DE102012221761B4 - Wiederaufladbare Ladungsspeichervorrichtung und Verfahren zum Vermeiden oder Verhindern eines thermischen Durchgehens in einer wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung - Google Patents

Wiederaufladbare Ladungsspeichervorrichtung und Verfahren zum Vermeiden oder Verhindern eines thermischen Durchgehens in einer wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung Download PDF

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Abstract

Wiederaufladbare Ladungsspeichervorrichtung, umfassend:eine Mikrokapsel (20), welche innerhalb der wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung angeordnet ist; undeine chemische Spezies thermischen Hemmmittels, welche innerhalb der Mikrokapsel (20) enthalten ist, wobei die Mikrokapsel (20) eingerichtet ist, um die chemische Spezies freizusetzen, sobald sie einem Auslöseereignis während eines instabilen Anstiegs der Temperatur der Ladungsspeichervorrichtung ausgesetzt ist,wobei die Mikrokapsel (20) eine Polymerschale (22) und einen Kern (23), der die chemische Spezies enthält, umfasst, undwobei die Polymerschale (22) Poren (22A) umfasst, welche mit dem Kern (23) kommunizieren, undwobei die Größe der Poren (22A) bei einem Temperaturanstieg über eine Schwellentemperatur zunimmt, um die chemische Spezies freizusetzen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine wiederaufladbare Ladungsspeichervorrichtung und ein Verfahren zum Vermeiden oder Verhindern eines thermischen Durchgehens in einer wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung.
  • HINTERGRUND
  • Viele potentiell brauchbare chemische Hemmmittel für ein thermisches Ereignis nach dem Stand der Technik können elektrochemische Prozesse stören, welche die Hauptfunktion der Batterie steuern.
  • Ein Ansatz im Stand der Technik zum Verhindern eines hochgradig lokalisierten Stromzustandes (HLCC, vom engl. highly localized current condition), der zu einem thermischen Durchgehen führen kann, beinhaltet die Verwendung von Elektrolytzusätzen, die unter HLCC-Bedingungen elektrochemisch polymerisieren. Die Polymerisationsreaktion schließt (verschließt) die Poren des Batterieseparators (stoppt den Transport von Ionen), um den elektrischen Widerstand zu erhöhen, und verhindert dadurch einen weiteren Durchgang hoher Ströme oder weiter lokalisierte W ärmeen twicklungsbeitragsbedingungen.
  • Eine herkömmliche wiederaufladbare Ladungsspeichervorrichtung und ein herkömmliches Verfahren zum Vermeiden oder Verhindern eines thermischen Durchgehens in einer wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung sind aus der Druckschrift US 5 714 277 A bekannt.
  • ZUSAMMENFASSUNG AUSGEWÄHLTER ILLUSTRATIVER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Eine erfindungsgemäße wiederaufladbare Ladungsspeichervorrichtung umfasst eine Mikrokapsel, welche innerhalb der wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung angeordnet ist, und eine chemische Spezies thermischen Hemmmittels, welche innerhalb der Mikrokapsel enthalten ist. Die Mikrokapsel ist eingerichtet, um die chemische Spezies freizusetzen, sobald sie einem Auslöseereignis während eines instabilen Anstiegs der Temperatur der Ladungsspeichervorrichtung ausgesetzt ist. Die Mikrokapsel umfasst eine Polymerschale und einen Kern, der die chemische Spezies enthält. Die Polymerschale umfasst Poren, welche mit dem Kern kommunizieren. Die Größe der Poren nimmt bei einem Temperaturanstieg über eine Schwellentemperatur zu, um die chemische Spezies freizusetzen.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Vermeiden oder Verhindern eines thermischen Durchgehens in einer wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung umfasst, dass eine Mikrokapsel vorgesehen wird, welche innerhalb der Ladungsspeichervorrichtung angeordnet ist und welche eine Polymerschale und einen Kern umfasst. Der Kern der Mikrokapsel enthält eine chemische Spezies thermischen Hemmmittels, und die chemische Spezies wird aus der Mikrokapsel freigesetzt, sobald sie einem Auslöseereignis während eines unerwünschten Anstiegs der Temperatur der Ladungsspeichervorrichtung ausgesetzt ist. Die Polymerschale umfasst Poren, welche mit dem Kern kommunizieren. Die Größe der Poren nimmt bei einem Temperaturanstieg über eine Schwellentemperatur zu, um die chemische Spezies freizusetzen.
  • Figurenliste
    • 1A ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Lithium-Ionen-Batterie in Übereinstimmung mit einer illustrativen Ausführungsform.
    • 1B ist eine schematische Darstellung einer illustrativen Ausführungsform einer Lithium-Ionen-Batterie, welche lange, einzelne negative und positive Elektroden aufweist, die um einen Profilkörper gewickelt sind, um eine Zelle zu bilden.
    • 2A und 2B sind schematische Darstellungen von Mikrokapseln in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
    • 3 ist eine schematische Darstellung von Mikrokapseln zwischen Separatoren innerhalb von Batterien, Superkondensatoren oder anderen elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen, welche Separatoren in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform verwenden.
    • 4 veranschaulicht ein Prozessflussdiagramm zum Hemmen eines thermischen Durchgeh-Ereignisses in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
    • 5 ist eine Veranschaulichung eines Abschnitts einer Lithium-Ionen-Batterie, welche Elektroden und einen Separator mit Füllstoffen darin in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform umfasst.
    • 6 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine erfindungsgemäße Ausführungsform umfasst eine wiederaufladbare Ladungsspeichervorrichtung mit einem über ein Ereignis auslösbaren Material zum Hemmen oder Verhindern eines thermischen Durchgehens der wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung. Das Material bleibt inaktiv oder in einem ersten Zustand, wird aber durch ein Ereignis wie z. B. einen plötzlichen Anstieg der Temperatur oder eine schnelle Zunahme der Stromdichte ausgelöst, um aktiv oder in einen zweiten Zustand umgewandelt zu werden, der zur Folge hat, dass eine potentielle thermische Durchgehbedingung während des Betriebes der wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung gehemmt oder verhindert wird.
