DE102012200980A1

DE102012200980A1 - Sicherheitssystem für Batterien

Info

Publication number: DE102012200980A1
Application number: DE201210200980
Authority: DE
Inventors: Marcus Wegner; Jean Fanous; Jens Grimminger; Martin Tenzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2032-01-25
Also published as: US20150017487A1; US9761912B2; WO2013110382A2; WO2013110382A3; DE102012200980B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere Lithium-Metall-Batterie oder Lithium-Ionen-Batterie, welche mindestens eine, von einem Zellgehäuse (2, 2’) umgebene galvanische Zelle (1) umfasst. Um die Sicherheit der Batterie zu erhöhen und eine durch eine Sicherheitseinrichtung (2’) oder durch eine Leckage geöffnete Zelle (1) wieder zu verschließen, umfasst der Innenraum (3) des Zellgehäuses (2, 2’) der mindestens einen Zelle (1) eine erste chemische Komponente (A), wobei ein an mindestens einen Abschnitt der Außenseite des Zellgehäuses (2, 2’) der mindestens einen Zelle (1) angrenzender Raum (13) eine zweite chemische Komponente (B) umfasst, wobei durch chemische Reaktion der ersten chemischen Komponente (A) und der zweiten chemischen Komponente (B) ein festes Reaktionsprodukt (AB) ausbildbar ist. Dabei kann insbesondere die erste Komponenten (A) im Elektrolyten der Zelle (1) und die zweite Komponente (B) in einem Kühl- und/oder Temperiermittel enthalten sein. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein darauf basierendes Kühl- und/oder Temperiermittel sowie einen Elektrolyten, eine Elektrolytflüssigkeit, ein Sicherheitssystem, ein Verfahren und ein mobiles oder stationäres System.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie sowie ein Kühl- und/oder Temperiermittel, einen Elektrolyten beziehungsweise eine Elektrolytflüssigkeit, ein Sicherheitssystem, ein Verfahren und ein mobiles oder stationäres System.
Stand der Technik
Galvanische Zellen von Lithium-Metall-Batterien, welche üblicherweise eine Anode aus metallischem Lithium oder einer Lithiumlegierung umfassen, sowie von Lithium-Ionen-Batterien, welche üblicherweise eine Anode aus einem Interkalationsmaterial, wie Graphit, umfassen, weisen herkömmlicherweise ein Zellgehäuse auf, in dessen Innenraum die elektrochemisch aktiven Zellbestandteile der Zelle, wie die Anode, die Kathode und der Elektrolyt, angeordnet sind.
Bei zahlreichen Anwendungen sind Batteriezellen in größerer Anzahl in unmittelbarer Nähe zu einem Kühl- und/oder Temperiermittel angeordnet. Beispielsweise gibt es Batterien in denen die Batteriezellen derart in einem Batteriegehäuse angeordnet sind, dass sie teilweise oder vollständig von einem Kühl- beziehungsweise Temperiermittel, welches meist eine Flüssigkeit ist, umgeben sind.
Während der Lebensdauer einer Batterie ist es jedoch möglich, dass bei einem Zellgehäuse, beispielsweise durch Alterungserscheinungen, wie Korrosion, äußere Krafteinwirkung oder andere Ursachen, eine Leckage entsteht. Eine Leckage ist an mehreren Stellen des Zellgehäuses, unter anderem an Dichtungen, Schweißnähten, Ecken oder Kanten des Zellgehäuses oder auch an anderen Stellen des Zellgehäuses, möglich. Wenn eine Leckage auftritt, können Zellbestandteil, zum Beispiel Elektrolytflüssigkeit, aus dem Zellgehäuse austreten beziehungsweise Stoffe aus der Umgebung des Zellgehäuses, beispielsweise Kühl- und/oder Temperiermittel oder Luft, in das Zellgehäuse eindringen, was zu heftigen Reaktionen führen kann, bei denen die Batterie irreversibel geschädigt werden kann.
Zudem können die galvanischen Zellen, insbesondere von Lithium-Metall-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien, eine Sicherheitseinrichtung aufweisen, welche wenn der Innendruck im Zellgehäuse über einen kritischen Wert steigt, das Zellgehäuse öffnet, um ein Bersten des Zellgehäuses zu verhindern. Diese Sicherheitseinrichtungen ähneln in ihrer Funktion einer Berstscheibe und öffnen das Zellgehäuse irreversibel, weshalb auch in diesem Fall Zellbestandteil aus dem Zellgehäuse austreten beziehungsweise Stoffe aus der Umgebung des Zellgehäuses in das Zellgehäuse eindringen können und die Batterie irreversibel geschädigt werden kann.
Die Druckschrift EP 0 951 080 B1 beschreibt einen dreilagigen Batterieseparator der eine Abschaltschicht aufweist, welche bei etwa 115 °C schmilzt.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Batterie, welche mindestens eine, von einem Zellgehäuse umgebene galvanische Zelle umfasst. Dabei umfasst der Innenraum des Zellgehäuses der mindestens einen Zelle eine erste chemische Komponente. Ein an mindestens einen Abschnitt der Außenseite des Zellgehäuses der mindestens einen Zelle angrenzender Raum umfasst eine zweite chemische Komponente. Durch eine chemische Reaktion der ersten chemischen Komponente mit der zweiten chemischen Komponente ist dabei ein festes Reaktionsprodukt ausbildbar.
Beispielsweise kann es sich bei der Batterie um eine Alkalimetallbatterie, insbesondere eine Lithium-Metall-Batterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie, handeln.
