DE102013208135A1 - Battery with overcharge protection - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie, welche eine Batteriezelle (10) und ein Hartschalenbatteriezellengehäuse (20) mit einem Innenraum (21) zur Aufnahme der Batteriezelle (10) umfasst. Um die Ausschussrate zu verringern und die Sicherheit zu erhöhen, weist die Batteriezelle (10) mindestens einen Stromableiter auf, welcher mit einer Sicherung (11) zum Unterbrechen eines Kurzschlussstroms versehen ist, wobei zwischen der Batteriezelle (10) und einer, den Innenraum (21) umgrenzenden Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) ein Isolationsmittel (30) zum elektrischen Isolieren der Batteriezelle (10) von dem Hartschalenbatteriezellengehäuse (20) vorgesehen ist und wobei die Batterie (1) ein Lichtbogenlöschmittel (12) zum Löschen eines Lichtbogens umfasst. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine für eine derartige Batterie (1) geeignete Batteriezellensicherung (11) sowie ein für eine derartige Batterie (1) geeignetes Hartschalenbatteriezellengehäuse (20).The present invention relates to a battery comprising a battery cell (10) and a hard shell battery cell housing (20) with an interior (21) for receiving the battery cell (10). In order to reduce the reject rate and increase safety, the battery cell (10) has at least one current conductor, which is provided with a fuse (11) for interrupting a short-circuit current, between the battery cell (10) and one, the interior (21 insulating wall (30) for electrically insulating the battery cell (10) from the hard shell battery cell housing (20), and wherein the battery (1) comprises an arc extinguishing means (12) for extinguishing an electric arc. Moreover, the invention relates to a battery cell fuse (11) suitable for such a battery (1) and to a hard-shell battery cell housing (20) suitable for such a battery (1).

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Description

Stand der TechnikState of the art

An Lithium-Ionen-Batteriezellen werden zur Zulassung zum Transport und zum Einsatz in Kraftfahrzeugen diverse Tests durchgeführt. Unter anderem werden auch so genannte Abuse-Tests durchgeführt, mit welchen das Verhalten der Zellen unter Extremsituationen beurteilt wird.Various tests are carried out on lithium-ion battery cells for approval for transport and use in motor vehicles. Among other things, so-called Abuse tests are performed, with which the behavior of the cells is assessed in extreme situations.

Um Folgen einiger Abuse-Tests abzuschwächen, sind Mechanismen bekannt, welche in Extremsituationen den Stromfluss in die Zelle unterbrechen.In order to mitigate consequences of some Abuse tests, mechanisms are known which interrupt the current flow into the cell in extreme situations.

Die Druckschrift US 2011/0183192 A1 beschreibt ein Hartschalenbatteriezellengehäuse mit einer darauf ausgebildeten Oxidschicht und einer auf der Oxidschicht ausgebildeten, farbigen Versiegelungsschicht.The publication US 2011/0183192 A1 describes a hard shell battery cell housing having an oxide layer formed thereon and a colored sealing layer formed on the oxide layer.

Die Druckschrift US 3,166,656 beschreibt eine Sicherungspatrone mit einem Löschmittelkern, welcher ein Bindemittel umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Melaminharzen, Silikonharzen, Calciumsulfat und Mischungen davon.The publication US 3,166,656 describes a fuse cartridge having an extinguishing agent core comprising a binder selected from the group consisting of melamine resins, silicone resins, calcium sulfate, and mixtures thereof.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der Erfindung ist eine Batterie, welche eine Batteriezelle und ein Hartschalenbatteriezellengehäuse mit einem Innenraum zur Aufnahme der Batteriezelle umfasst. Dabei weist die Batteriezelle mindestens einen Stromableiter auf, welcher mit einer Sicherung zum Unterbrechen eines Kurzschlussstroms versehen ist. Zwischen der Batteriezelle und einer, den Innenraum umgrenzenden Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses ist dabei ein Isolationsmittel zum elektrischen Isolieren der Batteriezelle von dem Hartschalenbatteriezellengehäuse vorgesehen. Zudem umfasst die Batterie (mindestens) ein Lichtbogenlöschmittel zum Löschen eines Lichtbogens.The invention relates to a battery comprising a battery cell and a hard shell battery cell housing having an interior for receiving the battery cell. In this case, the battery cell has at least one current conductor, which is provided with a fuse for interrupting a short-circuit current. In this case, an insulating means for electrically insulating the battery cell from the hard shell battery cell housing is provided between the battery cell and an inner wall of the hard shell battery cell housing bounding the interior space. In addition, the battery comprises (at least) an arc extinguishing means for extinguishing an arc.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine für eine derartige Batterie geeignete Batteriezellensicherung sowie ein für eine derartige Batterie geeignetes Hartschalenbatteriezellengehäuse.Moreover, the invention relates to a battery cell fuse suitable for such a battery as well as to a hard-shell battery cell housing suitable for such a battery.

Durch die erfindungsgemäße Batterie, die erfindungsgemäße Batteriesicherung und das erfindungsgemäße Hartschalenbatteriezellengehäuse kann vorteilhafterweise eine Batteriezelle in Extremsituationen besser geschützt werden. Durch die Sicherung kann dabei das Risiko eines Kurzschlusses deutlich verringert werden. Durch das Isolationsmittel und das Lichtbogenlöschmittel kann zudem das Risiko von Lichtbögen innerhalb des Gehäuses deutlich reduziert. Dies kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass das Isolationsmittel die Batteriezelle von der den Innenraum begrenzenden Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuse elektrisch isoliert und auf diese Weise die Ausbildung von Lichtbögen zwischen der Batteriezelle, beispielsweise der Anode und/oder der Kathode beziehungsweise dem Zellwickel (Jelly-Roll) einerseits und dem Gehäuse andererseits behindert oder sogar verhindert. Falls dennoch, im Fall einer äußerst extremen Situation ein Lichtbogen auftreten sollte, kann dieser durch das Lichtbogenlöschmittel gelöscht werden. Insgesamt kann so vorteilhafterweise nicht nur die Ausschussrate bei der Zulassung der Batterie, sondern zudem auch die Sicherheit der Batterie in sonstigen Extremsituationen deutlich verbessert werden. Besonders vorteilhaft können derartige Batterien in großen Batteriesystemen eingesetzt werden, in denen eine Vielzahl von Batteriezellen, insbesondere zum Erreichen hoher Voltzahlen, beispielsweise von 400 V, miteinander verschaltet sind, da sie – beispielsweise auch bei hohen Spannungdiffenrenzen noch – eine Lichtbogenbildung und einen damit verbundenen Temperaturanstieg unterdrücken oder gar verhindern können und dadurch die Sicherheit erhöhen können.The battery according to the invention, the battery fuse according to the invention and the hard-shell battery cell housing according to the invention can advantageously better protect a battery cell in extreme situations. The fuse can significantly reduce the risk of a short circuit. The insulation means and the arc extinguishing agent can also significantly reduce the risk of electric arcs within the housing. This can be achieved, in particular, in that the insulating means electrically isolates the battery cell from the inner wall of the hard-shell battery cell housing bounding the inner space and thus forms arcs between the battery cell, for example the anode and / or the cathode or the cell winding (jelly-roll). on the one hand and the housing on the other hindered or even prevented. If, nevertheless, in the case of a very extreme situation, an arc should occur, it can be extinguished by the arc extinguishing agent. Overall, not only the reject rate in the approval of the battery, but also the safety of the battery can be significantly improved in other extreme situations so advantageously. Such batteries can be used particularly advantageously in large battery systems in which a multiplicity of battery cells, in particular for achieving high voltages, for example 400 V, are connected to one another since, for example, even at high voltage deviations, arcing and an associated increase in temperature occur be able to suppress or even prevent it, thereby increasing safety.