  • Eine andere Ausführungsform umfasst eine wiederaufladbare Speichervorrichtung mit einer Vielzahl von thermisch ausdehnbaren hohlen Polymermikrokugeln mit einem Kernmaterial in der Kugel, welches einen niedrigen Siedepunkt aufweist, sodass beim Erwärmen die Schale weich wird und sich das Kernmaterial hinreichend ausdehnt, um den Druck hinreichend zu erhöhen, um ein thermisches Durchgehen der wiederaufladbaren Speichervorrichtung zu hemmen oder zu verhindern. In einer Ausführungsform umfasst der Kern mit dem niedrigen Siedepunkt ein Paraffinmaterial. Eine andere Ausführungsform umfasst thermisch ausdehnbare Mikrokugeln, welche sich beim Erwärmen im Durchmesser hinreichend vergrößern, um ein thermisches Durchgehen einer wiederaufladbaren Speichervorrichtung zu hemmen oder zu verhindern, in der sie sich befinden. In einer Ausführungsform sind die thermisch ausdehnbaren Mikrokugeln hohl. In einer Ausführungsform sind die thermisch ausdehnbaren Mikrokugeln in einem Separatormaterial zwischen Elektroden der wiederaufladbaren Speichervorrichtung enthalten.
  • Eine andere Ausführungsform umfasst thermisch ausdehnbare Mikrokugeln mit leichtgewichtigen Partikelfüllstoffen mit einem Treibmittel, welches innerhalb der Mikrokugel eingeschlossen und derart aufgebaut und eingerichtet ist, dass sich die Mikrokugel beim Erwärmen im Durchmesser hinreichend ausdehnt, um ein thermisches Durchgehen einer wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung zu hemmen oder zu verhindern, in welcher die Mikrokugeln angeordnet sind.
  • Eine andere Ausführungsform umfasst den Einbau eines Formgedächtnispolymers mit einem thermisch ausdehnbaren anorganischen Füllstoff geringer Dichte, welcher aufgebaut und eingerichtet ist, um sich bei einem plötzlichen Anstieg der Temperatur von selbst auszudehnen. In ausgewählten illustrativen Ausführungsformen umfassen geeignete thermisch ausdehnbare anorganische Füllstoffe Perlit, Böhmit (AIO(OH)), hydratisiertes Aluminiumoxid, Ton oder Vermiculit.
  • Eine andere Ausführungsform umfasst Formgedächtnispolymere, die mit elektrisch isolierenden, thermisch ausdehnbaren Füllstoffen gefüllt sind. In einer Ausführungsform können die Formgedächtnispolymere, welche die elektrisch isolierenden, thermisch ausdehnbaren Füllstoffe umfassen, in einer wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung zum Hemmen oder Verhindern eines thermischen Durchgehens der wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung enthalten sein. Eine Ausführungsform umfasst vernetzte, poröse Polyolefin-Formgedächtnispolymere und ausdehnbare, nicht-leitfähige Füllstoffe. Eine andere Ausführungsform umfasst eine wiederaufladbare Ladungsspeichervorrichtung mit Separatormaterialien, die aufgebaut und eingerichtet sind, um ihr Volumen zu ändern, wenn eine bestimmte Temperatur erreicht wird, um die Elektroden der Speichervorrichtung zu trennen, was ein/ e unkontrollierte Reaktion oder thermisches Durchgehen der Speichervorrichtung schwieriger macht. Illustrative Beispiele ausgewählter Ausführungsformen von Materialien zum Einbau in den Speichervorrichtungsseparatoren umfassen elektroaktive Polymere, welche aufgebaut und eingerichtet sind, um die Form zu ändern und das Volumen zu vergrößern, wenn sie einer relativ hohen Stromdichte ausgesetzt sind; Blähmittel, die inaktiv bleiben, bis eine spezifische Temperatur erreicht wird, wodurch sie aktiv werden und das Volumen des Separators vergrößern; und thermisch ausdehnbare Polypropylen/Polystyrol-Materialien, die mit Lösungsmitteln mit niedrigem Dampfdruck, z. B. Pentan, gebläht sind, Freon, das in dem Separator enthalten ist; und blähfähige Materialien, welche aufgebaut und eingerichtet sind, um sich hinreichend auszudehnen, wenn die Temperaturen während des Betriebes einer Ladevorrichtung eine Spitze erreichen, um ein thermisches Durchgehen der Speichervorrichtung zu hemmen oder zu verhindern. In einer Ausführungsform kann das Blähmittel oder Schäummittel Diazoaminbenzol oder CelogneOT, z. B. (p, p’-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid)) umfassen. In einer Ausführungsform kann dem Separatormaterial ein blähfähiger Zusatzstoff wie z. B. Ammoniumpolyphosphat zugesetzt werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform sind eine oder mehrere chemische Spezies für ein Hemmmittel eines thermische Ereignisses in Mikrokapseln abgetrennt (eingekapselt) und innerhalb einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung oder einer Ladungsspeichervorrichtung (z. B. einer Batterie oder einem Superkondensator) angeordnet, wo sie harmlos (inaktiv) bleiben und die Chemie des Betriebes der Batterie nicht stören. Beim Auftreten eines Auslöseereignisses wie z. B. das Vorhandensein einer zweiten chemischen Spezies außerhalb der Mikrokapsel vor oder während des thermischen Ereignisses und/oder ein Anstieg der Temperatur über eine vorbestimmte Schwelle, was ein thermisches Ereignis anzeigt, kann/können die eine oder mehreren Mikrokapseln das eine oder die mehreren Hemmmittel für ein thermisches Ereignis (z. B. durch Öffnen oder Vergrößern einer Porengröße) freisetzen, um das thermische Ereignis zu hemmen (z. B. zu verlangsamen oder auszulöschen), was das Neutralisieren unerwünschter Konsequenzen des thermischen Ereignisses wie z. B. das Auslöschen einer Verbrennung (z. B. von Flammen) umfasst.