Die Erfindung beruht insbesondere auf dem Prinzip, dass bei einer Leckage oder einem Anspringen der Sicherheitseinrichtung die erste und die zweite chemische Komponente miteinander in Kontakt kommen und chemische unter Ausbildung eines festen Reaktionsproduktes reagieren können, welches die betroffene Stelle selbsttätig verschließen kann. Vorteilhafterweise erfolgt dabei das Verschließen unmittelbar am Ort der Undichtigkeit beziehungsweise der Öffnung des geöffneten Sicherheitsmechanismus. Das Verschließen kann dabei insbesondere irreversibel erfolgen. Es ist jedoch ebenso möglich, beispielsweise durch gezielte Abstimmung der Komponenten und des Reaktionsproduktes, zum Beispiel dahingehend, dass das Reaktionsprodukt in einem speziellen in der Batterie nicht verwendeten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch löslich ist, das Verschließen reversibel zu gestalten. Dies kann zum Beispiel ein Recycling von Batterie- und/oder Zellbestandteilen vereinfachen.
Die chemische Reaktion kann dabei solange ablaufen, bis durch die verschlossene Öffnung keine weiteren Reaktionsedukte mehr austreten beziehungsweise in Kontakt miteinander treten können und die chemische Reaktion somit zum Erliegen kommt.
Das selbsttätige Verschließen ist prinzipiell an jeder Stelle der Zelle möglich.
Im Falle eines Ansprechens der Sicherheitseinrichtung sollte deren Funktionsweise nicht blockiert oder außer Kraft gesetzt werden. Das bedeutet, dass die Öffnung der Sicherheitseinrichtung hinreichend lange offen sein sollte, um den erhöhten Innendruck der Zelle, üblicherweise durch einen kurzen gasförmigen Ausstoß, abbauen zu können. Die Öffnung der Sicherheitseinrichtung sollte aber darüber hinaus nicht länger geöffnet bleiben, um ein Austreten von Elektrolytflüssigkeit und gegebenenfalls anderen Batteriekomponenten zu verhindern.
Durch eine chemische Reaktion kann dies vorteilhafterweise gewährleistet werden, da eine chemische Reaktion es ermöglicht eine entstandene Öffnung zügig, aber dennoch nicht sofortig zu verschließen. Dadurch kann wiederum vorteilhafterweise gewährleistet werden, dass die Sicherheitseinrichtung ihrer Funktion nachkommen kann, wobei die durch die Sicherheitseinrichtung entstandene Öffnung, insbesondere nachdem der Innendruck auf ein Normalniveau gesunken ist, durch das feste Reaktionsprodukt verschlossen werden kann.
Zudem kann vorteilhafterweise verhindert werden, dass durch das Versagen einer Zelle die gesamte Batterie versagt. Dadurch kann vorteilhafterweise die Batteriesicherheit erhöht werden. Insbesondere bei mittelgroßen und großen Batterien, wie sie beispielsweise in Hybrid-Elektrofahrzeugen oder Elektrofahrzeugen Verwendung finden, kann eine deutliche Erhöhung der Sicherheit der gesamten Batterie erzielt werden.
Im Falle einer kleinen Undichtigkeit in einem Zellgehäuse ist es sogar möglich, dass nach dem Verschließen der Undichtigkeit mit dem Reaktionsprodukt die Zelle funktionstüchtig bleibt und gegebenenfalls sogar eine nahezu unverminderte Menge an Elektrolytflüssigkeit aufweist. Ebenso ist es möglich, dass eine Batterie als Ganzes; insbesondere ebenfalls mit einer nahezu unveränderten Kühl- und/oder Temperiermittelmenge, weiterhin betrieben werden kann.
Auf diese Weise ist es möglich die Batterie auch nach dem Versagen einer Zelle oder mehrerer Zellen weiter zu betreiben und einen Austausch der kompletten Batterie beziehungsweise einzelner Zellen sowie von Kühl- und/oder Temperiermittel zu vermeiden, wodurch vorteilhafterweise die Lebensdauer der Batterie maßgeblich verlängert werden kann.
Auf diese Art und Weise können sich auch die Materialkosten für die Komponenten sehr schnell amortisieren.
Durch das Verschließen der Öffnung mit dem festen Reaktionsprodukt, kann insbesondere vorteilhafterweise ein verstärktes Austreten von Elektrolytflüssigkeit und gegebenenfalls sonstiger Zellbestandteile in die Umgebung, insbesondere in ein benachbartes Kühl- und/oder Temperiermittel, verhindert werden.
Auf diese Weise kann zum Einen verhindert werden, dass das Kühl- und/oder Temperiermittel mit Zellkomponenten, welche gegebenenfalls gesundheitsschädlich sein können, kontaminiert wird. Zum Anderen kann so verhindert werden, dass Kühl- und/oder Temperiermittel, welches häufig protisch ist und Wasser enthalten kann, mit Zellbestandteilen, beispielsweise Lithium und/oder fluorhaltigen Elektrolytleitsalzen, zur Reaktion kommen kann. Insbesondere kann bei Zellen, die metallisches Lithium enthalten, die Gefahr verringert werden, dass Lithium-Partikel aus der Zelle austreten und/oder Kühl- und/oder Temperiermittel in die Zelle eindringen und stark exotherm miteinander reagieren können.
Darüber hinaus können auch vorteilhafterweise zahlreiche Reaktionen von aprotischen beziehungsweise nichtwässrigen, meist brennbaren Kühl- und/oder Temperiermittel mit Zellbestandteilen vermieden werden.
Unter einem Zellgehäuse kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl ein formstabiles beziehungsweise starres Gehäuse für eine galvanische Zelle als auch ein flexibles Gehäuse für eine galvanische Zelle, beispielsweise eine Folienverpackung, zum Beispiel einer Pouch-Zelle, verstanden werden.
Unter einem festen Reaktionsprodukt kann insbesondere sowohl ein Festkörper, beispielsweise ein Metallsalz oder ein kristallines oder amorphes oder teilweise kristallines und teilweise amorphes Polymer, als auch ein Gel, beispielsweise ein gelförmiges Polymer, verstanden werden.