Das Lichtbogenlöschmittel kann insbesondere ein Melamin-basiertes Material und/oder einen Silikonkautschuk umfassen. Beide Materialklassen weisen gegenüber hohen, bei der Ausbildung von Lichtbögen entstehenden Temperaturen eine hohe Stabilität auf und gute Lichtbogenlöschungseigenschaften (englisch: Arc Extinguishing Properties) auf, die ein Löschen eines entstehenden Lichtbogens bewirken können, indem sie beispielsweise schmelzen und/oder sich ausdehnen.The arc extinguishing agent may in particular comprise a melamine-based material and / or a silicone rubber. Both classes of materials have high stability compared with high temperatures resulting from the formation of arcs and good arc extinguishing properties (English: Arc Extinguishing Properties), which can cause a deletion of a resulting arc, for example by melting and / or expand.

Melamin-basierte Materialien bieten zudem den Vorteil, dass diese bei der Zersetzung bei hohen Temperaturen nicht-ionisierbare Gase bilden, die sehr gute Lichtbogenlöschungseigenschaften bewirken können.Melamine-based materials also have the advantage that they form non-ionizable gases when decomposed at high temperatures, which can cause very good arc extinguishing properties.

Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst das Lichtbogenlöschmittel ein Melamin-basiertes Material. Insbesondere kann das Lichtbogenlöschmittel ein Melamin-basiertes Polymer umfassen.In one embodiment, the arc quenching agent comprises a melamine-based material. In particular, the arc quenching agent may comprise a melamine-based polymer.

Bei Silikonkautschuken kann hingegen vorteilhafterweise die mechanische Festigkeit und Robustheit sehr gut eingestellt werden.With silicone rubbers, on the other hand, advantageously the mechanical strength and robustness can be set very well.

Im Rahmen einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst das Lichtbogenlöschmittel einen Silikonkautschuk. So können vorteilhafterweise einerseits eine gute Lichtbogenlöschung und andererseits gute Materialeigenschaften erzielt werden.In the context of a further alternative or additional embodiment, the arc extinguishing agent comprises a silicone rubber. Thus, on the one hand, good arc extinction and, on the other hand, good material properties can be achieved.

Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung weist das Lichtbogenlöschmittel eine innere Schicht und eine äußere Schicht auf. Insbesondere kann dabei die äußere Schicht des Lichtbogenlöschmittels die innere Schicht des Lichtbogenlöschmittels ummanteln. Die innere Schicht des Lichtbogenlöschmittels kann dabei insbesondere aus einem Melamin-basierten Material, insbesondere Polymer, ausgebildet sein. Die äußere Schicht des Lichtbogenlöschmittels kann dabei beispielsweise aus einem Silikonkautschuk ausgebildet sein. So können vorteilhafterweise die sehr guten Lichtbogenlöschungseigenschaften von Melamin-basierten Materialien mit der sehr gut einzustellbaren, mechanischen Festigkeit und Robustheit von Silikonkautschuken verbunden werden. Dadurch, dass die äußere Schicht aus Silikonkautschuk ausgebildet und somit elastisch ist, kann zudem vorteilhafterweise bewirkt werden, dass aus Melamin-basierten Material entstehendes Lichtbogen löschendes Gas am Lichtbogen-Entstehungsort gehalten wird und dadurch seine Lichtbogen löschende Wirkung noch besser entfalten kann.As part of a special embodiment, the arc extinguishing agent has an inner layer and an outer layer. In particular, the outer layer of the arc extinguishing agent can encase the inner layer of the arc extinguishing agent. The inner layer of the arc extinguishing agent can be formed in particular from a melamine-based material, in particular polymer. The outer layer of the arc extinguishing agent may be formed, for example, of a silicone rubber. Thus, advantageously, the very good arc extinguishing properties of melamine-based materials can be combined with the very well tunable, mechanical strength and robustness of silicone rubbers. By virtue of the fact that the outer layer is made of silicone rubber and thus elastic, it can also advantageously be ensured that arc-extinguishing gas arising from melamine-based material is held at the place where the arc originates, thereby enabling its arc-extinguishing effect to develop even better.

Im Rahmen einer anderen speziellen Ausgestaltung ist das Lichtbogenlöschmittel ein Melaminharz-Silikonkautschuk-Copolymer oder ein Melaminharz-Silikonkautschuk-Polymerblend. So können die Vorteile der beiden Stoffklassen vorteilhafterweise in einem Material vereint werden.In another specific embodiment, the arc quenching agent is a melamine resin-silicone rubber copolymer or a melamine resin-silicone rubber-polymer blend. Thus, the advantages of the two classes can be advantageously combined in one material.

Grundsätzlich kann die Batterie sowohl ein Lichtbogenlöschmittel als auch mehrere Lichtbogenlöschmittel aufweisen.In principle, the battery can have both an arc extinguishing agent and a plurality of arc extinguishing agents.

Im Rahmen einer Ausführungsform ist die Sicherung mit einem Lichtbogenlöschmittel zum Löschen eines Lichtbogens ausgestattet. So kann vorteilhafterweise im Fall eines Auslösens der Sicherung, die Bildung eines Lichtbogens zwischen den Enden der ausgelösten Sicherung verhindert werden.In one embodiment, the fuse is equipped with an arc extinguishing means for extinguishing an arc. Thus, advantageously, in the case of triggering the fuse, the formation of an arc between the ends of the triggered fuse can be prevented.

Das Lichtbogenlöschmittel der Sicherung kann dabei beispielsweise wie vorstehend beschrieben ausgestaltet sein. Zum Beispiel kann die Sicherung mit dem Lichtbogenlöschmittel, insbesondere vollständig, ummantelt sein. Beispielsweise kann die innere Schicht des Lichtbogenlöschmittels, insbesondere direkt, auf der Sicherung aufgebracht ist.The arc extinguishing means of the fuse can be designed, for example, as described above. For example, the fuse may be sheathed with the arc extinguishing agent, in particular completely. For example, the inner layer of the arc extinguishing agent, in particular directly, is applied to the fuse.

Der mit der Sicherung ausgestattete Stromableiter kann beispielsweise aus Aluminium ausgebildet und/oder der Kathodenstromableiter der Batteriezelle, sein.The current-carrying conductor equipped with the fuse can be made of aluminum, for example, and / or the cathode current collector of the battery cell.

Die Sicherung kann beispielsweise aus Aluminium und/oder dem Material des damit ausgestatten Stromableiters ausgebildet sein.The fuse may be formed, for example, of aluminum and / or the material of the thus equipped Stromableiters.

