist und welches geeignet ist, bei vorgegebenen Bedingungen wenigstes teilweise einen Phasenübergang zu durchlaufen und welches eine höhere Absorptionsfähigkeit hinsichtlich des Elektrolyts der galvanischen Zelle aufweist als das erste Material, und/oder welches wenigstens einen Kanal bildet, der durchströmbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse angeordneten Anzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Batterie umfasst eine in einem Gehäuse angeordnete Anzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen, wobei in dem Gehäuse ein Bindematerial wenigstens zum Binden von aus einer Einzelzelle ausgetretenen Elektrolyts angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Bindematerial in zwischen den Einzelzellen und/oder den Einzelzellen und dem Gehäuse gebildeten Hohlräumen angeordnet.
Mittels des in den Hohlräumen angeordneten Bindematerials sind zumindest elektrische und/oder elektrochemische Komponenten der Batterie räumlich voneinander getrennt und gegeneinander elektrisch isoliert. Zudem sind beispielsweise aus einer beschädigten Einzelzelle ausgetretene staubförmige und/oder flüssige Substanzen, welche korrosiv wirken können und zum Teil auch elektrisch leitend sein können, in besonders vorteilhafter Weise aufsaugbar und somit bindbar. Mittels des Bindematerials ist also ein Risiko, dass durch die Substanzen unzulässige Strompfade auch in Bezug auf das Gehäuse gebildet werden können und dadurch sich in dem Gehäuse befindende Komponenten beschädigt werden, zumindest reduziert. Die freigewordenen Substanzen werden mittels des Bindematerials gebunden, so dass sowohl ein chemisches als auch ein elektrisches Reaktionsvermögen dieser Substanzen reduzierbar ist und demzufolge ein Risiko beispielsweise eines elektrischen Kurzschlusses, innerhalb der Batterie zumindest vermindert ist.
Darüber hinaus ist durch die Bindung der Substanzen die Gefahr des Austretens der Substanzen beispielsweise aus Leckagen des Gehäuses in die Umgebung der Batterie wenigstens vermindert. Zumindest ist eine Menge der ausgetretenen Substanzen durch das Aufsaugen mittels des Bindematerials wesentlich reduzierbar.
Des Weiteren ist z. B. durch Leckagen in das Gehäuse eingetretene Feuchtigkeit mittels des Bindematerials aufnehmbar, so dass eine korrosive Wirkung der Feuchtigkeit in dem Gehäuse zumindest verringert ist.
Dadurch, dass das Bindematerial in den Hohlräumen angeordnet ist, kann die Batterie kompakt ausgeführt werden. Mittels des Bindematerials sind vorzugsweise elektrische Komponenten der Batterie sowohl bei in dem Gehäuse vorherrschenden hohen Temperaturen als auch unter wirkendem mechanischem Druck zumindest elektrisch voneinander isoliert.
Dabei kann das Bindematerial so ausgebildet sein, dass dieses eine Form zumindest eines Abschnittes eines gebildeten Hohlraumes im Gehäuse der Batterie aufweist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Bindematerial umhüllt, wobei eine Hülle derart ausgebildet ist, dass das Bindematerial insbesondere bei Beschädigung der Batterie innerhalb des Gehäuses automatisch freisetzbar ist.
Bevorzugt ist das Bindematerial umhüllt, wenn im Normalbetrieb der Batterie eine Aufnahme von im Wesentlichen unschädlichen Substanzen wahrscheinlich ist. Würde das Bindematerial fortlaufend die unschädlichen Substanzen aufnehmen, wäre ein Bindevermögen des Bindematerials im Bedarfsfall reduziert, so dass sich die vergleichsweise gefährlichen Substanzen im Gehäuse anlagern können.
Das Bindematerial ist bis zu seiner automatischen Freisetzung mittels der Hülle geschützt, so dass beispielsweise einer Alterung und/oder einer Zersetzung des Bindematerials im Betrieb der Batterie entgegengewirkt ist.
Besonders bevorzugt ist der Freisetzungsmechanismus der Hülle derart ausgeführt, dass das Bindematerial mechanisch, thermisch und/oder chemisch freisetzbar ist.