Die Erfindung wird unter Verwendung des Begriffs „der mindestens einen Zelle“ anhand einer galvanischen Zelle beschrieben. Die Batterie kann jedoch insbesondere mehrere galvanische Zellen umfassen, wobei beispielsweise zumindest mehrere Zellen oder sogar alle Zellen der Batterie ebenso ausgeführt werden können, wie dies unter Verwendung des Begriffs „der mindestens einen Zelle“ erläutert wird.
Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Zelle eine Elektrolytflüssigkeit, wobei die erste chemische Komponente in der Elektrolytflüssigkeit enthalten, insbesondere gelöst, ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die Batterie ein Kühl- und/oder Temperiermittel, wobei die zweite chemische Komponente in dem Kühl- und/oder Temperiermittel enthalten, insbesondere gelöst, ist. Das Kühl- und/oder Temperiermittel kann insbesondere eine Flüssigkeit sein. Beispielsweise kann das Kühl- und/oder Temperiermittel Wasser und/oder eines oder mehrere Diole, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol und/oder Propandiol, und/oder eines oder mehrere Triole umfassen.
Die Batterie kann insbesondere eine Kühl- und/oder Temperiervorrichtung zur Kühlung und/oder Temperierung der mindestens einen Zelle mit dem Kühl- und/oder Temperiermittel umfassen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der an mindestens einen Abschnitt der Außenseite des Zellgehäuses der mindestens einen Zelle angrenzende Raum zur Leitung des Kühl- und/oder Temperiermittels ausgelegt. Insbesondere kann dabei das Zellgehäuse der mindestens einen Zelle teilweise oder vollständig von dem Raum zur Leitung des Temperiermittels umgeben sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist das Zellgehäuse der mindestens einen Zelle eine Sicherheitseinrichtung auf, durch welche das Zellgehäuse im Fall eines Überdrucks im Innenraum des Zellgehäuses öffenbar ist.
Das Zellgehäuse der mindestens einen Zelle kann beispielsweise ein zylindrisches, prismatisches oder pyramidisches Zellgehäuse sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist die Batterie ein Batteriegehäuse auf, wobei innerhalb des Batteriegehäuses mehrere galvanische Zellen angeordnet sind. Die Zellen sind dabei insbesondere jeweils von einem Zellgehäuse umgeben. Zwischen den Außenseiten der Zellgehäuse und der Innenseite des Batteriegehäuses kann dabei insbesondere ein zur Leitung eines Kühl- und/oder Temperiermittels ausgelegter Raum ausgebildet sein, welcher die Zellgehäuse teilweise oder vollständig umgibt und die zweite chemische Komponente umfasst.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die chemische Reaktion eine Polyreaktion oder eine Fällungsreaktion. Polyreaktionen und Fällungsreaktionen können vorteilhafterweise eine geeignete Anlaufzeit aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die chemische Reaktion eine, insbesondere radikalische oder ionische, beispielsweise kathionische oder anionische, Polymerisationsreaktion oder eine Polykondensationsreaktion oder eine Polyadditionsreaktion. Diese chemischen Reaktionen weisen vorteilhafterweise eine kurze Anlaufzeit auf. Zudem können die dadurch ausgebildeten Reaktionsprodukte, insbesondere Polymere, Eigenschaften, wie elastische Eigenschaften, Hafteigenschaften und die Fähigkeit zur Gelbildung, aufweisen, welche sich vorteilhaft auf ein zügiges Verschließen, insbesondere ohne eine Beeinträchtigung der Funktion einer Sicherheitseinrichtung, und eine Verhinderung eines Austritts beziehungsweise Eindringens von Stoffen auswirken können.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die chemische Reaktion eine, insbesondere radikalische, kathionische oder anionische, Polymerisationsreaktion. Insbesondere kann dabei die erste Komponente einen radikalischen Polymerisationsstarter (Radikalbildner), beispielsweise Dibenzoylperoxid und/oder Diacetylperoxid, oder einen kathionischen Polymerisationsstarter, beispielsweise Tetrafluoroborsäure (HBF₄), oder einen anionischen Polymerisationsstarter, beispielsweise ein Lithiumorganyl, umfassen oder sein, wobei die zweite Komponente mindestens ein durch radikalische oder kathionische oder anionische Polymerisationsreaktion polymerisierbares Monomer, beispielsweise Propylen, Styrol, Anilin, Vinylchlorid und/oder Vinylcarbonat, umfasst oder ist.
Oder umgekehrt, kann dabei die erste Komponente mindestens ein durch radikalische oder kathionische oder anionische Polymerisationsreaktion polymerisierbares Monomer, beispielsweise Propylen, Styrol, Anilin, Vinylchlorid und/oder Vinylcarbonat, umfassen oder sein, wobei die zweite Komponente einen radikalischen Polymerisationsstarter, beispielsweise Dibenzoylperoxid und/oder Diacetylperoxid, oder einen kathionischen Polymerisationsstarter, beispielsweise Tetrafluoroborsäure (HBF₄), oder einen anionischen Polymerisationsstarter, beispielsweise ein Lithiumorganyl, umfasst oder ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die chemische Reaktion eine Polykondensationsreaktion.
Beispielsweise kann die chemische Reaktion eine Polykondensationsreaktion sein durch welche ein Phenoplast ausbildbar ist. Insbesondere kann dabei die erste Komponente ein Phenol umfassen oder sein und die zweite Komponente ein Aldehyd umfassen oder sein. Oder umgekehrt kann dabei die erste Komponente ein Aldehyd umfassen oder sein und die zweite Komponente ein Phenol umfassen oder sein.
