DE102019128794A1 - Elektrochemische Batteriezelle für einen elektrischen Energiespeicher mit einer Berstmembran mit einer Berstprägestruktur, sowie elektrischer Energiespeicher - Google Patents

Elektrochemische Batteriezelle für einen elektrischen Energiespeicher mit einer Berstmembran mit einer Berstprägestruktur, sowie elektrischer Energiespeicher Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrochemische Batteriezelle (10) für einen elektrischen Energiespeicher (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem Batteriezellengehäuse (14) mit einem Innenraum (16), in welchem zumindest eine Batteriewicklung der elektrochemischen Batteriezelle (10) angeordnet ist, und mit zumindest einer Berstmembran (18), welche dazu ausgebildet ist, bei einem thermischen Durchgehen (20) der elektrochemischen Batteriezelle (10) zu bersten und somit ein bei dem thermischen Durchgehen (20) entstandenes Gas (22) aus dem Innenraum (16) in eine Umgebung (24) des Batteriezellengehäuses (14) abzuführen, wobei die Berstmembran (18) eine Oberfläche (26) aufweist, auf welcher eine vorgegebene Berstprägestruktur (28) ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher (12).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Batteriezelle für einen elektrischen Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher mit einer elektrochemischen Batteriezelle.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits elektrochemische Batteriezellen für elektrische Energiespeicher für Kraftfahrzeuge bekannt. Ferner ist bekannt, dass diese elektrochemischen Batteriezellen beispielsweise aufgrund eines Fehlers innerhalb der elektrochemischen Batteriezelle thermisch durchgehen können. Beim thermischen Durchgehen entsteht insbesondere heißes Gas, welches zur Zerstörung der Batteriezelle und ebenfalls zur Zerstörung benachbarter Batteriezellen führen kann. Daher ist bekannt, dass dieses entstandene heiße Gas aus der thermisch durchgegangenen Batteriezelle abgeführt werden sollte. Um dies zu ermöglichen, sind aus dem Stand der Technik bereits Berstmembranen bekannt, welche bei einer vorgegebenen Temperatur innerhalb der Batteriezelle bersten und somit das heiße Gas in eine Umgebung der Batteriezelle leiten können.
  • Die DE 10 2008 025 422 A1 betrifft eine Energiespeicherzelle mit einer Sicherheits-Berstmembran, insbesondere zum Einsatz in einem Energiespeicher eines Hybrid- und/oder Elektrofahrzeugs. Angrenzend an die Sicherheits-Berstmembran der Energiespeicherzelle ist ein Absorber befestigt.
  • Ferner betrifft die DE 10 2012 213 697 A1 eine Sensorvorrichtung zum Bestimmen eines Druckes eines innerhalb eines Gehäuses eines elektrochemischen Energiespeichers befindlichen Mediums. Dabei weist die Sensorvorrichtung eine Erfassungseinrichtung auf, die mit einer durch den zu bestimmten Druck des Mediums auslenkbaren, elektrisch leitfähigen Schicht induktiv koppelbar oder gekoppelt ist. Hierbei ist die Erfassungseinrichtung ausgebildet, um einen von dem zu bestimmenden Druck des Mediums abhängigen Abstand zwischen der Schicht und der Erfassungseinrichtung induktiv zu erfassen, um aus dem Abstand den Druck des Mediums zu bestimmen.
  • Ferner beschreibt die DE 10 2014 018 751 A1 einen elektrochemischen Energiespeicher mit einer elektrochemisch aktiven Anordnung, welche von einem Gehäuse umgeben ist, wobei elektrische Pole bildende Ableiter der Anordnung elektrisch isoliert aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Es ist vorgesehen, dass in das Gehäuse eine Gehäuseöffnung eingebracht ist, die mit einem Verschlusselement verschlossen ist, das derart ausgebildet ist, dass dieser eine strömungstechnische Verbindung in das Gehäuse bei Eintreten einer vorgegebenen Bedingung freigibt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Batterie.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrochemische Batteriezelle sowie einen elektrischen Energiespeicher zu schaffen, mittels welchen verbessert bei einem thermischen Durchgehen der elektrochemischen Batteriezelle das heiße Gas aus der Batteriezelle geführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine elektrochemische Batteriezelle sowie durch einen elektrischen Energiespeicher gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrochemische Batteriezelle für einen elektrischen Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem Batteriezellengehäuse mit einem Innenraum, in welchem zumindest eine Batteriewicklung der elektrochemischen Batteriezelle angeordnet ist, und mit zumindest einer Berstmembran, welche dazu ausgebildet ist, bei einem thermischen Durchgehen der elektrochemischen Batteriezelle zu bersten und somit ein bei dem thermischen Durchgehen entstandenes Gas aus dem Innenraum in eine Umgebung des Batteriezellengehäuses abzuführen.
  • Es ist vorgesehen, dass die Berstmembran eine Oberfläche aufweist, auf welcher eine vorgegebene Berstprägestruktur ausgebildet ist.