Bei der mechanischen Freisetzung des Bindematerials, ist auf die Hülle ein Druck ausübbar, welcher insbesondere aus einer Deformation, z. B. einer Quetschung der Batterie resultiert. Durch den mechanischen Druck reißt die Hülle auf, so dass das Bindematerial dadurch mit den freigewordenen Substanzen, insbesondere dem Elektrolyt der Einzelzellen, in Kontakt tritt.
In Bezug auf die thermische Freisetzung ist beispielsweise ein Material der Hülle so gewählt, dass die Hülle bei einer vorgegebenen in dem Gehäuse vorherrschenden Temperatur schmilzt. Dabei liegt die Temperatur zum Schmelzen der Hülle besonders vorteilhaft in einem Bereich außerhalb einer üblichen Betriebstemperatur der Batterie.
Alternativ oder zusätzlich ist die Hülle des Bindematerials so ausgebildet, dass sich diese unter bestimmten in dem Gehäuse vorherrschenden Voraussetzungen chemisch zersetzt.
Beispielsweise zersetzt sich die Hülle, wenn sie mit Bestandteilen des Elektrolyts und/oder mit Wasser, welches durch Leckagen in das Gehäuse der Batterie eintreten kann, kontaktiert. Das Bindematerial ist auf diese Weise freigesetzt und kann das Wasser aufsaugen und/oder die Bestandteile des Elektrolyts binden, um eine eventuell korrosive und elektrisch leitende Wirkung zumindest zu verringern.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Batterie ist die Hülle luftdicht ausgebildet, so dass durch angeordnetes mit der Hülle umhülltes Bindematerial weniger freies Volumen für Luft in dem Gehäuse zur Verfügung steht. Dadurch ist vorteilhaft ein verfügbarer Sauerstoffanteil, insbesondere für Oxidations-Reaktionen innerhalb des Gehäuses verringert. Zudem ist ein Feuchtehaushalt des Gehäuses durch das verfügbare weniger frei verfügbare Luftvolumen verbessert.
In einer möglichen Ausführungsform ist das Bindematerial, ob mit Hülle oder ohne, lose in dem Gehäuse, in gefährdeten Bereichen angeordnet, wodurch eine Anordnung des Bindematerials vereinfacht ist. Zudem sind durch die lose Anordnung des Bindematerials keine Befestigungsmittel erforderlich, wodurch die Anordnung des Bindematerials vergleichsweise kostengünstig realisierbar ist.
Alternativ dazu ist das Bindematerial beispielsweise an Seitenwänden des Gehäuses befestigt, wobei sich als Möglichkeit der Befestigung insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung eignet. Dabei weist ein Haftvermittler und/oder ein Klebstoff zur stoffschlüssigen Befestigung vorteilhafte Eigenschaften beispielsweise hinsichtlich einer Brandbeständigkeit und/oder Temperaturbeständigkeit auf.
Wiederum alternativ oder zusätzlich dazu eignet sich auch eine Befestigung mit Hilfe von Befestigungsmitteln, die bevorzugt weder ein chemisches noch ein elektrisches Reaktionsvermögen aufweisen.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Bindematerial um ein Gewebe, welches mattenförmig ausgebildet ist oder eine andere vorgegebene Form aufweist. Ist das Bindematerial umhüllt, so gibt die Form des Bindematerials auch die Form der Hülle vor. Dabei ist das Gewebe vorzugsweise ein Mineralfasergewebe und/oder ein Glasfasergewebe. Steinwolle als Bindematerial weist z. B. eine hohe Brandbeständigkeit auf. Aus einer Webstruktur des Bindematerials resultiert ein verhältnismäßig hohes Bindevermögen für flüssige und staubförmige Substanzen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind das Gewebe selbst oder die Fasern des Gewebes mit einem Füllstoff, beispielsweise mit Silicatkörpern beschichtet, wodurch zusätzliches Bindevermögen geschaffen wird.