Beispielsweise kann die chemische Reaktion eine Polykondensationsreaktion sein durch welche ein Polyester ausbildbar ist. Insbesondere kann dabei die erste Komponente eine Dicarbonsäure umfassen oder sein und die zweite Komponente ein (Alkyl-)Diol oder (Alkyl-)Triol oder (Alkyl-)Polyol umfassen oder sein. Oder umgekehrt kann dabei die erste Komponente ein (Alkyl-)Diol oder (Alkyl-)Triol oder (Alkyl-)Polyol umfassen oder sein und die zweite Komponente eine Dicarbonsäure umfassen oder sein.
Beispielsweise kann die chemische Reaktion eine Polykondensationsreaktion sein durch welche ein Polyamid ausbildbar ist. Insbesondere kann dabei die erste Komponente eine Dicarbonsäure umfassen oder sein und die zweite Komponente ein Diamin umfassen oder sein. Oder umgekehrt, kann dabei die erste Komponente ein Diamin umfassen oder sein und die zweite Komponente eine Dicarbonsäure umfassen oder sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die chemische Reaktion eine Polyadditionsreaktion. Beispielsweise kann die chemische Reaktion eine Polykondensationsreaktion sein durch welche ein Polyurethan ausbildbar ist. Insbesondere kann dabei die erste Komponente ein Isocyanat umfassen oder sein und die zweite Komponente ein (Alkyl-)Diol oder (Alkyl-)Triol oder (Alkyl-)Polyol umfassen oder sein. Oder umgekehrt, kann dabei die erste Komponente ein (Alkyl-)Diol oder (Alkyl-)Triol oder (Alkyl-)Polyol umfassen oder sein und die zweite Komponente ein Isocyanat umfassen oder sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die chemische Reaktion eine Fällungsreaktion.
Dabei kann unter einer Fällungsreaktion eine Reaktion verstanden werden, bei der eine erste in einem Lösungsmittel gelöste Komponente und eine zweite in einem Lösungsmittel gelöste Komponente, insbesondere beim Aufeinandertreffen, miteinander zu einem unlöslichen Reaktionsprodukt reagieren, dass in der Folge als Feststoff ausfällt.
Insbesondere kann es sich bei dem unlöslichen Reaktionsprodukt um ein schwerlösliches Metallsalz, beispielsweise ein Metallchlorid, Metallsulfid oder Metallcarbonat handeln.
Beispielsweise kann dabei die erste Komponente ein, insbesondere in der Elektrolytflüssigkeit, lösliches Chlorid, Sulfid und/oder Carbonat umfassen oder sein und die zweite Komponente ein, insbesondere in dem Kühl- und/oder Temperiermittel, lösliches Metallsalz umfassen oder sein. Oder umgekehrt, kann dabei die zweite Komponente ein, insbesondere in der Elektrolytflüssigkeit, lösliches Metallsalz umfassen oder sein und die zweite Komponente ein, insbesondere in dem Kühl- und/oder Temperiermittel, lösliches Chlorid, Sulfid und/oder Carbonat umfassen oder sein.
Die jeweiligen Komponenten sollten insbesondere auf ihre Verträglichkeit mit dem umgebenden Medium und den umgebenden Bauteilen überprüft werden, werden, um beispielsweise Nebenreaktionen mit dem Elektrolyten, insbesondere dem Leitsalz und dem Lösungsmittel der Elektrolytflüssigkeit, oder anderen Zellbestandteilen beziehungsweise dem Kühl- und/oder Temperiermedium zu vermeiden.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Batterie wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Temperiermittel, dem erfindungsgemäßen Elektrolyten beziehungsweise der erfindungsgemäßen Elektrolytflüssigkeit, dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem, dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen mobilen oder stationären System, sowie auf die Figur und die Figurbeschreibung verwiesen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kühl- und/oder Temperiermittel, insbesondere eine Kühl- und/oder Temperierflüssigkeit, für eine Batterie, beispielsweise eine Alkalimetall-Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Lithium-Metall-Batterie. Das Kühl- und/oder Temperiermittel umfasst insbesondere mindestens ein Lösungsmittel und eine in dem Lösungsmittel gelöste chemische Komponente, wobei die in dem Lösungsmittel gelöste chemische Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chloriden, Sulfiden, Carbonaten, Metallsalzen, radikalischen Polymerisationsstartern, wie Dibenzoylperoxid und/oder Diacetylperoxid, kathionischen Polymerisationsstarter, wie Tetrafluoroborsäure (HBF₄), anionischen Polymerisationsstartern, wie Lithiumorganylen, durch radikalische oder kathionische oder anionische Polymerisationsreaktion polymerisierbaren Monomeren, wie Propylen, Styrol, Anilin, Vinylchlorid und/oder Vinylcarbonat, Phenolen, Aldehyden, Dicarbonsäuren, (Alkyl-)Polyolen, Diaminen und Isocyanaten. Das mindestens eine Lösungsmittel kann beispielsweise ausgewählt sein, aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Diolen, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol und Propandiol, Triolen und Mischungen davon. Das mindestens eine Lösungsmittel und die darin gelöste chemische Komponente werden vorzugsweise derart ausgewählt, dass das mindestens eine Lösungsmittel und die chemische Komponente miteinander nicht, insbesondere unter Ausbildung eines festen Reaktionsproduktes, chemisch reagieren.