  • In einer Ausführungsform kann das thermische Ereignis ein thermisches Durchgehen umfassen, welches eine instabile Rückkopplungsschleife eines thermischen Ereignisses sein kann, wobei höhere Temperaturen schnellere elektrochemische Reaktionen zur Folge haben, die weiter zu höheren Temperaturen führen, welche zu einem instabilen und unkontrollierten Anstieg der Temperatur einschließlich einer Verbrennung von Batteriekomponenten führen können.
  • In anderen Ausführungsformen können Mikrokapseln, die ein oder mehrere chemische Hemmmittel (Spezies) umfassen, ausgestaltet sein, um das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittels langsam freizusetzen, sodass die Konzentration des chemischen Hemmmittel bei einer hinreichend niedrigen Konzentration liegt, um den Betrieb der Batterie nicht zu stören, die aber beim Auftreten eines thermischen Ereignisses aktiv wird.
  • In anderen Ausführungsformen kann ein Temperaturanstieg über eine erste Schwellentemperatur das Vorhandensein oder die Freisetzung geringer Konzentrationen einer ersten chemischen Spezies bewirken, die weiter eine schnelle und vollständige Freisetzung des/der eingekapselten einen oder mehreren chemischen Hemmmittel auslösen, z. B. wirksam sein kann, um eine Mikrokapsel zumindest teilweise über einer zweiten Schwellentemperatur zu öffnen.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Menge des einen oder der mehreren chemischen Hemmmittel, die vor dem oder während des thermischen Ereignis/ ses freigesetzt wird, so gewählt, dass nur ein Zielbereich oder -abschnitt der Batterie betroffen ist oder neutralisiert wird, was eine teilweise Funktionsunfähigkeit umfassen kann, während zumindest eine gewisse Funktionsfähigkeit der Batterie aufrechterhalten wird, um eine begrenzte Leistung oder Funktionalität über eine Dauer bereitzustellen, die es Bedienern gestattet, weitere Maßnahmen zu setzen, um ein Service zu erhalten (z. B. ein Transport zu einer Reparaturwerkstatt).
  • In einigen Ausführungsformen kann die Ladungsspeichervorrichtung eine beliebige Art von wiederaufladbarer Batterie sein, die auf dem technischen Gebiet bekannt ist. In einigen Ausführungsformen kann die wiederaufladbare Batterie ein flüssiges Elektrolyt- und/oder ein flüssiges Elektrodenmaterial umfassen. In anderen Ausführungsformen kann der Elektrolyt ein Gel oder ein Festkörperelektrolyt sein. In einigen Ausführungsformen kann die Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Ladungsspeichervorrichtung eine wiederaufladbare Fahrzeugbatterie oder ein Superkondensator sein, um ein Elektro- oder Hybridfahrzeug zumindest teilweise mit Leistung zu versorgen.
  • In einigen Ausführungsformen kann die wiederaufladbare Batterie ein flüssiges Elektroden- und/oder ein flüssiges Elektrolytmaterial umfassen, welches beliebige bekannte Lithiumsalze wie z. B. eines oder mehrere von LiPF6, LiBF4 und LiClO4 umfassen kann.
  • In einigen Ausführungsformen kann die wiederaufladbare Batterie einen Separator umfassen, welcher aus einem Polymermaterial hergestellt ist. In einer Ausführungsform kann das Separatorpolymermaterial einen oder mehrere gesättigte Kohlenwasserstoffe wie z. B. Polyethylen und Polypropylen umfassen. In einer Ausführungsform kann der Separator mit einem Lösungsmittelmaterial gefüllt sein. In einer Ausführungsform kann das Lösungsmittelmaterial ein Carbonat wie z. B. Ethylencarbonat und Diethylcarbonat sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann die wiederaufladbare Batterie ein Festkörperelektrolytmaterial oder ein Gelelektrolytmaterial umfassen, welches jedes auf dem technischen Gebiet bekannte Material einschließlich Polymerzusammensetzungen, z. B. Polymere wie Polyethylenoxid (PEO) oder Polyacrylnitril, und Lithiumsalze wie eines oder mehrere von LiPF6, LiBF4 und LiClO4 wie auch Füllstoffe umfassen kann.
  • In einer Ausführungsform können die Mikrokapseln, welche das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittelspezies enthalten, innerhalb des Elektrolyten (z. B. Flüssigkeit oder Gel) der Batterie umfasst sein. In anderen Ausführungsformen können die Mikrokapseln, welche das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel enthalten, innerhalb einer oder mehrerer der Elektroden (z. B. Flüssigkeit oder Gel) der Batterie umfasst sein.