Vorzugsweise weisen das Mineralfasergewebe und/oder das Glasfasergewebe, welche als Bindematerial eingesetzt werden, Eigenschaften, wie beispielsweise Brandbeständigkeit, in Bezug auf Substanzen der Batterie chemische Beständigkeit und Temperaturbeständigkeit auf. Somit ist es möglich, dass das Bindematerial, ob ohne Hülle freigesetzt oder nicht, über die gesamte Lebensdauer der Batterie in dem Gehäuse verbleiben kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das von der Hülle umgebene Bindematerial im Innenraum des Gehäuses zumindest an dessen Seitenwänden angeordnet. Dadurch ist es möglich, dass Gehäuse gegenüber beschädigten und sich in dem Gehäuse befindenden elektrischen Komponenten elektrisch zu isolieren. Ist das Gehäuse mittels des in der Hülle angeordneten Bindematerials elektrisch so isoliert, dass weitestgehend ausgeschlossen werden kann, dass das Gehäuse bei Beschädigung der Batterie Spannung führt, so sinkt auch ein Verletzungsrisiko für Personen, die sich in unmittelbarer Umgebung der beschädigten Batterie befinden.
Die Batterie ist besonders bevorzugt in einem Fahrzeug angeordnet, wobei die Batterie eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges, eines Hybridfahrzeuges oder eines mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeuges sein kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Schnittdarstellung einer Batterie,
2 schematisch eine Schnittdarstellung der Batterie im deformierten Zustand,
3 schematisch eine Schnittdarstellung der Batterie mit umhüllten und nichtumhüllten Bindematerialien,
4 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes der Batterie gemäß 3 im beschädigten Zustand,
5 schematisch das Bindematerial ohne Hülle und
6 schematisch das in einer Hülle angeordnete Bindematerial.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Batterie 1 in einer Draufsicht. Die Batterie 1 ist bevorzugt in einem nicht näher dargestellten Fahrzeug als Traktionsbatterie eingesetzt, wobei das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug ist.
Gemäß 1 weist die Batterie 1 ein kastenförmiges Gehäuse 2 auf, welches in einen ersten Aufnahmebereich 2.1 und einen zweiten Aufnahmebereich 2.2 unterteilt ist. Das Gehäuse 2 ist metallisch ausgeführt und weist gegenüber mechanischen Belastungen, die im Betrieb des Fahrzeuges auftreten können, eine bestimmte Steifigkeit auf.
In dem ersten Aufnahmebereich 2.1 ist eine Batterieüberwachungseinheit 3 angeordnet, mittels welcher z. B. eine Temperatur und/oder ein Ladezustand der Batterie 1 überwacht werden bzw. wird.
In dem zweiten Aufnahmebereich 2.2 sind zwölf als galvanische Zellen ausgeführte Einzelzellen 4, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen, angeordnet, die seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verschaltet sind. Dabei sind die Einzelzellen 4 zu einem Zellverbund zusammengefasst. Beispielsweise ist jede der Einzelzellen 4 mit der Batterieüberwachungseinheit 3 verbunden, so dass z. B. ein Ladezustand und/oder eine Temperatur der jeweiligen Einzelzelle 4 zumindest im Betrieb der Batterie 1 erfassbar ist.
In einer jeweiligen Einzelzelle 4 ist ein nicht gezeigter Elektrodenfolienwickel angeordnet, wobei Anodenfolien und Kathodenfolien mittels wenigstens eines Separators elektrisch voneinander getrennt sind. Zur elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 4 sind an einem Zelldeckel 4.1 zwei nicht näher dargestellte Pole herausgeführt, wobei ein erster Pol ein Minuspol und ein zweiter Pol ein Pluspol ist.
Zwischen dem Zellverbund und den an den zweiten Aufnahmebereich 2.2 angrenzenden Seitenwänden 2.3 bis 2.5 des Gehäuses 2 ist elektrisch isolierendes Bindematerial 5 angeordnet, wobei zwischen dem ersten Aufnahmebereich 2.1 und dem zweiten Aufnahmebereich 2.2 auch elektrisch isolierendes Bindematerial 5 angeordnet ist.
Dabei ist das Bindematerial 5 in zwischen den Seitenwänden 2.3 bis 2.5 und dem Zellverbund gebildeten Hohlräumen angeordnet, so dass sich geometrische Abmessungen des Gehäuses 2 aufgrund der Anordnung des Bindematerials 5 nicht ändern.