Das Kühl- und/oder Temperiermittel kann insbesondere in Kombination mit der im Folgenden erläuterten Elektrolytflüssigkeit eingesetzt werden. Hierzu geeignete Kombinationen von Komponenten sind ausführlich im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie erläutert. Beispielsweise kann das Kühl- und/oder Temperiermittel in einer Batterie eingesetzt werden, in der galvanische Zellen in unmittelbarer Nähe zu einem Kühl- und/oder Temperiermittel angeordnet sind. Zum Beispiel kann das Kühl- und/oder Temperiermittel in einer Batterie eingesetzt werden, in welcher die galvanischen Zellen derart in einem Batteriegehäuse angeordnet sind, dass sie teilweise oder vollständig von einem Kühl- und/oder Temperiermittel umgeben sind. Insbesondere kann das Kühl- und/oder Temperiermittel in einer erfindungsgemäßen Batterie oder einem später erläuterten erfindungsgemäßen System oder Verfahren eingesetzt werden.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Kühlund/oder Temperiermittels wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie, dem erfindungsgemäßen Elektrolyten beziehungsweise der erfindungsgemäßen Elektrolytflüssigkeit, dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem, dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen mobilen oder stationären System, sowie auf die Figur und die Figurbeschreibung verwiesen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrolyt, insbesondere eine Elektrolytflüssigkeit, für eine galvanische Zelle, beispielsweise eine Alkalimetall-Zelle, insbesondere eine Lithium-Metall-Zelle oder eine Lithium-Ionen-Zelle. Insbesondere kann der Elektrolyt beziehungsweise die Elektrolytflüssigkeit mindestens ein Lösungsmittel und eine in dem Lösungsmittel gelöste chemische Komponente umfassen, wobei die in dem Lösungsmittel gelöste chemische Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chloriden, Sulfiden, Carbonaten, Metallsalzen, radikalischen Polymerisationsstartern (Radikalbildnern), wie Dibenzoylperoxid und/oder Diacetylperoxid, kathionischen Polymerisationsstarter, wie Tetrafluoroborsäure (HBF₄), anionischen Polymerisationsstartern, wie Lithiumorganylen, durch radikalische oder kathionische oder anionische Polymerisationsreaktion polymerisierbaren Monomeren, insbesondere Propylen, Styrol, Anilin, und/oder Vinylchlorid, Phenolen, Aldehyden, Dicarbonsäuren, (Alkyl-)Diolen, (Alkyl-)Triolen, (Alkyl-)Polyolen, Diaminen und Isocyanaten. Das mindestens eine Lösungsmittel kann dabei beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus (organischen) Carbonaten, wie Ethylcarbonat, Propylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Dioxolan, Ethern, wie Dimethoxyethan, Diethoxyethan, Triethylenglykoldimethylether, Tetraethylenglykoldimethylether, und Mischungen davon.
Insbesondere kann der Elektrolyt beziehungsweise die Elektrolytflüssigkeit (weiterhin) mindestens ein, in dem Lösungsmittel, gelöstes Leitsalz umfassen. Zum Beispiel kann das mindestens eine, in dem Lösungsmittel gelöste Leitsalz ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Lithiumhexafluorophosphat (LiPF₆), Lithiumbis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI), LiN(SO₂CF₂CF₃)₂(LiBETI) und Mischungen davon.
Das mindestens eine Lösungsmittel, die darin gelöste chemische Komponente und das darin gelöste Leitsalz werden vorzugsweise derart ausgewählt, dass diese miteinander nicht, insbesondere unter Ausbildung eines festen Reaktionsproduktes, chemisch reagieren.
Der Elektrolyt beziehungsweise die Elektrolytflüssigkeit kann insbesondere in Kombination mit dem vorstehend erläuterten Kühl- und/oder Temperiermittel eingesetzt werden. Hierzu geeignete Kombinationen von Komponenten sind ausführlich im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie erläutert. Beispielsweise kann der Elektrolyt beziehungsweise die Elektrolytflüssigkeit in einer Batterie eingesetzt werden, in der galvanische Zellen in unmittelbarer Nähe zu einem Kühl- und/oder Temperiermittel angeordnet sind. Zum Beispiel kann der Elektrolyt beziehungsweise die Elektrolytflüssigkeit in einer Batterie eingesetzt werden, in welcher die galvanischen Zellen derart in einem Batteriegehäuse angeordnet sind, dass sie teilweise oder vollständig von einem Kühl- und/oder Temperiermittel umgeben sind. Insbesondere kann der Elektrolyt beziehungsweise die Elektrolytflüssigkeit in einer erfindungsgemäßen Batterie oder einem später erläuterten erfindungsgemäßen System oder Verfahren eingesetzt werden.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Elektrolyten beziehungsweise der erfindungsgemäßen Elektrolytflüssigkeit wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie, dem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Temperiermittel, dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem, dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen mobilen oder stationären System, sowie auf die Figur und die Figurbeschreibung verwiesen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System, beispielsweise ein Sicherheitssystem, insbesondere zur Verbesserung der Sicherheit einer Batterie, insbesondere Lithium-Metall-Batterie oder Lithium-Ionen-Batterie, welches einen, eine erste chemische Komponente umfassenden Elektrolyten, beispielsweise einen erfindungsgemäßen Elektrolyten beziehungsweise eine erfindungsgemäße Elektrolytflüssigkeit, und ein, eine zweite chemische Komponente umfassendes Kühl- und/oder Temperiermittel, beispielsweise ein erfindungsgemäßes Kühl- und/oder Temperiermittel, umfasst. Die erste und zweite chemische Komponente können dabei insbesondere derart ausgewählt sein, dass durch eine Polyreaktion, insbesondere eine Polymerisationsreaktion oder eine Polykondensationsreaktion oder eine Polyadditionsreaktion, oder eine Fällungsreaktion der ersten chemischen Komponente mit der zweiten chemischen Komponente ein festes Reaktionsprodukt ausbildbar ist.