  • Beispielsweise Bezug nehmend auf 1A ist ein Schema einer beispielhaften Dünnfilm-Lithium-Ionen-Batteriezelle mit einer positiven Festkörperelektrode (der Kathode bei der Entladung) 10A gezeigt, welche sich benachbart eines Separators 14 befinden kann, der ein poröses oder gestrecktes gewebtes Polymer (z. B. Propylen und Ethylen) sein kann, der einen flüssigen Elektrolyt 12A (z. B. eine Kohlenwasserstofflösung eines Lithiumsalzes wie z. B. LiPF6) enthält, und der sich auch benachbart einer negativen Festkörperelektrode (der Anode bei der Entladung) 10B befindet und einen flüssigen Elektrolyt 12B enthält. Die Elektroden können einen Metall-Stromkollektor, z. B. 11A, 11B, umfassen, auf dem jeweils Wirtselektrodenmaterialien (z. B. eine Metalloxid-Kathode und eine Graphit-Anode) angebracht sind. Die Wirtselektrodenmaterialien können z. B. poröse Materialschichten mit einer Dicke von etwa 100 Mikrometer sein, die Partikel mit einem Durchmesser von 1 bis etwa 5 Mikrometer umfassen, welche z. B. durch ein leitfähiges Bindemittel zusammengehalten werden. Der Separator 14 kann eine Dicke aufweisen, die geringer ist als die Elektrodendicke, z. B. etwa 25 Mikrometer. Die Mikrokapseln, z. B. 16A, B, welche ein oder mehrere chemische Hemmmittel enthalten, können irgendwo innerhalb der Batteriezelle und in einer Ausführungsform zwischen den Elektroden, d. h. innerhalb des oder getrennt von dem Separator/s 14, umfasst sein und können in einer Ausführungsform helfen einen Trennungsabstand zwischen den jeweiligen Elektroden 10A, 10B aufrechtzuerhalten.
  • Bezug nehmend auf 1B wird einzusehen sein, dass in einigen Ausführungsformen eine Lithium-Ionen-Batterie mit langen einzelnen negativen und positiven Elektroden, die um einen Profilkörper gewickelt sind, um die Zelle, z. B. 10A und 10B, zu bilden, welche durch jeweilige Separatoren, z. B. 14, getrennt sind, in einem Laminatfilmgehäuse 15 beherbergt sein kann. Es können positive und negative Anschlüsse 17A, 17B vorgesehen sein, die sich aus dem Laminatfilmgehäuse hinaus erstrecken, wie auf dem technischen Gebiet bekannt.
  • In einigen Ausführungsformen kann/können das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel in dem Elektrolyt und/oder der Elektrode löslich sein. In anderen Ausführungsformen kann/können das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel organischen Phosphor enthaltende Verbindungen sein.
  • In anderen Ausführungsformen kann/können das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel in dem Elektrolyt und/oder der Elektrode unlöslich und/oder mit dem Betrieb der Batterie chemisch inkompatibel sein. In einigen Ausführungsformen kann/können das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel eines oder mehrere von Metallhydroxiden, halogenierten Verbindungen und Synergisten wie z. B. Antimontrioxid umfassen.
  • In anderen Ausführungsformen kann/können das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel Polymerisationszusatzstoffe umfassen, die eine Polymerisation von flüssigem Elektroden- und/oder Elektrolytmaterial oberhalb einer Schwellentemperatur, z. B. vor oder während Bedingungen eines thermischen Durchgehens, bewirken können. In einer Ausführungsform kann/können das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel eines oder mehrere von Furanen und Thioessigsäure-S-Phenylester umfassen.
  • In anderen Ausführungsformen kann/können das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel Polymerisationszusatzstoffe umfassen, welche eine Polymerisation von flüssigem Elektroden- und/oder Elektrolytmaterial bewirken können und beim Auslösen eines thermischen Ereignisses aus den Mikrokapseln freigesetzt werden. Das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel kann/können das thermische Ereignis hemmen (verlangsamen und/oder anhalten), z. B. durch Hemmen eines normalen elektrochemischen Betriebes nur eines Zielbereiches oder -abschnitts der Batterie, z. B. den inneren Widerstand der Batterie durch Verschließen der Poren in einem Separator erhöhen (die Polymerisation verstopft die Poren) und/oder die Folgen eines thermischen Ereignisses hemmen (z. B. Flammen auslöschen). Die Wirkung und das Resultat könnten ebenso auf die gesamte Batterie einwirken.
  • In einigen Ausführungsformen kann z. B. bei der Freisetzung eines oder mehrerer chemischer Hemmmittel, das/die eine Polymerisationsreaktion bewirkt/en, das chemische Hemmmittel z. B. ein Monomer, ein Vorpolymer wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Isocyanate sein. Es könnte eine entsprechende Schäumungswirkung auftreten, welche einen sich ausdehnenden Leerraum schafft, der den Effekt hat, Flammen oder andere mit einem thermischen Durchgeh-Ereignis verbundene Folgen auszulöschen.
  • In anderen Ausführungsformen kann/können das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel Lewis-Säuren oder -Basen umfassen, welche wirksam sein können, um Polymerisationsreaktionen in nicht-wässrigen flüssigen Elektrolytlösungen wie z. B. organische zyklische Carbonate enthaltenden einschließlich Ethylen- und/oder Propylencarbonat enthaltenden Lösungsmittel zu bewirken. Beispielsweise können zyklische Carbonate, wenn sie Lewis-Säuren oder -Basen unter moderaten Anstiegen der Temperatur ausgesetzt sind, eine Ringöffnungspolymerisationsreaktion erfahren. Außerdem kann die Freisetzung von CO2 solch eine Polymerisation begleiten und weiter zu einem thermischen Hemmeffekt (z. Flammenauslöschen) des freigesetzten chemischen Hemmmittels beitragen. Es wird einzusehen sein, dass in einigen Ausführungsformen die Lewis-Säure- oder -Basenkomponente, wenn sie innerhalb einer Mikrokapsel eingekapselt ist, inaktiv bleiben kann, bis sie beim Auslösen durch ein chemisches und/oder thermisches Ereignis aus der Mikrokugel freigesetzt wird.