Das Bindematerial 5 dient bevorzugt der elektrischen Isolation elektrischer Komponenten der Batterie 1 und zum Binden flüssiger und staubförmiger Substanzen 6, die beispielsweise durch Beschädigung der Batterie 1 auftreten können und in der 2 und der 4 näher dargestellt sind.
Diese flüssigen oder staubförmigen Substanzen 6 können korrosiv wirken oder elektrisch leitend sein, wodurch die Batterie 1 selbst und an die Batterie 1 angeschlossene elektrische Verbraucher beschädigt werden können.
Bei dem Bindematerial 5 handelt es sich um ein Gewebe, welches aus Glasfasern und/oder Mineralfasern, beispielsweise Steinwolle, gebildet ist und dadurch bevorzugt eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist.
Vorzugsweise ist das Gewebe als Flächengebilde in Form einer Matte ausgeführt. Dabei weist das Bindematerial 5 eine vergleichsweise hohe Scherfestigkeit und Druckfestigkeit auf, wodurch weitestgehend sichergestellt ist, dass das Bindematerial 5 auch bei wirkenden Scherkräften seinen Ausgangszustand weitestgehend beibehält.
Dieses Gewebe als Bindematerial 5 ist elektrisch nicht leitend und wirkt somit als elektrischer Isolator und bindet die flüssigen und staubförmigen Substanzen 6, die durch Beschädigung beispielsweise einer Einzelzelle 4 aus dieser ausgetreten sind.
Um ein Bindungsvermögen des Bindematerials 5 zu erhöhen, können Bestandteile des Bindematerials 5, also die Fasern, oder das Bindematerial 5 an seinen Oberflächenseiten mit Füllstoffen beschichtet sein. Vorzugsweise werden die Fasern oder das Bindematerial 5 in seiner Form selbst mit Silicatkügelchen beschichtet.
Das Bindematerial 5 ist in einer Hülle 7 angeordnet, die aus einem Material, beispielsweise Kunststoff, gebildet ist und ebenfalls keine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Zudem weist die Hülle 7 besonders bevorzugt eine bestimmte Temperaturbeständigkeit auf, so dass die Hülle 7 robust gegenüber einer im Betrieb und im Nichtbetrieb der Batterie 7 auftretenden Temperatur ist. D. h., dass die Hülle 7 sowohl beständig gegenüber Minusgraden als auch Plusgraden zumindest bis zu einem bestimmten Temperaturwert ausgeführt ist.
Weiterhin ist die Hülle 7 luftdicht ausgeführt, wodurch weder Luft von außerhalb der Hülle 7 in dieselbe eindringt, noch in der Hülle 7 eingeschlossene Luft, sofern die Hülle 7 nicht evakuiert ist, nach außen dringt.
Dadurch, dass die Hülle 7 luftdicht ausgeführt ist und eine vorgegebene Anzahl von Hüllen 7 mit Bindematerial 5 in dem Gehäuse 2 angeordnet ist, ist ein freies Luftvolumen des Gehäuses 2 im Vergleich zu einem Gehäuse 2 ohne luftdicht verpacktes Bindematerial 5 verringert. Das freie Luftvolumen ist verringert, wodurch auch ein Sauerstoffanteil, welcher Oxidations-Reaktionen innerhalb des Gehäuses 2 begünstigt, verringert ist. Zudem ist durch das verringerte frei verfügbare Luftvolumen in dem Gehäuse 2 ein Feuchtehaushalt der Batterie 1 verbessert.
Die luftdicht ausgeführte Hülle 7 ist insbesondere dann von Nutzen, wenn im Normalbetrieb der Batterie 1 eine Aufnahme ungefährlicher Substanzen mittels des Bindematerials 5 wahrscheinlich ist. Durch die Aufnahme solcher ungefährlicher Substanzen würde ein Bindevermögen des Bindematerials 5 im Fall austretender gefährlicher Substanzen 6 wesentlich reduziert sein.