Dabei kann beispielsweise die in dem Lösungsmittel beziehungsweise den Lösungsmitteln des Elektrolyten beziehungsweise der Elektrolytflüssigkeit gelöste (erste) chemische Komponente und die in dem Lösungsmittel beziehungsweise den Lösungsmitteln des Kühl- und/oder Temperiermittels gelöste (zweite) chemische Komponente derart ausgewählt sein, dass durch eine Polyreaktion, insbesondere eine Polymerisationsreaktion oder eine Polykondensationsreaktion oder eine Polyadditionsreaktion, oder eine Fällungsreaktion der in dem Lösungsmittel beziehungsweise den Lösungsmitteln des Elektrolyten beziehungsweise der Elektrolytflüssigkeit gelösten (ersten) chemischen Komponente mit der in dem Lösungsmittel beziehungsweise den Lösungsmitteln des Kühl- und/oder Temperiermittels gelösten (zweiten) chemischen Komponente ein festes Reaktionsprodukt ausbildbar ist.
Hierzu geeignete Kombinationen von Komponenten sind ausführlich im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie erläutert.
Das System kann vorteilhafterweise dazu eingesetzt werden, bereits bestehende Batterien mit einer zusätzlichen Sicherheitsfunktion auszustatten.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie, dem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Temperiermittels, dem erfindungsgemäßen Elektrolyten beziehungsweise der erfindungsgemäßen Elektrolytflüssigkeit, dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen mobilen oder stationären System, sowie auf die Figur und die Figurbeschreibung verwiesen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren.
Insbesondere kann es sich bei dem Verfahren um ein Betriebsverfahren für eine galvanische Zelle, insbesondere Lithium-Metall-Zelle oder Lithium-Ionen-Zelle, mit einem Zellgehäuse oder für eine mindestens eine, von einem Zellgehäuse umgebene galvanische Zelle umfassende Batterie, insbesondere Lithium-Metall-Batterie oder Lithium-Ionen-Batterie, handeln.
Beispielsweise kann es sich bei dem Verfahren um ein Verfahren zum Verschließen eines durch eine Sicherheitseinrichtung oder durch eine Leckage geöffneten Zellgehäuses einer Alkalimetallzelle, insbesondere Lithium-Metall-Zelle oder Lithium-Ionen-Zelle, handeln.
Das Verfahren beinhaltet insbesondere, dass im Fall eines Öffnens eines/des Zellgehäuses durch eine Sicherheitseinrichtung oder durch eine Leckage eine erste chemische Komponente und eine zweite chemische Komponente in Kontakt gebracht werden, wobei die erste Komponente mit der zweiten Komponente derart unter Ausbildung eines festen Reaktionsproduktes chemisch reagiert, dass die durch die Sicherheitseinrichtung oder Leckage entstandene Öffnung durch das Reaktionsprodukt, insbesondere selbsttätig und/oder irreversibel, verschlossen wird.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie, dem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Temperiermittels, dem erfindungsgemäßen Elektrolyten beziehungsweise der erfindungsgemäßen Elektrolytflüssigkeit, dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem, dem erfindungsgemäßen mobilen oder stationären System, sowie auf die Figur und die Figurbeschreibung verwiesen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein mobiles oder stationäres System, welches eine erfindungsgemäße Batterie und/oder ein erfindungsgemäßes Kühl- und/oder Temperiermittel und/oder einen erfindungsgemäßen Elektrolyten und/oder eine erfindungsgemäße Elektrolytflüssigkeit und/oder ein erfindungsgemäßes Sicherheitssystem umfasst und/oder ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt.
Insbesondere kann es sich dabei um ein Fahrzeug, beispielsweise ein Hybrid-, Plug-in-Hybrid- oder Elektrofahrzeug, eine Energiespeicheranlage, beispielsweise zur stationären Energiespeicherung, zum Beispiel in einem Haus oder einer technischen Anlagen, ein Elektrowerkzeug, ein Elektrogartengerät oder ein elektronisches Gerät, zum Beispiel ein Notebook, ein PDA oder ein Mobiltelefon handeln.
Aufgrund der besonders hohen Anforderungen an eine lange Lebensdauer und eine hohe Sicherheit in Automotive-Anwendungen sind die erfindungsgemäße Batterie, das erfindungsgemäße Kühl- und/oder Temperiermittel, der erfindungsgemäße Elektrolyt, die erfindungsgemäße Elektrolytflüssigkeit, das erfindungsgemäße Sicherheitssystem und das erfindungsgemäße Verfahren in besonderem Maße für Hybrid-, Plug-in-Hybrid- und Elektrofahrzeuge geeignet.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen mobilen oder stationären Systems wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie, dem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Temperiermittels, dem erfindungsgemäßen Elektrolyten beziehungsweise der erfindungsgemäßen Elektrolytflüssigkeit, dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem, dem erfindungsgemäßen Verfahren, sowie auf die Figur und die Figurbeschreibung verwiesen.
Zeichnungen und Beispiele
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnung veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnung nur beschreibenden Charakter hat und nicht dazu gedacht ist, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigt
1 eine schematische Skizze einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie.
1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie 11, insbesondere einer Lithium-Metall-Batterie oder einer Lithium-Ionen-Batterie. 1 veranschaulicht, dass die Batterie sechs galvanische Zellen 1 umfasst, die jeweils von einem zylindrischen oder prismatischen Zellgehäuse 2, 2’ umgebene sind. In dem Innenraum 3 der Zellgehäuse 2, 2’ der Zellen 1 sind jeweils die elektrochemisch aktiven Bestandteile der Zellen, wie die Anode, die Kathode und der Elektrolyt enthalten (nicht dargestellt). Der Elektrolyt umfasst dabei eine erste chemische Komponente A. Insbesondere kann dabei die erste chemische Komponente A in der Elektrolytflüssigkeit gelöst sein.