Durch das Isolationsmittel in Form einer Art von Innenisolierung kann vorteilhafterweise eine Bildung von Lichtbögen zwischen der Batteriezelle, insbesondere der Anode beziehungsweise dem Zellwickel, reduziert oder gar verhindert werden.The insulating means in the form of a type of inner insulation can advantageously be used to reduce or even prevent the formation of arcs between the battery cell, in particular the anode or the cell winding.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Isolationsmittel eine auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses ausgebildete Isolationsschicht aus einem elektrisch isolierenden Material. Die auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses ausgebildete Isolationsschicht kann insbesondere eine, beispielsweise durch anodische Oxidation hergestellte, zum Beispiel eloxierte, Oxidschicht oder eine Pulverbeschichtung sein.In the context of a further embodiment, the insulating means comprises an insulating layer of an electrically insulating material formed on the inner wall of the hard-shell battery cell housing. The insulation layer formed on the inner wall of the hard-shell battery cell housing may in particular be an oxide layer, for example anodized, produced by anodic oxidation, for example, or a powder coating.

Beispielsweise kann die Isolationsschicht durch Eloxieren beziehungsweise Anodisieren, also Oxidieren, des Hartschalenbatteriezellengehäuses, insbesondere eines Gehäusegrundkörpers des Hartschalenbatteriezellengehäuses, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt werden. Das Eloxieren beziehungsweise Anodisieren des Hartschalenbatteriezellengehäuses kann beispielsweise in wässrigen Elektrolyten durchgeführt werden. Abhängig von den Reaktionsbedingungen, dem verwendeten Elektrolyt oder den Additiven ist die dabei entstehende Oxidschicht, beispielsweise Aluminiumoxidschicht, porös (englisch: Porous Oxides) oder nicht-porös beziehungsweise dicht (englisch: Barrier Oxides). Auch die Härte der Oxidschicht, beispielsweise Aluminiumoxidschicht, kann dabei über die Reaktionsbedingungen kontrolliert werden.For example, the insulating layer can be produced by anodizing or anodizing, ie oxidizing, the hard-shell battery cell housing, in particular a housing base body of the hard-shell battery cell housing, for example made of aluminum. The anodizing or anodizing of the hard shell battery cell housing can be carried out, for example, in aqueous electrolytes. Depending on the reaction conditions, the electrolyte used or the additives, the resulting oxide layer, such as aluminum oxide layer, porous (English: Porous Oxides) or non-porous or dense (English: Barrier Oxides). The hardness of the oxide layer, for example aluminum oxide layer, can also be controlled by the reaction conditions.

Es ist jedoch ebenso möglich die Innenwandung beziehungsweise Innenseite des Hartschalenbatteriezellengehäuses, insbesondere eines Gehäusegrundkörpers des Hartschalenbatteriezellengehäuses, mit einer Pulverbeschichtung zu versehen. Beim Pulverbeschichten kann das Hartschalenbatteriezellengehäuse, insbesondere ein Gehäusegrundkörper des Hartschalenbatteriezellengehäuses, insbesondere elektrostatisch aufgeladen und zum Beispiel mit einem Epoxid- und/oder Polyesterharz beschichtet werden.However, it is also possible to provide the inner wall or inner side of the hard shell battery cell housing, in particular of a housing base body of the hard shell battery cell housing, with a powder coating. In powder coating, the hard shell battery cell housing, in particular a housing base of the hard shell battery cell housing, in particular electrostatically charged and coated, for example, with an epoxy and / or polyester resin.

Die auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses ausgebildete Isolationsschicht kann insbesondere eine Schichtdicke in einem Bereich von ≥ 1 μm bis ≤ 100 μm aufweisen.The insulation layer formed on the inner wall of the hard-shell battery cell housing may in particular have a layer thickness in a range of ≥ 1 μm to ≦ 100 μm.

Ebenso ist es möglich zwei oder mehr Isolationsschichten vorzusehen. Beispielsweise kann eine Oxidschicht, beispielsweise Aluminiumoxidschicht, welche durch Eloxieren beziehungsweise Anodisieren der Oberfläche des Hartschalenbatteriezellengehäuses ausgebildet ist, zusätzlich pulverbeschichtet werden. Auf diese Weise können vorteilhafterweise Poren und/oder Störungen der Oxidschicht, insbesondere komplett, mit der Pulverbeschichtung verschlossen und so die elektrische Isolierung durch das Isolationsmittel verbessert werden.It is also possible to provide two or more insulation layers. For example, an oxide layer, for example aluminum oxide layer, which is formed by anodizing or anodizing the surface of the hard-shell battery cell housing, can additionally be powder-coated. In this way, pores and / or disruptions of the oxide layer, in particular completely, can be advantageously closed with the powder coating and thus the electrical insulation by the insulating means can be improved.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Isolationsmittel zusätzlich eine weitere Isolationsschicht aus einem elektrisch isolierenden Material, welche auf der, auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses ausgebildeten Isolationsschicht aufgebracht ist. Dabei kann die auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses ausgebildete Isolationsschicht eine, insbesondere durch anodische Oxidation hergestellte, beispielsweise eloxierte, Oxidschicht sein. Die weitere Isolationsschicht kann dabei eine Pulverbeschichtung sein. In the context of a further embodiment, the insulating means additionally comprises a further insulating layer made of an electrically insulating material, which is applied to the insulating layer formed on the inner wall of the hard-shell battery cell housing. In this case, the insulation layer formed on the inner wall of the hard shell battery cell housing may be an oxide layer, for example anodized, produced in particular by anodic oxidation. The further insulation layer may be a powder coating.

Die weitere Isolationsschicht kann insbesondere ebenfalls eine Schichtdicke in einem Bereich von ≥ 1 μm bis ≤ 100 μm aufweisen.In particular, the further insulation layer may likewise have a layer thickness in a range of ≥ 1 μm to ≦ 100 μm.

Im Rahmen einer anderen, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst das Isolationsmittel eine in den Innenraum des Hartschalenbatteriezellengehäuses einsetzbare Einlage (englisch: Inlay) aus einem elektrisch isolierenden Material. Die Einlage kann beispielsweise aus einem Kunststoff ausgebildet sein.In the context of another, alternative or additional embodiment, the insulating means comprises an insert which can be inserted into the interior of the hard-shell battery cell housing and is made of an electrically insulating material. The insert may be formed, for example, of a plastic.

Alternativ oder zusätzlich zu einer Ausstattung der Sicherung mit einem Lichtbogenlöschmittel ist im Rahmen einer weiteren Ausführungsform das Isolationsmittel mit einem Lichtbogenlöschmittel zum Löschen eines Lichtbogens ausgestattet. So kann vorteilhafterweise auch falls trotz der elektrisch isolierenden Eigenschaften des Isolationsmittels dennoch ein Lichtbogen zwischen der Batteriezelle und dem Hartschalenbatteriezellengehäuse ausbildbar sein sollte, die Bildung des Lichtbogens durch das Lichtbogenlöschmittel des Isolationsmittels behindert beziehungsweise verhindert werden.Alternatively or in addition to an equipment of the fuse with an arc extinguishing means, the insulating means is equipped with an arc extinguishing means for extinguishing an arc in a further embodiment. Thus, even if an electric arc between the battery cell and the hard shell battery cell housing should still be formed despite the electrically insulating properties of the insulating means, the formation of the arc by the arc extinguishing agent of the insulation means can be hindered or prevented.