Die das Bindematerial 5 vollständig umgebende Hülle 7 weist Abmessungen auf, die vorzugsweise wenig größer gewählt sind, als die Abmessungen, welche das Bindematerial 5 als Flächengebilde aufweist. Dabei sind sowohl das Bindematerial 5 als auch die Hülle 7 mit dem Bindematerial 5 als Inhalt quaderförmig ausgebildet.
Insbesondere gibt die Form des Bindematerials 5 die Form der Hülle 7 vor.
Mittels der Hülle 7 ist das Bindematerial 5 an den den zweiten Aufnahmebereich 2.2 angrenzenden Seitenwänden 2.3 bis 2.5 des Gehäuses 2 befestigt, wobei die jeweilige Hülle 7 mit einer der flächenmäßig größeren Seiten an der jeweiligen Seitenwand 2.3 bis 2.5 befestigt ist. Zusätzlich ist zwischen den beiden Aufnahmebereichen 2.1, 2.2 ein von der Hülle 7 umgebenes Bindematerial 5 angeordnet.
Beispielweise sind die das Bindematerial 5 beinhaltenden Hüllen 7 mittels eines Haftvermittlers und/oder Klebstoffes an den Seitenwänden 2.3 bis 2.5 und zwischen den Aufnahmebereichen 2.1, 2.2 des Gehäuses 2 befestigt.
Alternativ dazu ist das umhüllte Bindematerial 5 lose in dem Gehäuse 2 und den gebildeten Hohlräumen angeordnet, wodurch die Anordnung wesentlich vereinfacht ist.
Da die das Bindematerial 5 beinhaltenden Hüllen 7 vornehmlich an den Seitenwänden 2.3 bis 2.5 des Gehäuses 2 angeordnet sind, ist zusätzlich eine thermische Isolationswirkung der Batterie 1 gegenüber ihrer Umwelt verbessert.
Besonders bevorzugt ist das von der Hülle 7 umgebene Bindematerial 5 in Bereichen innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet, welche beispielsweise Intrusionsbereiche bei einer Kollision des Fahrzeuges darstellen können.
Das in der Hülle 7 angeordnete Bindematerial 5 dient der elektrischen Isolation elektrischer Komponenten der Batterie 1 bei Beschädigung, wobei die Hülle 7 derart ausgebildet ist, dass das Bindematerial 5 im Bedarfsfall automatisch freisetzbar ist.
In 2 ist die Batterie 1 im deformierten Zustand dargestellt, wobei die Batterie 1 beispielsweise aufgrund einer Kollision des Fahrzeuges deformiert wurde.
Auf das Gehäuse 2 hat eine mechanische Druckbelastung gewirkt, so dass eine erste Seitenwand 2.3 in Richtung der Einzelzellen 4 eingedrückt ist.
Der Zellverbund ist durch die Deformation des Gehäuses 2 komprimiert worden, wodurch zumindest eine Einzelzelle 4 beschädigt wurde. Die Einzelzelle 4 ist durch die Komprimierung des Zellverbundes so beschädigt, dass Substanzen 6 des Elektrolyts durch eine verursachte Leckage aus der Einzelzelle 4 austreten und sich im Gehäuse 2 der Batterie 1 ablagern.
Jeweils ein von der Hülle 7 umgebenes Bindematerial 5 ist an den Zellverbund angrenzenden Seitenwänden 2.3 bis 2.5 des Gehäuses 2 und zwischen dem Zellverbund und der Batterieüberwachungseinheit 3 angeordnet, so dass der Zellverbund mittels des verpackten Bindematerials 5 gegenüber dem Gehäuse 2 und der Batterieüberwachungseinheit 3 elektrisch isoliert ist.
Durch die Deformation des Gehäuses 2 ist das umhüllte Bindematerial 5 zwischen den Seitenwänden 2.3 bis 2.5 und dem Zellverbund verpresst, so dass ein Kontakt zwischen Zellverbund und Seitenwänden 2.3 bis 2.5 sowie zwischen Zellverbund und Batterieüberwachungseinheit 3 weitestgehend ausgeschlossen ist.