  • Bezug nehmend auf die 2A und 2B können die Mikrokapseln, z. B. 20, in einigen Ausführungsformen hohl sein und eine äußere Schale 22, die aus einem Polymer gebildet ist, und einen hohlen Kern 23 umfassen. In einer Ausführungsform kann/können die Dicke der äußeren Schale 22 und/oder die Abmessungen des hohlen Kerns 23 der Mikrokapseln gesteuert sein, um das Hinausdiffundieren eines oder mehrerer innerhalb des Kerns enthaltenen chemischen Hemmmittel zu steuern, z. B. ein Hinausdiffundieren im Wesentlichen verhindern oder ein Hinausdiffundieren mit einer relativ langsamen, gesteuerten Rate über die Zeit zulassen. In einer anderen Ausführungsform können die Mikrokapselschalen außer oder alternativ zu dem Steuern einer Schalendicke z. B. Poren 22A mit einer Größe und/oder mehreren Größen aufweisen, um das Hinausdiffundieren des einen oder der mehreren chemischen Hemmmittel zu steuern. Erfindungsgemäß wird, wie nachfolgend erklärt, die Größe der Poren z. B. bei einem Auslöseereignis wie z. B. einem Anstieg der Temperatur über eine Schwellentemperatur vergrößert. Bezug nehmend auf 2B müssen die Mikrokapseln in einigen Ausführungsformen nicht kugelförmig sein, wie in 2A gezeigt, sondern können eine halbkugelförmige, asymmetrische oder längliche Form aufweisen. In einer anderen Ausführungsform können die Mikrokapseln eine polygonale Form aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen können die Eigenschaften der Schale und/oder der Poren ausgeführt sein, um sich zu ändern, wenn sie einem Auslöseereignis wie dem Vorhandensein von äußeren Chemikalien ausgesetzt sind, die anzeigen, dass innerhalb der Batterie ein elektrochemisch getriebenes thermisches Ereignis stattfinden wird oder dies soeben der Fall ist. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann z. B. die Größe der Poren bei einem Temperaturanstieg über eine Schwelle zunehmen und dadurch eine relativ schnelle Freisetzung des einen oder der mehreren chemischen Hemmmittel über der Temperaturschwelle zulassen, während ein Hinausdiffundieren unter einer Temperaturschwelle im Wesentlichen verhindert wird.
  • In anderen Ausführungsformen kann der Polymertyp der Schale z. B. mit einer vorbestimmten Glasübergangstemperatur (Tg) und/oder einer Schalendicke gewählt, z. B. vorgesehen sein, sodass sich die Schale bei einem Anstieg einer Temperatur über eine Schwelle teilweise oder vollständig öffnen kann und/oder die Größe der Poren zunehmen kann, sodass eine relativ schnelle Freisetzung des einen oder der mehreren chemischen Hemmmittel stattfindet.
  • In einigen Ausführungsformen können die hohlen Polymer-Mikrokapseln einen Außendurchmesser im Bereich von etwa 0,1 Mikrometer bis etwa 1000 Mikrometer aufweisen. In anderen Ausführungsformen können die hohlen Mikrokapseln eine Schalendicke im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 500 nm aufweisen. In noch anderen Ausführungsformen können die hohlen Mikrokapseln eine Porengröße in der Schale im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 100 nm aufweisen.
  • Nunmehr Bezug nehmend auf 3 können in noch anderen Ausführungsformen der Außendurchmesser und die Form der Mikrokugeln, z. B. 26A, 26B, gewählt und positioniert sein, sodass sie den zusätzlichen Effekt haben, eine vorbestimmte Trennung zwischen Komponenten einer Batterie oder eines Superkondensators wie z. B. den Batterieelektroden 28A, 28B oder den Separatorschichten 24 von Superkondensator-Separatoren aufrechtzuerhalten.
  • In einigen Ausführungsformen kann/können das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel innerhalb der hohlen Polymer-Mikrokapseln eingebaut werden, indem zugelassen wird, dass das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel in den hohlen Kernabschnitt der Mikrokapseln diffundiert/en. In einer Ausführungsform können die Mikrokapseln anfänglich mit einer relativ größeren Porengröße (oder einer temporär in der Schale gebildeten Öffnung) gebildet sein, um eine Diffusion des einen oder der mehreren chemischen Hemmmittel in den hohlen Abschnitt der Mikrokapsel zuzulassen, gefolgt von nachfolgenden weiteren Polymervernetzungsreaktionen (z. B. eine weitere radikalische Polymerisation durch die Einwirkung von Energie und/oder Chemikalien, die eine weitere Polymervernetzung einleitet/n), um die Poren zu verengen und/oder zu verschließen, um das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel innerhalb der Mikrokapsel abzudichten.
  • In anderen Ausführungsformen kann/können das eine oder die mehreren chemischen Hemmmittel innerhalb der hohlen Polymermikrokapseln eingebaut werden, indem anschließend an das Abdichten eines temporär gebildeten Lochs durch weiteres Polymervernetzen und/oder teilweises Schmelzen der Mikrokapseln (z. B. über die Glasübergangstemperatur Tg) ein Einspritzen mit einem Mikroinjektor erfolgt.
  • Die Mikrokapseln mit einem hohlen Kern können mithilfe einer Vielfalt von Prozessen gebildet werden und aus einer Vielfalt von Polymeren gebildet werden. In einigen Ausführungsformen können die Polymermikrokapseln durch oberflächenbegrenzte freie radikalische Polymerisation gebildet werden, wie in der Druckschrift US 6 720 007 B2 behandelt. In einigen Ausführungsformen kann z. B. eine massive Formvorlage (Kern), z. B. Siliziumoxid-Mikrokugeln verwendet werden, um Polymerkeime auf die Formvorlage aufzupolymerisieren und eine radikalische Polymerisation zu bewirken, um eine Polymerschale auf der Formvorlage zu bilden, gefolgt von dem Auflösen der Formvorlage, sodass eine Polymermikrokapsel (Mikrokugel) mit einem hohlen Kern zurückbleibt.