Das Lichtbogenlöschmittel des Isolationsmittels kann dabei ebenfalls wie vorstehend beschrieben ausgestaltet sein. Das Lichtbogenlöschmittel des Isolationsmittels kann dabei beispielsweise auf einer Isolationsschicht oder der Einlage aufgebracht sein. Beispielsweise kann dabei die innere Schicht des Lichtbogenlöschmittels des Isolationsmittels, insbesondere direkt, auf einer Isolationsschicht oder der Einlage aufgebracht sein.The arc extinguishing agent of the insulating means may also be configured as described above. The arc extinguishing agent of the insulating means can be applied for example on an insulating layer or the liner. For example, in this case, the inner layer of the arc extinguishing agent of the insulation means, in particular directly, be applied to an insulating layer or the liner.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist das Hartschalenbatteriezellengehäuse eine elektrisch leitende Membran und ein elektrisch leitendes Kontaktelement auf. Die Membran kann dabei mit einem Pol, insbesondere dem Pluspol, des Hartschalenbatteriezellengehäuses und das Kontaktelement mit dem anderen Pol, insbesondere dem Minuspol, des Hartschalenbatteriezellengehäuses elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein.In another embodiment, the hard shell battery cell housing has an electrically conductive membrane and an electrically conductive contact element. The membrane can be electrically conductively connected or connectable to one pole, in particular the positive pole, of the hard shell battery cell housing and the contact element to the other pole, in particular the negative pole, of the hard shell battery cell housing.

In einer Ausgangsstellung kann dabei die Membran insbesondere beabstandet zu dem Kontaktelement angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Membran in der Ausgangsstellung in Richtung des Innenraums des Hartschalenbatteriezellengehäuses gewölbt sein. In einer ausgelösten Stellung kann die Membran insbesondere das Kontaktelement kontaktieren. Zum Beispiel kann die Membran dabei nach Außen gewölbt sein. Bei einer gewölbten Ausgestaltung der Membran kann der Übergang von der Ausgangsstellung in die ausgelöste Stellung beispielsweise durch einen Druckanstieg im Innenraum des Hartschalenbatteriezellengehäuses bewirkbar sein.In an initial position, the membrane may in particular be arranged at a distance from the contact element. For example, in the initial position, the membrane may be curved toward the interior of the hard shell battery cell housing. In a triggered position, the membrane can in particular contact the contact element. For example, the membrane can be arched outwards. In a curved configuration of the membrane, the transition from the starting position into the triggered position can be effected, for example, by an increase in pressure in the interior of the hard-shell battery cell housing.

Ein Stromableiter der Batteriezelle kann insbesondere mit dem einen Pol des Hartschalenbatteriezellengehäuses elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein. Zudem kann dieser Stromableiter der Batteriezelle insbesondere mit der Membran elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein. Der andere Stromableiter der Batteriezelle kann insbesondere mit dem anderen Pol des Hartschalenbatteriezellengehäuses elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein. Zudem kann der andere Stromableiter der Batteriezelle insbesondere mit dem Kontaktelement elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein.A current collector of the battery cell can in particular be electrically conductively connected or connectable to one pole of the hard shell battery cell housing. In addition, this current conductor of the battery cell can in particular be electrically conductively connected or connectable to the membrane. The other current collector of the battery cell can in particular be electrically conductively connected or connectable to the other pole of the hard shell battery cell housing. In addition, the other current conductor of the battery cell can in particular be electrically conductively connected or connectable to the contact element.

Der mit der Sicherung versehene Stromableiter der Batteriezelle kann insbesondere über die Sicherung mit dem Pol des Hartschalenbatteriezellengehäuses elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein.The provided with the fuse current conductor of the battery cell can be electrically connected or connectable in particular via the fuse to the pole of the hard shell battery cell housing.

Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung ist der mit der Sicherung versehene Stromableiter der Kathodenstromableiter der Batteriezelle. Dabei kann der Kathodenstromableiter insbesondere über die Sicherung mit dem Pluspol des Hartschalenbatteriezellengehäuses elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein. Insbesondere kann dabei der Kathodenstromableiter auch mit der Membran elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein. Der andere Stromableiter kann dabei insbesondere der Anodenstromableiter der Batteriezelle sein. Dabei kann der Anodenstromableiter insbesondere mit dem Minuspol des Hartschalenbatteriezellengehäuses elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein. Insbesondere kann dabei der Anodenstromableiter auch mit dem Kontaktelement elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein.In the context of a special embodiment, the current conductor provided with the fuse is the cathode current collector of the battery cell. In this case, the Kathodenstromableiter can be electrically connected or connectable in particular via the fuse with the positive pole of the hard shell battery cell housing. In particular, the cathode current collector can also be electrically conductively connected or connectable to the membrane. The other current conductor may be in particular the anode current collector of the battery cell. In this case, the anode current collector can in particular be electrically conductively connected or connectable to the negative terminal of the hard shell battery cell housing. In particular, the anode current collector can also be electrically conductively connected or connectable to the contact element.

Die Batteriezelle kann insbesondere eine Wickelzelle und/oder eine Lithium-Ionen-Zelle sein.The battery cell may in particular be a wound cell and / or a lithium-ion cell.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Wickelzelle ist.In a further embodiment, the battery cell is a lithium-ion winding cell.

Das Hartschalenbatteriezellengehäuse (englisch: Cell Can) kann im Wesentlichen, beispielsweise abgesehen von elektrischen Kontakten, wie den Polen, sowie elektrischen Isolatoren, aus Aluminium ausgebildet sein. Insbesondere kann das Hartschalenbatteriezellengehäuse einen den Innenraum ausbildenden Gehäusegrundkörper aus Aluminium aufweisen. Darüber hinaus kann das Hartschalenbatteriezellengehäuse beispielsweise einen, insbesondere den Innenraum verschließenden, Deckel aus Aluminium aufweisen.The hard shell battery cell housing (English: Cell Can) can essentially, for example, apart from electrical contacts, such as Poland, as well as electrical insulators, be formed of aluminum. In particular, the hard shell battery cell housing may have a housing base body made of aluminum which forms the interior. In addition, the hard shell battery cell housing, for example, have a, in particular the interior closing, aluminum lid.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Batterie, wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batteriezellensicherung und dem erfindungsgemäßen Hartschalenbatteriezellengehäuse sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the battery according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the battery cell fuse according to the invention and the hard shell battery cell housing according to the invention and to the figures and the description of the figures.

Ein weiterer Gegenstand ist eine Batteriezellensicherung, welche eine Melamin-basierte Schicht aus einem Melamin-basierten Material, insbesondere einem Melamin-basierten Polymer, und eine Silikonkautschukschicht aus einem Silikonkautschuk umfasst, wobei die Melamin-basierte Schicht, insbesondere direkt, auf die Sicherung aufgebracht ist und wobei die Silikonkautschukschicht die Melamin-basierte Schicht ummantelt. Die Sicherung kann dabei beispielsweise aus Aluminium ausgebildet sein.Another object is a battery cell fuse, which comprises a melamine-based layer of a melamine-based material, in particular a melamine-based polymer, and a silicone rubber layer of a silicone rubber, wherein the melamine-based layer, in particular directly, is applied to the fuse and wherein the silicone rubber layer encases the melamine-based layer. The fuse can be formed for example of aluminum.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Batteriezellensicherung, wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie und dem erfindungsgemäßen Hartschalenbatteriezellengehäuse sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the battery cell fuse according to the invention, reference is explicitly made here to the explanations in connection with the battery according to the invention and the hard shell battery cell housing according to the invention and to the figures and the description of the figures.