Der Zellverbund und die Batterieüberwachungseinheit 3 wurden durch die Deformierung des Gehäuses 2 so beschädigt, dass sich die in dem Gehäuse 2 vorherrschende Temperatur weit über eine normale Betriebstemperatur der Batterie 1 erhöht.
Das Material der Hülle 7 ist, wie oben beschrieben, nur für einen bestimmten Temperaturbereich ausgelegt, so dass die Hülle 7 bei Erreichen einer Temperatur, die den bestimmten Temperaturwert überschreitet, schmilzt und sich dadurch zersetzt.
Die in dem Gehäuse 2 vorherrschende Temperatur ist höher als die für die Hülle 7 zulässige Temperatur, so dass vorzugsweise alle Hüllen 7 zumindest teilweise schmelzen und somit das Bindematerial 5 freigesetzt wird.
Durch die Freisetzung des Bindematerials 5 wird die aus der beschädigten Einzelzelle 4 ausgetretene Substanz 6 mittels des Bindematerials 5 aufgesaugt und so gebunden, dass die Substanz 6 nicht mehr im Gehäuse 2 angelagert ist und eine Gefahr für die Batterie 1 und die an die Batterie 1 angeschlossenen elektrischen Verbraucher darstellen kann.
Alternativ oder zusätzlich zur thermischen Freisetzung des in der Hülle 7 angeordneten Bindematerials 5 kann dieses auch chemisch und/oder mechanisch freigesetzt werden.
Mittels der Bindung und/oder des Aufsaugens flüssiger und staubförmiger Substanzen 6, die zum Teil hoch korrosiv und/oder elektrisch leitend wirken können, ist das Risiko, dass die Substanzen 6 z. B. aus Leckagen des Gehäuses 2 der Batterie 1 austreten können, zumindest verringert. Wenigstens wird mittels des Bindematerials 5 die freie Menge der durch die Beschädigung ausgetretenen Substanzen 6 verringert.
In 3 ist eine Schnittdarstellung der Batterie 1 in einer Draufsicht dargestellt, wobei die Batterie 1 unbeschädigt ist.
In dem Gehäuse 2 ist in Hüllen 7 angeordnetes Bindematerial 5 wie in 1 angeordnet, wobei in vorgegebenen Bereichen in Bezug auf den zweiten Aufnahmebereich 2.2 zusätzlich Bindematerial 5 ohne Hülle 7 angeordnet ist.
Das Bindematerial 5 ohne Hülle 7 ist luftdurchlässig, so dass bei Anordnung des Bindematerials 5 keine wesentliche Luftverdrängung in dem Gehäuse 2 stattfindet.
In dem zweiten Aufnahmebereich 2.2 ist an einer zweiten langen Seitenwand 2.4 eine Hülle 7 mit beinhaltendem Bindematerial 5 angeordnet, wobei an die Hülle 7 angrenzend Bindematerial 5 ohne Hülle 7 angeordnet ist.
Das Bindematerial 5 ohne Hülle 7 ist ebenfalls quaderförmig ausgebildet, wobei das Bindematerial 5 Abmessungen aufweist, die zumindest hinsichtlich der Länge kleiner gewählt sind, als die Abmessungen des mit der Hülle 7 versehenen Bindematerials 5.
In einem Eckbereich, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Aufnahmebereich 2.1, 2.2 ausgebildet ist, ist das Bindematerial 5 ohne Hülle 7 in Form eines dreiseitigen Prismas angeordnet, wobei an einer kurzen Seitenwand 2.5 des Gehäuses 2, die Seitenwand 2.5, die dem zweiten Aufnahmebereich 2.2 zugeordnet ist, unverpacktes Bindematerial 5 in Form eines Würfels angeordnet ist.
Zwischen dem würfelförmigen unverpackten Bindematerial 5 und der kurzen Seitenwand 2.5 ist ein von einer Hülle 7 umgebenes Bindematerial 5 angeordnet.
Mittels des unverpackten Bindematerials 5 ist es möglich, im Normalbetrieb der Batterie 1 Feuchtigkeit, die sich in dem Gehäuse 2 befinden kann, aufzunehmen, so dass durch die Feuchtigkeit einer möglichen Korrosion von korrosionsanfälligen Komponenten der Batterie 1 entgegengewirkt ist.