  • In einigen Ausführungsformen kann die hohle Polymermikrokapsel ein oder mehrere Polymere umfassen, welche/s aus der Polymerisation eines oder mehrerer Monomere resultiert/en, welche/s aus der Gruppe gewählt ist/ sind, die aus Acrylnitril, Styrol, Benzyl-Methacrylat, Phenyl-Methacrylat, Ethyl-Methacrylat, Divinylbenzol, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, p-Methylstyrol, Acrylamid, Methacrylamid, Methacrylnitril, Hydroxypropylmethacrylat, Methoxystyrol, N-Acrylglycinamid und N-Methacrylylglycinamid besteht.
  • In anderen Ausführungsformen kann die hohle Polymermikrokapsel zusätzlich oder alternativ ein Copolymer (statistisch oder Block) umfassen, welches aus der Gruppe gewählt ist, die aus Styrol-PMMA, Benzylmethacrylat-PMMA, Styrol-PHEMA, Styrol-PEMA, Styrolmethacrylat und Styrolbutylacrylat besteht.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Typ von Polymervernetzung im Ausmaß und Typ variiert werden, um einen erwünschten Grad mechanischer und chemischer Robustheit zu erzielen, um beispielsweise ein ausgewähltes Verhalten bei einer ausgewählten Temperatur (z. B. einer Glasübergangstemperatur Tg) zu erreichen. In einer Ausführungsform kann der Typ der Polymervernetzung (z. B. Urethan- vs. Esterbindungen) verändert werden, um ein gewünschtes Verhalten der Mikrokapseln zu erreichen (z. B. die Porengröße und/oder die Schalenöffnung bei einer ausgewählten Temperatur zu verändern. In anderen Ausführungsformen können die Mikrokapseln z. B. Polyolefin-Pfropf-PEG (Polyethylenglykol)-Copolymere umfassen, wobei das Copolymer auf die Mikrokapsel-Formvorlagen aufpolymerisiert werden können, gefolgt von einer radikalischen Polymerisation.
  • Bezug nehmend auf 4 ist ein beispielhafter Prozessfluss eines Verfahrens in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. In Schritt 401 wird eine Mikrokapsel in einer Fahrzeugbatterie vorgesehen, welche ein chemisches Hemmmittel für ein thermisches Ereignis enthält. In Schritt 403 bewirkt ein thermischer und/oder chemischer Auslöser eine relativ schnelle Freisetzung des chemischen Hemmmittels für ein thermisches Ereignis innerhalb der Batterie. In Schritt 405 wird ein unerwünschter Temperaturanstieg innerhalb der Batterie gehemmt. In Schritt 407 kann die Batterie eine gewisse Funktionsfähigkeit aufrechterhalten, um das Fahrzeug zu einer Fahrzeugraststätte zu bewegen.
  • Nunmehr Bezug nehmend auf 5 kann eine Ausführungsform eine wiederaufladbare Ladungsspeichervorrichtung mit einer positiven Elektrode 50A und einer negativen Elektrode 50B mit einem Separator 54 dazwischen umfassen. Jedes von der positiven Elektrode 50A, der negativen Elektrode 50B und/oder dem Separator 54 kann eine Vielzahl verschiedener Arten von Füllstoffen einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Mikrokugeln 56, die massiv oder hohl sein und jedes beliebige der in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Materialien umfassen können, Formgedächtnispolymere 51 oder andere Füllstoffe wie z. B. Partikel oder Agglomerationen 52 umfassen. Die Füllstoffe 51, 52, 56 können aufgebaut und eingerichtet sein, um bei einem Auslöseereignis aktiv zu werden oder Stoffe freizusetzen oder die Form zu ändern, um den Abstand zwischen der positiven Elektrode 50A und der negativen Elektrode 50B zu vergrößern, und/oder ein chemisches Hemmmittel freizusetzen oder zu aktivieren und/oder elektrisch isolierende Füllstoffe freizusetzen oder zu aktivieren, um die Stromdichte in der Zelle zu reduzieren. Die Füllstoffe 51, 52, 56 können derart aufgebaut und eingerichtet sein, dass bei einem Auslöseereignis der Abstand zwischen der positiven Elektrode 50A und der negativen Elektrode 50B vergrößert wird. Dies kann bewerkstelligt werden, indem das Volumen oder die Dicke des Separators 54 vergrößert wird, sodass sich in einer Ausführungsform die Füllstoffe 51, 52, 56 in dem Separator ausdehnen können, oder indem das Volumen oder die Dicke einer oder mehrerer von der positiven Elektrode 50A oder der negativen Elektrode 50B reduziert wird, sodass in einer Ausführungsform die Füllstoffe 51, 52, 56 in zumindest einer der Elektroden 50A, 50B schrumpfen, zusammengedrückt werden oder zusammenklappen oder sonst wie die Form ändern.
  • Nunmehr Bezug nehmend auf 6 ist eine Ausführungsform ein Verfahren, welches umfasst, dass eine Batterie vorgesehen wird 600, welche eine positive Elektrode und eine negative Elektrode und einen Separator dazwischen umfasst, und in Ansprechen auf ein Auslöseereignis eine (passive) Korrekturmaßnahme stattfindet, um die Temperatur der Batterie zu reduzieren oder die Stromdichte in der Batterie zu reduzieren, indem (1) der Abstand zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode vergrößert wird und/oder (2) ein chemisches Hemmmittel freigesetzt oder aktiviert wird und/oder (3) elektrisch isolierende Fasern freigesetzt oder aktiviert werden 602, um die Stromdichte in der Batterie zu reduzieren.