1 zeigt weiterhin, dass die Batterie 11 ein Batteriegehäuse 12 aufweist, innerhalb dessen die galvanischen Zellen 1 angeordnet sind. Zwischen den Außenseiten der Zellgehäuse 2, 2’ und der Innenseite des Batteriegehäuses 12 ist ein zur Leitung eines Kühl- und/oder Temperiermittels ausgelegter Raum 13 ausgebildet, welcher in der Skizze die Zellgehäuse 2, 2’ umgibt und welcher ein flüssiges Kühl- und/oder Temperiermittel sowie eine zweite chemische Komponente B umfasst. Dabei kann die zweite chemische Komponente B insbesondere in dem Kühl- und/oder Temperiermittel gelöst sein. 1 veranschaulicht, dass dabei jeweils mindestens ein Abschnitt der Außenseiten der Zellgehäuse 2, 2’ der Zellen an den zur Leitung des Kühl- und/oder Temperiermittels ausgelegten Raum 13 angrenzt.
Weiterhin zeigt 1, dass die Zellgehäuses 2, 2’ der Zellen 1 jeweils eine Sicherheitseinrichtung 2’ aufweisen, durch welche das jeweilige Zellgehäuse 2, 2’ im Fall eines Überdrucks im Innenraum 3 des Zellgehäuses 2, 2’ öffenbar ist. Dazu weist die Sicherheitseinrichtung 2’ eine druckabhängig öffenbare Öffnung a. auf.
Zudem zeigt 1 potentielle Leckagestellen b, c, d. Eine Leckage kann an mehreren Stellen des Zellgehäuses 2, 2’ auftreten, insbesondere kann ein Leck an einer Dichtung b, an Ecken und/oder Kanten c oder an einer Schweißnaht d des Zellgehäuses auftreten.
Der erfindungsgemäße Sicherheitsmechanismus basiert nun darauf, dass beim Öffnen der Öffnung a der Sicherheitseinrichtung 2’ und bei einer Leckage b, c, d die erste chemische Komponente A und die zweite chemische Komponente B miteinander in Kontakt treten und die erste Komponente A mit der zweiten Komponente B chemisch zu einem festen Reaktionsprodukt reagiert, welches dann die betroffene geöffnete Stelle (Öffnung beziehungsweise Leckage/Undichtigkeit) a, b, c, d verschließt. Bei der chemischen Reaktion der beiden Komponenten A, B kann es sich insbesondere um eine Polyreaktion, insbesondere eine Polymerisationsreaktion, eine Polykondensationsreaktion oder eine Polyadditionsreaktion, oder eine Fällungsreaktion handeln. Dabei läuft die chemische Reaktion der beiden Komponenten A, B solange ab, bis die Komponenten A, B nicht mehr durch die betroffene vormals geöffnete und nun geschlossene Stelle a, b, c, d zueinander gelangen können. Bei der Reaktion erfolgt der Kontakt der beiden Komponenten A, B in der Regel umso intensiver, je größer die betroffene geöffnete beziehungsweise undichte Stelle a, b, c, d ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0951080 B1 [0006]

Claims

Batterie (11), insbesondere Lithium-Metall-Batterie oder Lithium-Ionen-Batterie, umfassend mindestens eine, von einem Zellgehäuse (2, 2’) umgebene galvanische Zelle (1), wobei der Innenraum (3) des Zellgehäuses (2, 2’) der mindestens einen Zelle (1) eine erste chemische Komponente (A) umfasst und wobei ein an mindestens einen Abschnitt der Außenseite des Zellgehäuses (2, 2’) der mindestens einen Zelle (1) angrenzender Raum (13) eine zweite chemische Komponente (B) umfasst, wobei durch chemische Reaktion der ersten chemischen Komponente (A) mit der zweiten chemischen Komponente (B) ein festes Reaktionsprodukt (AB) ausbildbar ist.
Batterie (11) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Zelle (1) eine Elektrolytflüssigkeit umfasst, wobei die erste chemische Komponente (A) in der Elektrolytflüssigkeit enthalten ist.
Batterie (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Batterie (11) ein Kühl- und/oder Temperiermittel umfasst, wobei die zweite chemische Komponente (B) in dem Kühl- und/oder Temperiermittel enthalten ist.
Batterie (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der an mindestens einen Abschnitt der Außenseite des Zellgehäuses (2, 2’) der mindestens einen Zelle (1) angrenzende Raum (13) zur Leitung des Kühl- und/oder Temperiermittels ausgelegt ist, insbesondere wobei das Zellgehäuse (2, 2’) der mindestens einen Zelle (1) teilweise oder vollständig von dem Raum (13) zur Leitung des Kühl- und/oder Temperiermittels umgeben ist.
Batterie (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Zellgehäuse (2, 2’) der mindestens einen Zelle (1) eine Sicherheitseinrichtung (2’) aufweist, durch welche das Zellgehäuse (2, 2’) im Fall eines Überdrucks im Innenraum (3) des Zellgehäuses (2, 2’) öffenbar ist.
Batterie (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Batterie (11) ein Batteriegehäuse (12) aufweist, wobei innerhalb des Batteriegehäuses (12) mehrere galvanische Zellen (1) angeordnet sind, welche jeweils von einem Zellgehäuse (2, 2’) umgeben sind, wobei zwischen den Außenseiten der Zellgehäuse (2, 2’) und der Innenseite des Batteriegehäuses (12) ein zur Leitung eines Kühl- und/oder Temperiermittels ausgelegter Raum (13) ausgebildet ist, welcher die Zellgehäuse (2, 2’) teilweise oder vollständig umgibt und die zweite chemische Komponente (B) umfasst.
Batterie (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die chemische Reaktion eine Polyreaktion, insbesondere eine Polymerisationsreaktion oder eine Polykondensationsreaktion oder eine Polyadditionsreaktion, oder eine Fällungsreaktion ist.