In 4 ist ein Ausschnitt der Batterie 1 nach Deformierung des Gehäuses 2 dargestellt.
Durch die Deformierung ist der Zellverbund komprimiert und eine Anzahl der Einzelzellen 4 beschädigt, so dass Substanzen 6 aus dem Inneren der Einzelzellen 4 nach außen treten.
Die Temperatur zumindest innerhalb des zweiten Aufnahmebereiches 22 weist einen Wert auf, welcher den bestimmten Temperaturwert überschreitet, so dass die Hüllen 7 zumindest teilweise schmelzen und das Bindematerial 5 freigesetzt wird.
Da in der zweiten Aufnahmeeinheit 22 unverpacktes Bindematerial 5 angeordnet ist und sich das Bindematerial 5 aufgrund der Deformierung des Gehäuses 2 und der Komprimierung des Zellverbundes auch deformiert hat, vergrößert sich eine Oberfläche des unverpackten Bindematerials 5. Die aus den beschädigten Einzelzellen 4 austretenden Substanzen 6, die flüssig und/oder staubförmig sein können, werden mittels des Bindematerials 5 gebunden, so dass ein mögliches elektrisches und/oder ein mögliches chemisches Reaktionsvermögen der freigewordenen Substanzen 6 zumindest reduziert sind bzw. ist.
Die 5 und 6 zeigen jeweils das in dem Gehäuse 2 der Batterie 1 angeordnete Bindematerial 5, wobei in 5 das Bindematerial 5 ohne Hülle 7 und in 6 das Bindematerial 5 mit Hülle 7 dargestellt ist.
Mittels des umhüllten sowie des unverhüllten Bindematerials 5 ist wenigstens die elektrische Isolation des Zellverbundes gegenüber der Batterieüberwachungseinheit 3 und des Gehäuses 2 unter Druckbelastung desselben sowie bei mechanischer Überlastung weitestgehend sichergestellt.
Darüber hinaus werden die durch die Beschädigung der Batterie 1, d. h. der Einzelzellen 4 austretenden Substanzen 6 gebunden.
Bezugszeichenliste

1: Batterie
2: Gehäuse
2.1: erster Aufnahmebereich
2.2: zweiter Aufnahmebereich
2.3: erste lange Seitenwand
2.4: zweite lange Seitenwand
2.5: kurze Seitenwand
3: Batterieüberwachungseinheit
4: Einzelzelle
4.1: Zelldeckel
5: Bindematerial
6: Substanz
7: Hülle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008047616 A1 [0002]

Claims

Batterie (1), umfassend eine in einem Gehäuse (2) angeordnete Anzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (4), wobei in dem Gehäuse (2) ein Bindematerial (5) wenigstens zum Binden von aus einer Einzelzelle (4) austretenden Substanzen (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindematerial (5) in zwischen den Einzelzellen (4) und/oder den Einzelzellen (4) und dem Gehäuse (2) gebildeten Hohlräumen angeordnet ist.
Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindematerial (5) umhüllt ist und eine Hülle (7) derart ausgebildet ist, dass das Bindematerial (5) mittels eines Freisetzungsmechanismus automatisch freisetzbar ist.
Batterie (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Freisetzungsmechanismus der Hülle (7) derart ausgeführt ist, dass das Bindematerial (5) mechanisch, thermisch und/oder chemisch freisetzbar ist.
Batterie (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (7) luftdicht ausgebildet ist.
Batterie (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindematerial (5) und/oder das mit der Hülle (7) umhüllte Bindematerial (5) lose in dem Gehäuse (2) angeordnet sind bzw. ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindematerial (5) ein Gewebe ist und vorgebbare Formen aufweist.
Batterie (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe ein Mineralfasergewebe und/oder ein Glasfasergewebe ist.
Batterie (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Hülle (7) umgebene Bindematerial (5) im Innenraum des Gehäuses (2) zumindest an dessen Seitenwänden (2.3 bis 2.5) angeordnet ist.
Batterie (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindematerial (5) und die Hülle (7) elektrisch isolierend sind.
Fahrzeug mit einer Batterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.