Claims (6)

  1. Wiederaufladbare Ladungsspeichervorrichtung, umfassend: eine Mikrokapsel (20), welche innerhalb der wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung angeordnet ist; und eine chemische Spezies thermischen Hemmmittels, welche innerhalb der Mikrokapsel (20) enthalten ist, wobei die Mikrokapsel (20) eingerichtet ist, um die chemische Spezies freizusetzen, sobald sie einem Auslöseereignis während eines instabilen Anstiegs der Temperatur der Ladungsspeichervorrichtung ausgesetzt ist, wobei die Mikrokapsel (20) eine Polymerschale (22) und einen Kern (23), der die chemische Spezies enthält, umfasst, und wobei die Polymerschale (22) Poren (22A) umfasst, welche mit dem Kern (23) kommunizieren, und wobei die Größe der Poren (22A) bei einem Temperaturanstieg über eine Schwellentemperatur zunimmt, um die chemische Spezies freizusetzen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ladungsspeichervorrichtung eine Lithium-Ionen-Batterie umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die chemische Spezies aus der Gruppe gewählt ist, welche aus Metallhydroxiden, halogenierten Verbindungen, Synergisten und Antimontrioxid besteht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die chemische Spezies einen Polymerisationsinitiator umfasst.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Polymerisationsinitiator aus der Gruppe gewählt ist, welche aus einem Furan, Thioessigsäure-S-Phenylester, einer Lewis-Säure und einer Lewis-Base besteht.
  6. Verfahren zum Vermeiden oder Verhindern eines thermischen Durchgehens in einer wiederaufladbaren Ladungsspeichervorrichtung, umfassend, dass: eine Mikrokapsel (20) vorgesehen wird, welche innerhalb der Ladungsspeichervorrichtung angeordnet ist und welche eine Polymerschale (22) und einen Kern (23) umfasst; wobei der Kern (23) der Mikrokapsel (20) eine chemische Spezies thermischen Hemmmittels enthält; und die chemische Spezies aus der Mikrokapsel (20) freigesetzt wird, sobald sie einem Auslöseereignis während eines unerwünschten Anstiegs der Temperatur der Ladungsspeichervorrichtung ausgesetzt ist; wobei die Polymerschale (22) Poren (22A) umfasst, welche mit dem Kern (23) kommunizieren; und wobei die Größe der Poren (22A) bei einem Temperaturanstieg über eine Schwellentemperatur zunimmt, um die chemische Spezies freizusetzen.
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Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8679680B2 (en) 2011-06-03 2014-03-25 GM Global Technology Operations LLC Mitigation of mechanical degradation in lithium battery materials using biconcave electrode particles
US9397341B2 (en) * 2012-10-10 2016-07-19 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Printed energy storage device
US9164281B2 (en) 2013-03-15 2015-10-20 Honda Motor Co., Ltd. Volumetric heads-up display with dynamic focal plane
CN104769744B (zh) * 2013-09-17 2017-09-08 株式会社Lg化学 具有改善的热稳定性的隔膜以及包含其的二次电池
US9865854B2 (en) 2013-09-30 2018-01-09 GM Global Technology Operations LLC Lithium ion battery separators and electrodes
US9853267B2 (en) 2014-02-03 2017-12-26 Ursatech Ltd. Intumescent battery housing
US9089726B1 (en) 2014-05-16 2015-07-28 Pyrophobic Systems, Ltd. Passthrough firestops
CN104466186B (zh) * 2014-11-17 2017-02-22 深圳市振华新材料股份有限公司 电池用微胶囊和正极材料及其制法和应用
US10704751B2 (en) 2014-11-26 2020-07-07 Ursatech Ltd. Downlight firestop
US9803845B2 (en) 2014-11-26 2017-10-31 Ursatech Ltd. Downlight firestop
US9797563B2 (en) 2014-11-26 2017-10-24 Ursatech Ltd. Downlight firestop
US10243188B2 (en) 2015-06-09 2019-03-26 GM Global Technology Operations LLC Separator for lithium-based batteries
US10243241B2 (en) 2015-12-01 2019-03-26 GM Global Technology Operations LLC Lithium ion battery with transition metal ion traps
DE102016210562A1 (de) * 2016-06-14 2017-12-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur erhöhung der sicherheit in lithiumionen-batterien und lithiumionen-batterie mit erhöhter sicherheit
US10008749B2 (en) 2016-06-19 2018-06-26 GM Global Technology Operations LLC Lithium ion battery
US10050313B2 (en) 2016-06-19 2018-08-14 GM Global Technology Operations LLC Lithium ion battery
US10056590B2 (en) 2016-08-31 2018-08-21 GM Global Technology Operations LLC Methods of making separators for lithium ion batteries
EP3293801A1 (de) * 2016-09-12 2018-03-14 Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG Elektrode mit verbessertem sicherheitsverhalten und batteriezelle damit
KR102370998B1 (ko) * 2017-05-11 2022-03-04 기아 주식회사 소화 입자가 코팅된 분리막을 포함하는 리튬이온전지
US10741812B2 (en) 2017-06-19 2020-08-11 GM Global Technology Operations LLC Acid-scavenging functional separators for power performance of lithium ion electrochemical cells
US10581117B2 (en) 2017-07-07 2020-03-03 GM Global Technology Operations LLC Iron ion trapping van der Waals gripper additives for electrolyte systems in lithium-ion batteries
US10581119B2 (en) 2017-07-07 2020-03-03 GM Global Technology Operations LLC Polymeric ion traps for suppressing or minimizing transition metal ions and dendrite formation or growth in lithium-ion batteries