Ferner betrifft die Erfindung ein Hartschalenbatteriezellengehäuse mit einem Innenraum zur Aufnahme einer Batteriezelle und einer, den Innenraum umgrenzenden Innenwandung, wobei auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses eine Oxidschicht ausgebildet ist, wobei auf der Oxidschicht eine Beschichtung, insbesondere eine Pulverbeschichtung, aus einem elektrisch isolierenden Material und/oder einem Lichtbogen löschenden Material aufgebracht ist.Furthermore, the invention relates to a hard shell battery cell housing having an interior for receiving a battery cell and an inner wall bounding the inner wall, wherein on the inner wall of the hard shell battery cell housing, an oxide layer is formed, wherein on the oxide layer, a coating, in particular a powder coating of an electrically insulating material and / or an arc-extinguishing material is applied.

Die Oxidschicht kann dabei insbesondere durch anodische Oxidation hergestellt sein. Beispielsweise kann die Oxidschicht eine durch ein Eloxalverfahren hergestellte beziehungsweise eloxierte Oxidschicht sein.The oxide layer can be produced in particular by anodic oxidation. By way of example, the oxide layer may be an oxide layer produced by an anodizing process or anodized.

Die Beschichtung, insbesondere die Pulverbeschichtung, kann als Lichtbogen löschendes Material beispielsweise ein Melamin-basiertes Material, insbesondere ein Melamin-basiertes Polymer, und/oder einen Silikonkautschuk umfassen.The coating, in particular the powder coating, may comprise as the arc-extinguishing material, for example a melamine-based material, in particular a melamine-based polymer, and / or a silicone rubber.

Zum Beispiel kann die Beschichtung, insbesondere die Pulverbeschichtung, eine innere/untere Schicht und eine äußere/obere Schicht umfassen, wobei die innere Schicht aus einem Melamin-basierten Material und die äußere Schicht aus einem Silikonkautschuk ausgebildet ist.For example, the coating, in particular the powder coating, may comprise an inner / lower layer and an outer / upper layer, wherein the inner layer is formed from a melamine-based material and the outer layer from a silicone rubber.

Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Beschichtung, insbesondere die Pulverbeschichtung, jedoch auch ein Melaminharz-Silikonkautschuk-Copolymer oder ein Melaminharz-Silikonkautschuk-Polymerblend umfassen.Alternatively or additionally, the coating, in particular the powder coating, but also a melamine resin-silicone rubber copolymer or a melamine resin-silicone rubber-polymer blend include.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Hartschalenbatteriezellengehäuses, wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie und der erfindungsgemäßen Batteriezellensicherung sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the hard shell battery cell housing according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the battery according to the invention and the battery cell fuse according to the invention and to the figures and the description of the figures.

Zeichnungendrawings

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigenFurther advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it

1 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie in einer Ausgangsstellung; 1 a schematic cross section through an embodiment of a battery according to the invention in a starting position;

2 die in 1 gezeigte Batterie in einer ausgelösten Stellung; 2 in the 1 shown battery in a tripped position;

3a eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellensicherung; 3a a schematic side view of an embodiment of a battery cell fuse according to the invention;

3b eine schematische, perspektivische Ansicht der in 3a gezeigten Batteriezellensicherung; 3b a schematic, perspective view of the in 3a shown battery cell fuse;

3c einen stark schematisierten Querschnitt durch die in 3a und 3b gezeigte Batteriezellensicherung; 3c a highly schematic cross section through the in 3a and 3b battery cell fuse shown;

4 eine chemische Strukturformel eines Melamin-basierten Polymers; und 4 a chemical structural formula of a melamine-based polymer; and

5 eine chemische Strukturformel eines Silikonkautschuks. 5 a chemical structural formula of a silicone rubber.

1 zeigt eine Batterie 1, welche ein Hartschalenbatteriezellengehäuse 20 mit einem Innenraum 21 zur Aufnahme einer Batteriezelle 10 und eine in dem Innenraum 21 angeordnete Batteriezelle 10 umfasst. Die Batteriezelle 10 kann beispielsweise eine Lithium-Ionen-Wickelzelle, eine so genannte Jelly-Roll, sein. 1 shows a battery 1 which is a hard shell battery cell housing 20 with an interior 21 for receiving a battery cell 10 and one in the interior 21 arranged battery cell 10 includes. The battery cell 10 For example, it may be a lithium-ion wound cell, called a jelly roll.

1 deutet an, dass die Batteriezelle 10 zwei Stromableiter aufweist, von denen einer mit einer Sicherung 11 zum Unterbrechen eines Kurzschlussstroms versehen ist. Über die Sicherung 11 ist dieser Stromableiter mit einem Pol 24 des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 elektrisch leitend verbunden. Der andere Stromableiter ist dabei mit dem anderen Pol 25 des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 elektrisch leitend verbunden, welcher bezüglich eines den Innenraum 21 ausbildenden metallischen Gehäusegrundkörpers des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20, zum Beispiel aus Aluminium, durch ein Isolierungselement 26 elektrisch isoliert ist. 1 indicates that the battery cell 10 has two current conductors, one of which with a fuse 11 is provided for interrupting a short-circuit current. About the fuse 11 is this current collector with a pole 24 of the hard shell battery cell housing 20 electrically connected. The other current conductor is with the other pole 25 of the hard shell battery cell housing 20 electrically connected, which with respect to a the interior 21 forming metallic housing main body of the hard shell battery cell housing 20 For example, made of aluminum, by an insulating element 26 is electrically isolated.

Der mit der Sicherung 11 versehene Stromableiter kann insbesondere der Kathodenstromableiter der Batteriezelle 10 und mit dem Pluspol 24 des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 elektrisch leitend verbunden sein. Dementsprechend kann der andere Stromableiter der Anodenstromableiter der Batteriezelle 10 und mit dem Minuspol 25 des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 elektrisch leitend verbunden sein.The one with the fuse 11 provided current conductor can in particular the cathode current collector of the battery cell 10 and with the positive pole 24 of the hard shell battery cell housing 20 be electrically connected. Accordingly, the other current collector of the anode current collector of the battery cell 10 and with the negative pole 25 of the hard shell battery cell housing 20 be electrically connected.

1 zeigt, dass das Hartschalenbatteriezellengehäuse 20 weiterhin eine elektrisch leitende Membran 22 aufweist, welche in der gezeigten Ausgangsstellung, also einem fehlerfreien Zustand, nach Innen beziehungsweise in Richtung des Innenraums 21 des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 gewölbt ist und bezüglich eines elektrisch leitenden Kontaktelements 23 beabstandet angeordnet ist. 1 shows that the hard shell battery cell housing 20 furthermore an electrically conductive membrane 22 which, in the initial position shown, that is a fault-free state, to the inside or in the direction of the interior 21 of the hard shell battery cell housing 20 is curved and with respect to an electrically conductive contact element 23 spaced apart.