Batterie (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die chemische Reaktion eine radikalische kathionische oder anionische Polymerisationsreaktion ist, – wobei die erste Komponente (A) einen radikalischen Polymerisationsstarter, insbesondere Dibenzoylperoxid und/oder Diacetylperoxid, oder einen kathionischen Polymerisationsstarter, insbesondere Tetrafluoroborsäure, oder einen anionischen Polymerisationsstarter, insbesondere ein Lithiumorganyl, umfasst und – wobei die zweite Komponente (B) mindestens ein durch radikalische oder kathionische oder anionische Polymerisationsreaktion polymerisierbares Monomer, insbesondere Propylen, Styrol, Anilin, Vinylchlorid und/oder Vinylcarbonat, umfasst; oder umgekehrt.
Batterie (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die chemische Reaktion eine Polykondensationsreaktion ist, – wobei die erste Komponente (A) ein Phenol umfasst und die zweite Komponente (B) ein Aldehyd umfasst, oder umgekehrt; oder – wobei die erste Komponente (A) eine Dicarbonsäure umfasst und die zweite Komponente (B) ein Diol oder Triol oder Polyol umfasst, oder umgekehrt; oder – wobei die erste Komponente (A) eine Dicarbonsäure umfasst und die zweite Komponente (B) ein Diamin umfasst, oder umgekehrt.
Batterie (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die chemische Reaktion eine Polyadditionsreaktion ist, wobei die erste Komponente (A) ein Isocyanat umfasst und die zweite Komponente (B) ein Diol oder Triol oder Polyol umfasst, oder umgekehrt.
Batterie (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die chemische Reaktion eine Fällungsreaktion ist, wobei die erste Komponente (A) ein, insbesondere in der Elektrolytflüssigkeit, lösliches Chlorid, Sulfid und/oder Carbonat, umfasst und die zweite Komponente (B) ein, insbesondere in dem Kühl- und/oder Temperiermittel, lösliches Metallsalz umfasst, oder umgekehrt.
Kühl- und/oder Temperiermittel für eine Batterie (11), umfassend mindestens ein Lösungsmittel und eine in dem Lösungsmittel gelöste chemische Komponente (A;B) umfasst, wobei die in dem Lösungsmittel gelöste chemische Komponente (A;B) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chloriden, Sulfiden, Carbonaten, Metallsalzen, radikalischen Polymerisationsstartern, insbesondere Dibenzoylperoxid und/oder Diacetylperoxid, kathionischen Polymerisationsstarter, insbesondere Tetrafluoroborsäure, anionischen Polymerisationsstartern, insbesondere Lithiumorganylen, durch radikalische oder kathionische oder anionische Polymerisationsreaktion polymerisierbaren Monomeren, insbesondere Propylen, Styrol, Anilin, Vinylchlorid und/oder Vinylcarbonat, Phenolen, Aldehyden, Dicarbonsäuren, Polyolen, Diaminen und Isocyanaten.
Elektrolyt oder Elektrolytflüssigkeit für eine galvanische Zelle (1), insbesondere Lithium-Metall-Zelle oder Lithium-Ionen-Zelle, umfassend mindestens ein Lösungsmittel und eine in dem Lösungsmittel gelöste chemische Komponente (A;B) umfasst, wobei die in dem Lösungsmittel gelöste chemische Komponente (A;B) ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus Chloriden, Sulfiden, Carbonaten, Metallsalzen, radikalischen Polymerisationsstartern, insbesondere Dibenzoylperoxid und/oder Diacetylperoxid, kathionischen Polymerisationsstarter, insbesondere Tetrafluoroborsäure, anionischen Polymerisationsstartern, insbesondere Lithiumorganylen, durch radikalische oder kathionische oder anionische Polymerisationsreaktion polymerisierbaren Monomeren, insbesondere Propylen, Styrol, Anilin, und/oder Vinylchlorid, Phenolen, Aldehyden, Dicarbonsäuren, Diolen, Triolen, Polyolen, Diaminen und Isocyanaten.
System, insbesondere zur Verbesserung der Sicherheit einer Batterie, insbesondere Lithium-Metall-Batterie oder Lithium-Ionen-Batterie, umfassend einen, eine erste chemische Komponente (A) umfassenden Elektrolyten oder Elektrolytflüssigkeit, insbesondere nach Anspruch 13, und ein, eine zweite chemische Komponente (B) umfassendes Kühl- und/oder Temperiermittel, insbesondere nach Anspruch 12, wobei die erste (A) und zweite (B) chemische Komponente derart ausgewählt sind, dass durch eine Polyreaktion, insbesondere eine Polymerisationsreaktion oder eine Polykondensationsreaktion oder eine Polyadditionsreaktion, oder eine Fällungsreaktion der ersten chemischen Komponente (A) mit der zweiten chemischen Komponente (B) ein festes Reaktionsprodukt ausbildbar ist.
Betriebsverfahren für eine galvanische Zelle, insbesondere Lithium-Metall-Zelle oder Lithium-Ionen-Zelle, mit einem Zellgehäuse (2, 2’) oder für eine mindestens eine, von einem Zellgehäuse (2, 2’) umgebene galvanische Zelle (1) umfassende Batterie (11), insbesondere Lithium-Metall-Batterie oder Lithium-Ionen-Batterie, wobei im Fall eines Öffnens des Zellgehäuses (2, 2’) durch eine Sicherheitseinrichtung (2’) oder durch eine Leckage eine erste chemische Komponente (A) und eine zweite chemische Komponente (B) in Kontakt gebracht werden, wobei die erste Komponente (A) mit der zweiten Komponente (B) derart unter Ausbildung eines festen Reaktionsproduktes (AB) chemisch reagiert, dass die durch die Sicherheitseinrichtung (2’) oder Leckage entstandene Öffnung durch das Reaktionsprodukt (AB), insbesondere selbsttätig und/oder irreversibel, verschlossen wird.