US10418668B2 (en) 2017-07-07 2019-09-17 GM Global Technology Operations LLC Electrolyte system including complexing agent to suppress or minimize metal contaminants and dendrite formation in lithium ion batteries
US10505162B2 (en) * 2017-10-05 2019-12-10 Analog Devices, Inc. Battery housing
US10680222B2 (en) 2017-12-19 2020-06-09 GM Global Technology Operations LLC Method of making thermally-stable composite separators for lithium batteries
DE102018211316A1 (de) * 2018-07-09 2020-01-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher
CN109873108A (zh) * 2019-03-12 2019-06-11 芜湖天弋能源科技有限公司 一种锂离子电池阻燃隔膜及其制备方法
DE102019107175A1 (de) * 2019-03-20 2020-09-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Erhöhung einer Sicherheit beim Betreiben einer Batteriezelle sowie Batteriezelle
CN111916661A (zh) * 2019-05-09 2020-11-10 比亚迪股份有限公司 锂离子电池阻燃材料及其制备方法、锂离子电池正极、负极、隔膜、锂离子电池及电池模组
US20200403201A1 (en) * 2019-06-21 2020-12-24 All Cell Technologies, Llc Apparatus and method for thermal runaway propagation prevention
US11794043B2 (en) 2019-12-10 2023-10-24 Ursatech Ltd. Ceiling fixture firestop
TWI715406B (zh) 2020-01-06 2021-01-01 財團法人工業技術研究院 電池安全裝置
CN113451664B (zh) * 2020-03-24 2023-01-24 东营市海科新源化工有限责任公司 一种热致激发主动安全机制阻燃微胶囊及其制备方法、锂离子电池
CN111463509B (zh) * 2020-03-31 2021-07-16 珠海冠宇电池股份有限公司 一种功能材料和含有该功能材料的二次电池
US11599170B2 (en) * 2020-06-01 2023-03-07 Dell Products L.P. Management of a thermally regulated structure of an information handling system
KR20220033813A (ko) * 2020-09-10 2022-03-17 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬-황 이차전지용 캡슐 및 이를 포함하는 리튬-황 이차전지
DE102020126742A1 (de) 2020-10-12 2022-04-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriemodul mit Lithiummetallanode
CN112332021A (zh) * 2020-11-03 2021-02-05 贵州梅岭电源有限公司 一种避免锂离子电池热失控的方法
CN112332030A (zh) * 2020-11-03 2021-02-05 贵州梅岭电源有限公司 一种提升锂离子电池安全性的方法
CN112332022B (zh) * 2020-11-03 2022-09-20 贵州梅岭电源有限公司 一种多孔生蛭石片及其在锂离子电池中的应用方法
CN114597348B (zh) 2020-12-02 2024-06-11 通用汽车环球科技运作有限责任公司 通过轧制制得电极的制造方法
DE102021202426A1 (de) 2021-03-12 2022-09-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Energiespeicher und Kraftfahrzeug
CN113690404A (zh) * 2021-08-02 2021-11-23 惠州锂威电子科技有限公司 一种发泡涂层、极片以及锂离子电池
WO2023023999A1 (zh) * 2021-08-26 2023-03-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 液囊、电池单体、电池和用电装置
CN113871707B (zh) * 2021-09-23 2024-08-06 蜂巢能源科技有限公司 一种固态电解质及其制备方法和用途
US12090862B2 (en) 2022-09-16 2024-09-17 GM Global Technology Operations LLC Intelligent vehicle systems and control logic for automated thermal event mitigation during vehicle towing
WO2024114446A1 (zh) * 2022-11-30 2024-06-06 广东美的制冷设备有限公司 液冷板、液冷系统及电池包
CN116742278B (zh) * 2023-08-14 2023-10-24 中材锂膜(宜宾)有限公司 隔离膜及其制备方法、应用该隔离膜的电化学电池、用电装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5714277A (en) * 1993-03-30 1998-02-03 Canon Kabushiki Kaisha Secondary battery

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4075400A (en) * 1977-02-04 1978-02-21 Fritts David H Over temperature battery deactivation system
JPH01161671A (ja) * 1987-12-17 1989-06-26 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解液電池
JP3536534B2 (ja) * 1995-05-23 2004-06-14 株式会社デンソー 非水電解液二次電池
CA2156800C (en) 1995-08-23 2003-04-29 Huanyu Mao Polymerizable aromatic additives for overcharge protection in non-aqueous rechargeable lithium batteries
JPH10270084A (ja) * 1997-03-27 1998-10-09 Seiko Instr Inc 非水電解質二次電池
US6455200B1 (en) 1999-09-02 2002-09-24 Illinois Institute Of Technology Flame-retardant additive for li-ion batteries
US6432586B1 (en) 2000-04-10 2002-08-13 Celgard Inc. Separator for a high energy rechargeable lithium battery
WO2002041987A2 (en) 2000-10-25 2002-05-30 Tufts University Polymeric microspheres
US7026074B2 (en) 2002-02-15 2006-04-11 The University Of Chicago Lithium ion battery with improved safety
US20040091772A1 (en) * 2002-06-20 2004-05-13 Boris Ravdel Lithium-ion battery electrolytes with improved thermal stability
US7108914B2 (en) * 2002-07-15 2006-09-19 Motorola, Inc. Self-healing polymer compositions
US20040086782A1 (en) 2002-11-01 2004-05-06 Celgard Inc. Explosion-proof separator for Li-ion secondary batteries
KR20050096401A (ko) 2004-03-30 2005-10-06 삼성에스디아이 주식회사 리튬 전지용 전해질 및 그를 포함하는 리튬 전지
US20060000569A1 (en) 2004-07-02 2006-01-05 Anna Kron Microspheres
WO2007008006A1 (en) * 2005-07-13 2007-01-18 Lg Chem, Ltd. Lithium secondary battery containing capsule for controlled-release of additives
US8309240B1 (en) * 2009-02-28 2012-11-13 Hrl Laboratories, Llc Encapsulated fire-retardant materials to improve battery safety

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5714277A (en) * 1993-03-30 1998-02-03 Canon Kabushiki Kaisha Secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
CN103138016B (zh) 2015-08-19
DE102012221761A1 (de) 2013-06-06
CN103138016A (zh) 2013-06-05
US20130143076A1 (en) 2013-06-06
US8951654B2 (en) 2015-02-10

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Yim et al. Self-extinguishing lithium ion batteries based on internally embedded fire-extinguishing microcapsules with temperature-responsiveness
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