Über das Hartschalenbatteriezellengehäuse 20, insbesondere dessen Gehäusegrundkörper, ist die Membran 22 mit dem Pluspol 24 des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 und mit dem, mit der Sicherung 11 ausgestatteten Stromableiter (Kathodenstromableiter) der Batteriezelle 10 elektrisch leitend verbunden. Das Kontaktelement 23 ist dabei mit dem Minuspol 25 des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 und mit dem anderen Stromableiter (Anodenstromableiter) der Batteriezelle 10 elektrisch leitend verbunden. Durch das Isolierungselement 26 ist dabei das Kontaktelement 23 von dem Gehäusegrundkörper des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 und damit der Membran 23 und dem Pluspol 24 des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 sowie der Sicherung 11 und dem Kathodenstromableiter der Batteriezelle 10 elektrisch isoliert.About the hard shell battery cell case 20 , in particular the housing base body, is the membrane 22 with the positive pole 24 of the hard shell battery cell housing 20 and with that, with the fuse 11 equipped current collector (cathode current collector) of the battery cell 10 electrically connected. The contact element 23 is with the negative pole 25 of the hard shell battery cell housing 20 and with the other current collector (anode current collector) of the battery cell 10 electrically connected. Through the insulation element 26 is the contact element 23 from the case main body of the hard shell battery cell case 20 and thus the membrane 23 and the positive pole 24 of the hard shell battery cell housing 20 as well as the fuse 11 and the cathode current collector of the battery cell 10 electrically isolated.

1 zeigt, dass weiterhin zwischen der Batteriezelle 10 und einer, den Innenraum 21 umgrenzenden Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20, insbesondere von dessen Gehäusegrundkörper, ein Isolationsmittel 30 zum elektrischen Isolieren der Batteriezelle 10 von dem Hartschalenbatteriezellengehäuse 20 vorgesehen ist, welche eine Isolationsschicht aus einem elektrisch isolierenden Material umfasst, die auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 ausgebildet ist. Hierbei kann es sich insbesondere um ein Schichtsystem aus zwei Isolationsschichten handeln (nicht dargestellt), welches zusätzlich zu der, auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 ausgebildeten Isolationsschicht eine weitere Isolationsschicht aus einem elektrisch isolierenden Material umfasst, welche auf der, auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 ausgebildeten Isolationsschicht aufgebracht ist. Die auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 ausgebildete Isolationsschicht kann dabei insbesondere eine Oxidschicht und die weitere Isolationsschicht eine Pulverbeschichtung sein. 1 shows that continues between the battery cell 10 and one, the interior 21 surrounding inner wall of the hard shell battery cell housing 20 , in particular of the housing base body, an insulating means 30 for electrically isolating the battery cell 10 from the hard shell battery cell case 20 is provided, which comprises an insulating layer of an electrically insulating material, on the inner wall of the hard shell battery cell housing 20 is trained. This may in particular be a layer system consisting of two insulation layers (not shown), which in addition to that, on the inner wall of the hard shell battery cell housing 20 formed insulation layer comprises a further insulating layer of an electrically insulating material, which on the, on the inner wall of the hard shell battery cell housing 20 trained insulation layer is applied. The on the inner wall of the hard shell battery cell housing 20 formed insulating layer may be in particular an oxide layer and the further insulation layer is a powder coating.

1 deutet weiterhin an, dass die Sicherung 11 mit einem Lichtbogenlöschmittel 12 zum Löschen eines Lichtbogens ausgestattet, beispielsweise ummantelt, ist. Das Lichtbogenlöschmittel 12 kann dabei insbesondere ein Melamin-basiertes Polymer und/oder einen Silikonkautschuk umfassen. Zusätzlich zu der Sicherung 11 kann auch das Isolationsmittel 30 mit einem Lichtbogenlöschmittel zum Löschen eines Lichtbogens ausgestattet sein (nicht dargestellt). 1 continues to suggest that the fuse 11 with an arc extinguisher 12 equipped to extinguish an arc, for example, sheathed is. The arc extinguishing agent 12 may include in particular a melamine-based polymer and / or a silicone rubber. In addition to the fuse 11 can also use the insulation 30 be equipped with an arc extinguishing means for extinguishing an arc (not shown).

2 zeigt die in 1 in der Ausgangsstellung gezeigte Batterie in einer ausgelösten Stellung. 2 shows the in 1 in the initial position shown battery in a tripped position.

2 veranschaulicht, dass in der ausgelösten Stellung die Membran 22 nach Außen gewölbt ist und das Kontaktelement 23 kontaktiert. Das Umwölben beziehungsweise nach Außen Drücken der Membran 22 von der Ausgangsstellung in die ausgelöste Stellung kann insbesondere durch einen erhöhten Druck in der Zelle 10 und damit im Innenraum des Hartschalenbatteriezellengehäuses 20 bewirkt werden. Eine derartige, durch die Membran 22 und das Kontaktelement 23 ausgebildete Einrichtung kann auch als OSD (englisch: Overcharge Safety Device) oder CID (englisch: Current Interruptive Device) bezeichnet werden. 2 illustrates that in the tripped position the membrane 22 is arched to the outside and the contact element 23 contacted. The bulging or to the outside pressing the membrane 22 from the starting position to the triggered position, in particular by an increased pressure in the cell 10 and thus in the interior of the hard shell battery cell housing 20 be effected. Such, through the membrane 22 and the contact element 23 trained device can also be referred to as OSD (English: Overcharge Safety Device) or CID (English: Current Interruptive Device).

Dadurch, dass die Membran 22 in der ausgelösten Stellung das Kontaktelement 23 kontaktiert wird die Membran 22 elektrisch leitend mit dem Minuspol 25 verbunden. Das Kontaktelement 23 weist dabei vorzugsweise einen geringeren elektrischen Widerstand als die Batteriezelle 10 beziehungsweise deren chemisch aktiven Teile (Jelly-Roll) auf. Die Pfeile in 2 veranschaulichen, dass dadurch bewirkt werden kann, dass ein an den Polen 24, 25 angelegter Strom, beispielsweise Ladestrom, nicht mehr durch die Zelle 10, sondern durch das Hartschalenbatteriezellengehäuse 20, insbesondere dessen Gehäusegrundkörper, fließt.Because of the membrane 22 in the triggered position, the contact element 23 the membrane is contacted 22 electrically conductive with the negative pole 25 connected. The contact element 23 in this case preferably has a lower electrical resistance than the battery cell 10 or their chemically active parts (jelly-roll). The arrows in 2 illustrate that this can be done by having one at the poles 24 . 25 applied current, such as charging current, no longer through the cell 10 but through that Hard battery cell housing 20 , in particular the housing base, flows.

Die andersartigen Pfeile in 2 veranschaulichen, dass jedoch gleichzeitig ein Kurzschluss über die Zelle 10 entsteht, welcher ohne die Sicherung 11 aus der Zelle 10 durch das Hartschalenbatteriezellengehäuse 20, insbesondere dessen Gehäusegrundkörper, über die Membran 22 fließen würde und diese zerstören könnte, was durch ein Auslösen der Sicherung 11 jedoch vorteilhafterweise vermieden werden kann. Neben einem Überladen der Zelle 10 kann die Zellsicherung 11 auch durch einen externen Kurzschluss, das heißt durch eine leitende Verbindung zwischen Pluspol 24 und Minuspol 25 mit einem sehr geringen Widerstand, ausgelöst werden.The different types of arrows in 2 illustrate, however, that at the same time a short circuit over the cell 10 arises, which without the fuse 11 out of the cell 10 through the hard shell battery cell housing 20 , in particular the housing base body, over the membrane 22 would flow and this could destroy what by triggering the fuse 11 However, can be advantageously avoided. In addition to an overloading of the cell 10 can the cell fuse 11 also by an external short circuit, that is by a conductive connection between positive pole 24 and negative pole 25 with a very low resistance.

Die 3a und 3b zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellensicherung 11, welche mit einem Lichtbogenlöschmittel 12 versehen ist und auch als ARSD (englisch: Arc Remocal Safety Device) bezeichnet werden kann. Durch eine derartige mit einem Lichtbogenlöschmittel 12 versehene Sicherung 11 kann vorteilhafterweise zumindest im Fall eines Auslösens der Sicherung 11 die Bildung eines Lichtbogens an den Enden der ausgelösten Zellsicherung 11 verhindert werden. Eine derartige Sicherung 11, 12 kann beispielsweise am Kathodenstromkollektor einer Batteriezelle 10 angebracht werden und mit dem Lichtbogenlöschmittel 12 umschmolzen sein. Beim Auslösen der Sicherung 11 kann dann das Lichtbogenlöschmittel 12 schmelzen, sich ausdehnen und/oder vergasen und so den entstehenden Lichtbogen löschen und dadurch auch einen Anstieg der Temperatur verhindern oder zumindest vermindern.The 3a and 3b show an embodiment of a battery cell fuse according to the invention 11 , which with an arc extinguishing agent 12 is provided and can also be referred to as ARSD (English: Arc Remocal Safety Device). By such with an arc extinguishing agent 12 provided fuse 11 can advantageously at least in the case of triggering the fuse 11 the formation of an arc at the ends of the triggered cell fuse 11 be prevented. Such a fuse 11 . 12 For example, at the cathode current collector of a battery cell 10 be attached and with the arc extinguisher 12 to be melted down. When triggering the fuse 11 can then the arc extinguishing agent 12 melt, expand and / or gasify and so extinguish the arc and thereby prevent or at least reduce an increase in temperature.

3c veranschaulicht, dass dabei das Lichtbogenlöschmittel 12 eine innere Schicht 12a und eine äußere Schicht 12b aufweist, wobei die äußere Schicht 12b des Lichtbogenlöschmittels 12 die innere Schicht 12a des Lichtbogenlöschmittels 12 ummantelt. Die innere Schicht 12a des Lichtbogenlöschmittels 12 kann dabei insbesondere aus einem Melamin-basierten Material und die äußere Schicht 12b aus einem Silikonkautschuk ausgebildet sein. 3c zeigt, dass dabei die innere Schicht 12a des Lichtbogenlöschmittels 12 direkt auf der Sicherung 11 aufgebracht ist. 3c illustrates that while the arc extinguishing agent 12 an inner layer 12a and an outer layer 12b having, wherein the outer layer 12b of the arc extinguisher 12 the inner layer 12a of the arc extinguisher 12 jacketed. The inner layer 12a of the arc extinguisher 12 can in particular of a melamine-based material and the outer layer 12b be formed of a silicone rubber. 3c shows that while doing the inner layer 12a of the arc extinguisher 12 directly on the fuse 11 is applied.

4 zeigt eine chemische Strukturformel eines Melamin-basierten Polymers, welches durch Polymerisation von Melamin mit Formaldehyd herstellbar ist und als Lichtbogen löschendes Mittel insbesondere zur Ausbildung des Lichtbogenlöschmittels 12 verwendet werden kann. 4 shows a chemical structural formula of a melamine-based polymer which can be prepared by polymerization of melamine with formaldehyde and as an arc extinguishing agent, in particular for the formation of the arc extinguishing agent 12 can be used.

5 zeigt eine chemische Strukturformel eines Silikonkautschuks, welcher ebenfalls als Lichtbogen löschendes Mittel insbesondere zur Ausbildung des Lichtbogenlöschmittels 12 verwendet werden kann. 5 shows a chemical structural formula of a silicone rubber, which also as an arc extinguishing agent, in particular for the formation of the arc extinguishing agent 12 can be used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2011/0183192 A1 [0003] US 2011/0183192 A1 [0003]
  • US 3166656 [0004] US 3,166,656 [0004]

Claims (15)

Batterie (1), umfassend – eine Batteriezelle (10) und – ein Hartschalenbatteriezellengehäuse (20) mit einem Innenraum (21) zur Aufnahme der Batteriezelle (10), wobei die Batteriezelle (10) mindestens einen Stromableiter aufweist, welcher mit einer Sicherung (11) zum Unterbrechen eines Kurzschlussstroms versehen ist, wobei zwischen der Batteriezelle (10) und einer, den Innenraum (21) umgrenzenden Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) ein Isolationsmittel (30) zum elektrischen Isolieren der Batteriezelle (10) von dem Hartschalenbatteriezellengehäuse (20) vorgesehen ist, und wobei die Batterie (1) ein Lichtbogenlöschmittel (12) zum Löschen eines Lichtbogens umfasst.Battery ( 1 ), comprising - a battery cell ( 10 ) and - a hard shell battery cell housing ( 20 ) with an interior ( 21 ) for receiving the battery cell ( 10 ), the battery cell ( 10 ) has at least one current conductor, which with a fuse ( 11 ) is provided for interrupting a short-circuit current, wherein between the battery cell ( 10 ) and one, the interior ( 21 ) surrounding inner wall of the hard shell battery cell housing ( 20 ) an isolation agent ( 30 ) for electrically insulating the battery cell ( 10 ) from the hard shell battery cell housing ( 20 ), and wherein the battery ( 1 ) an arc extinguishing agent ( 12 ) for extinguishing an arc. Batterie nach Anspruch 1, wobei das Lichtbogenlöschmittel (12) ein Melamin-basiertes Material umfasst.A battery according to claim 1, wherein the arc extinguishing agent ( 12 ) comprises a melamine-based material. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lichtbogenlöschmittel (12) einen Silikonkautschuk umfasst.A battery according to claim 1 or 2, wherein the arc extinguishing agent ( 12 ) comprises a silicone rubber. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Lichtbogenlöschmittel (12) eine innere Schicht (12a) und eine äußere Schicht (12b) aufweist, wobei die äußere Schicht (12b) des Lichtbogenlöschmittels (12) die innere Schicht (12) des Lichtbogenlöschmittels (12) ummantelt, wobei die innere Schicht (12a) des Lichtbogenlöschmittels (12) aus einem Melamin-basierten Material und die äußere Schicht (12b) aus einem Silikonkautschuk ausgebildet ist. A battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the arc extinguishing agent ( 12 ) an inner layer ( 12a ) and an outer layer ( 12b ), wherein the outer layer ( 12b ) of the arc extinguishing agent ( 12 ) the inner layer ( 12 ) of the arc extinguishing agent ( 12 ), wherein the inner layer ( 12a ) of the arc extinguishing agent ( 12 ) of a melamine-based material and the outer layer ( 12b ) is formed of a silicone rubber. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Lichtbogenlöschmittel (12) ein Melaminharz-Silikonkautschuk-Copolymer oder ein Melaminharz-Silikonkautschuk-Polymerblend ist.A battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the arc extinguishing agent ( 12 ) is a melamine resin-silicone rubber copolymer or a melamine resin-silicone rubber-polymer blend. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sicherung (12) mit einem Lichtbogenlöschmittel (12) zum Löschen eines Lichtbogens ausgestattet ist.Battery according to one of claims 1 to 5, wherein the fuse ( 12 ) with an arc extinguishing agent ( 12 ) is equipped to extinguish an arc. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Isolationsmittel (30) eine auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) ausgebildete Isolationsschicht aus einem elektrisch isolierenden Material umfasst, wobei die auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) ausgebildete Isolationsschicht eine Oxidschicht oder eine Pulverbeschichtung ist.A battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the isolation means ( 30 ) one on the inner wall of the hard shell battery cell housing ( 20 ) formed insulating layer of an electrically insulating material, wherein on the inner wall of the hard shell battery cell housing ( 20 ) formed insulating layer is an oxide layer or a powder coating. Batterie nach Anspruch 7, wobei das Isolationsmittel (30) zusätzlich eine weitere Isolationsschicht aus einem elektrisch isolierenden Material umfasst, welche auf der, auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) ausgebildeten Isolationsschicht aufgebracht ist, wobei die auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) ausgebildete Isolationsschicht eine Oxidschicht und die weitere Isolationsschicht eine Pulverbeschichtung ist.A battery according to claim 7, wherein the isolation means ( 30 ) additionally comprises a further insulating layer made of an electrically insulating material, which on the inner wall of the hard shell battery cell housing ( 20 ) formed insulating layer, wherein on the inner wall of the hard shell battery cell housing ( 20 ) formed insulating layer is an oxide layer and the further insulation layer is a powder coating. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Isolationsmittel (30) eine in den Innenraum (21) des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) einsetzbare Einlage aus einem elektrisch isolierenden Material umfasst.Battery according to one of claims 1 to 8, wherein the insulating means ( 30 ) one in the interior ( 21 ) of the hard shell battery cell housing ( 20 ) insertable from an electrically insulating material comprises. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Isolationsmittel (30) mit einem Lichtbogenlöschmittel zum Löschen eines Lichtbogens ausgestattet ist, wobei das Lichtbogenlöschmittel auf einer Isolationsschicht oder der Einlage aufgebracht ist.A battery according to any one of claims 1 to 9, wherein the isolation means ( 30 ) is provided with an arc extinguishing means for extinguishing an arc, wherein the arc extinguishing agent is applied to an insulating layer or the liner. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Hartschalenbatteriezellengehäuse (20) eine elektrisch leitende Membran (22) und ein elektrisch leitendes Kontaktelement (23) aufweist, wobei die Membran (22) mit einem Pol (24) des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) und das Kontaktelement (23) mit dem anderen Pol (25) des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) elektrisch leitend verbunden oder verbindbar ist, wobei die Membran (22) in einer Ausgangsstellung beabstandet zu dem Kontaktelement (23) ist und wobei die Membran (22) in einer ausgelösten Stellung das Kontaktelement (23) kontaktiert, wobei der mit der Sicherung (11) versehene Stromableiter der Batteriezelle (10) über die Sicherung (11) mit einem Pol (24) des Hartschalenbatteriezellengehäuse (20) und der andere Stromableiter der Batteriezelle (10) mit dem anderen Pol (25) des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) elektrisch leitend verbunden oder verbindbar ist.A battery according to any one of claims 1 to 10, wherein the hard shell battery cell housing ( 20 ) an electrically conductive membrane ( 22 ) and an electrically conductive contact element ( 23 ), wherein the membrane ( 22 ) with a pole ( 24 ) of the hard shell battery cell housing ( 20 ) and the contact element ( 23 ) with the other pole ( 25 ) of the hard shell battery cell housing ( 20 ) is electrically conductively connected or connectable, wherein the membrane ( 22 ) in a starting position spaced from the contact element ( 23 ) and wherein the membrane ( 22 ) in a triggered position, the contact element ( 23 ), with the fuse ( 11 ) provided current conductor of the battery cell ( 10 ) about the fuse ( 11 ) with a pole ( 24 ) of the hard shell battery cell housing ( 20 ) and the other current conductor of the battery cell ( 10 ) with the other pole ( 25 ) of the hard shell battery cell housing ( 20 ) is electrically conductively connected or connectable. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der mit der Sicherung (11) versehene Stromableiter der Kathodenstromableiter der Batteriezelle (10) ist und über die Sicherung (11) mit dem Pluspol (24) des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) elektrisch leitend verbunden oder verbindbar ist.Battery according to one of claims 1 to 11, wherein the fuse ( 11 ) provided current conductor of the cathode current collector of the battery cell ( 10 ) and about the backup ( 11 ) with the positive pole ( 24 ) of the hard shell battery cell housing ( 20 ) is electrically conductively connected or connectable. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Batteriezelle (10) eine Lithium-Ionen-Wickelzelle ist.Battery according to one of claims 1 to 12, wherein the battery cell ( 10 ) is a lithium-ion wound cell. Batteriezellensicherung (11), insbesondere für eine Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend eine Melamin-basierte Schicht (12a) aus einem Melamin-basierten Material und eine Silikonkautschukschicht (12b) aus einem Silikonkautschuk, wobei die Melamin-basierte Schicht (12a) auf die Sicherung (11) aufgebracht ist und wobei die Silikonkautschukschicht (12b) die Melamin-basierte Schicht (12a) ummantelt.Battery cell fuse ( 11 ), in particular for a battery according to one of claims 1 to 13, comprising a melamine-based layer ( 12a ) of a melamine-based material and a silicone rubber layer ( 12b ) of a silicone rubber, wherein the melamine-based layer ( 12a ) on the fuse ( 11 ) is applied and wherein the Silicone rubber layer ( 12b ) the melamine-based layer ( 12a ) sheathed. Hartschalenbatteriezellengehäuse (20), insbesondere für eine Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem Innenraum (21) zur Aufnahme einer Batteriezelle (10) und einer, den Innenraum (21) umgrenzenden Innenwandung, wobei auf der Innenwandung des Hartschalenbatteriezellengehäuses (20) eine Oxidschicht ausgebildet ist, wobei auf der Oxidschicht eine Pulverbeschichtung aus einem elektrisch isolierenden Material und/oder einem Lichtbogen löschenden Material aufgebracht ist.Hard shell battery cell housing ( 20 ), in particular for a battery according to one of claims 1 to 13, with an interior space ( 21 ) for receiving a battery cell ( 10 ) and one, the interior ( 21 ) bounding inner wall, wherein on the inner wall of the hard shell battery cell housing ( 20 ), an oxide layer is formed, wherein on the oxide layer, a powder coating of an electrically insulating material and / or an arc-extinguishing material is applied.
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