  • Dadurch ist es ermöglicht, dass verbessert das heiße Gas aus der elektrochemischen Batteriezelle geführt werden kann. Insbesondere bildet somit die Berstprägestruktur eine Schwächung der Oberfläche, sodass vordefiniert die Membran zum Bersten gebracht wird.
  • Insbesondere verhindert somit die erfindungsgemäße Lösung, dass die Berstmembran nach der Aktivierung von dem Batteriezellengehäuse abreißt, und beispielsweise die Durchführung zu einer Kühleinrichtung für die elektrochemische Batteriezelle verstopft. Es kann somit ein vordefiniertes Öffnen der Berstmembran realisiert werden, wodurch eine gesteuerte Öffnung der Berstmembran durchgeführt wird, sodass ein Verstopfen in einen danach folgenden Kühlungskanal verhindert ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Batteriezellengehäuse aus Metall, vorzugsweise aus einem thermisch und elektrochemisch resistenten Stahl, ausgebildet ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die elektrochemische Batteriezelle an einer ersten Seite des Batteriezellengehäuses zwei Ableiterelemente auf und die Berstmembran ist an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Batteriezellengehäuses ausgebildet. Bei den Ableiterelementen handelt es sich insbesondere um einen Plus-Pol und einen Minus-Pol. Beispielsweise können der Plus-Pol und der Minus-Pol auf einer Oberseite des elektrochemischen Batteriezellengehäuses ausgebildet sein. Die Berstmembran ist dann insbesondere auf einer Unterseite als zweite Seite des Batteriezellengehäuses ausgebildet. Insbesondere kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die elektrochemische Batteriezelle auf einer Kühlplatte steht. Die Kühlplatte kann insbesondere Kühlkanäle aufweisen, in welche die Berstmembran im geöffneten Zustand hineinragt. Dadurch kann zuverlässig elektrische Energie durch die Ableiterelemente auf der Oberseite abgegriffen werden, während das heiße Gas über die Berstmembran an der Unterseite des Batteriezellengehäuses abgeführt werden kann. Dadurch kann verbessert das heiße Gas aus dem Innenraum des Batteriezellengehäuses geleitet werden.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Berstprägestruktur sternförmig und/oder radial auf der Oberfläche ausgebildet ist. Mit anderen Worten weist die Berstmembran insbesondere eine sternförmige Prägung auf, sodass sich bei der Aktivierung kein Teil vom Batteriezellengehäuse ablösen kann und somit eine verbesserte Anbindung an eine Durchführung in die Kühlplatte realisiert werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Berstprägestruktur auf einer dem Innenraum zugewandten Oberfläche und/oder auf einer der Umgebung zugewandten Oberfläche ausgebildet. Bevorzugt ist die Berstprägestruktur sowohl auf der dem Innenraum zugewandten Oberfläche als auch auf der der Umgebung zugewandten Oberfläche ausgebildet. Dadurch ist es verbessert ermöglicht, dass das Bersten entlang der Prägestruktur durchgeführt ist. Somit kann ein vordefiniertes Bersten realisiert werden, und es kann verhindert werden, dass nach einer Aktivierung eine entsprechende Durchführung zu einer Kühlplatte hin verstopft werden kann.
  • Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Berstprägestruktur einer der elektrochemischen Batteriezelle zugeordneten Kühleinrichtung zugewandt ist. Bei der Kühleinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Kühlplatte mit entsprechenden Kühldurchlässen handeln. Die Berstprägestruktur ist dann wiederum dieser Kühleinrichtung zugewandt. Bei einem Bersten werden dann die einzelnen Elemente der Berstmembran hin zu der Kühleinrichtung gebogen. Dadurch kann verbessert das beim thermischen Durchgehen entstandene Gas aus dem Innenraum in die Kühleinrichtung abgeführt werden, wodurch eine weitere thermische Beschädigung weiterer elektrochemischer Batteriezellen des elektrischen Energiespeichers verhindert werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist in dem Innenraum eine Netzstruktur ausgebildet, welche dazu ausgebildet ist, das Gas zur Berstmembran zu leiten. Bei der Netzstruktur handelt es sich insbesondere um ein in dem Innenraum eingelegtes Drahtnetz, welches seitlich am Gehäuserand einen Gaskanal bilden kann. Insbesondere kann die Netzstruktur als gerahmtes umlaufendes Netz im Innenraum ausgebildet sein. Die Netzstruktur kann dabei in den Innenraum eingelegt oder eingeschweißt sein. Durch die Netzstruktur kann verhindert werden, dass sich die Berstmembran beziehungsweise die geöffnete Berstmembran mit Agglomeraten aus dem abbrennenden Wicklungselement, mit anderen Worten der Batteriewicklung, im Innenraum zusetzt. Bevorzugt kann die Maschenweite der Netzstruktur etwas kleiner ausgebildet sein als der Durchmesser der Durchführung durch die Kühlplatte. Insbesondere kann die Maschenweite des Netzes kleiner ausgebildet sein als der Durchmesser der Berstmembran. Dadurch kann verhindert werden, dass die Berstmembran beziehungsweise ein Kanal zu einer Kühleinrichtung hin verstopft wird, sodass verbessert das entstandene heiße Gas abgeführt werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist im Innenraum ein Abstandshalter ausgebildet, welcher die Netzstruktur zumindest bereichsweise berührt und hält und derart ausgebildet ist, dass zwischen der Netzstruktur und einer Gehäusewand des Batteriezellengehäuses ein Gaskanal ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist der Rahmen der Netzstruktur, wobei der Rahmen insbesondere der Abstandshalter ist, derart konstruiert, dass zum Boden und zu den seitlichen Flächen des Batteriezellengehäuses ein Spalt von beispielsweise 0,5 bis 5 Millimeter, insbesondere zwischen 1 bis 3 Millimeter, insbesondere 2 Millimeter, freigehalten wird. Dieser Spalt dient insbesondere als Gaskanal, damit das Gas aus dem Elektrodenwickel, mit anderen Worten dem Batteriewickel, ungehindert durch das Netz hindurch aus der Batteriezelle entweichen kann. Somit kann verbessert das heiße Gas aus dem Innenraum abgeführt werden.
  • Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die elektrochemische Batteriezelle als prismatische Batteriezelle ausgebildet ist. Insbesondere kann als prismatische Energiezelle eine Lithium-Ionen-Zelle bereitgestellt sein. Beispielsweise kann diese Lithium-Ionen-Zelle mehr als 150 Wattstunden pro Kilogramm aufweisen und beispielsweise in einem Aluminiumgehäuse ausgebildet sein. Hierzu kann dann insbesondere vorgesehen sein, dass das Batteriezellengehäuse und die Netzstruktur vorzugsweise aus einer geeigneten hochschmelzenden Stahlsorte gefertigt sind. Die Berstmembran kann des Weiteren hierzu dann beispielsweise aus Stahl oder Aluminium ausgebildet sein. Dadurch kann sowohl eine hochenergetische elektrochemische Batteriezelle bereitgestellt werden als auch ein zuverlässiger Schutz bei einem thermischen Durchgehen der Batteriezelle realisiert werden.
  • Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Berstmembran im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist. Insbesondere handelt es sich bei einer kreisförmigen beziehungsweise radial ausgebildeten Berstmembran bereits um Berstmembrane, welche zuverlässig eingesetzt werden. Insbesondere ist dann die Berstprägung ebenfalls radial beziehungsweise kreisförmig auf der Membran aufgebracht, durch welche die Membran, ähnlich wie bei einer Margeritenblüte, vom Zentrum der Prägung ausgehend ihre Flügel öffnet. Die geöffneten Membranflügel bleiben dann am Zelldeckel beziehungsweise am Batteriezellengehäuse befestigt und verstopfen die Durchführung zur Kühlplatte hin nicht.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Batteriezellengehäuse zumindest bereichsweise aus einem legierten Stahl ausgebildet ist. Insbesondere weist der Stahl eine Schmelztemperatur von mehr als 1400°C auf. Dadurch kann verbessert der elektrische Energiespeicher bei einer thermischen Beschädigung geschützt werden.
  • Ferner ist vorteilhaft, wenn der legierte Stahl 18% Chromanteile aufweist. Dadurch ist insbesondere die Schmelztemperaturerhöht, so dass der elektrische Energiespeicher verbessert vor einer thermischen Beschädigung geschützt ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist der legierte Stahl Molybdänanteile und/oder Nickelanteile weist. Dadurch ist insbesondere die Schmelztemperaturerhöht, so dass der elektrische Energiespeicher verbessert vor einer thermischen Beschädigung geschützt ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug mit zumindest einer elektrochemischen Batteriezelle nach dem vorhergehenden Aspekt. Insbesondere weist der elektrische Energiespeicher eine Vielzahl von elektrochemischen Batteriezellen gemäß dem vorhergehenden Aspekt auf.
  • Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der elektrochemischen Batteriezelle sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrischen Energiespeichers sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Perspektivansicht auf eine Ausführungsform einer elektrochemischen Batteriezelle;
    • 2 eine schematische Perspektivansicht auf ein Batteriezellengehäuse einer Ausführungsform einer elektrochemischen Batteriezelle; und
    • 3 eine weitere schematische Perspektivansicht auf ein Batteriezellengehäuse einer Ausführungsform der elektrochemischen Batteriezelle.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Ausführungsform einer elektrochemischen Batteriezelle 10 für einen schematisch dargestellten elektrischen Energiespeicher 12 eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, welches nicht dargestellt ist. Die elektrochemische Batteriezelle 10 weist ein Batteriezellengehäuse 14 mit einem Innenraum 16 auf. In dem Innenraum 16 ist eine nicht dargestellte Batteriewicklung der elektrochemischen Batteriezelle 10 zum Erzeugen elektrischer Energie angeordnet. Ferner weist die elektrochemische Batteriezelle 10 eine Berstmembran 18 auf, welche dazu ausgebildet ist, bei einem thermischen Durchgehen 20 (3) entstandenes Gas 22 (3) aus dem Innenraum 16 in eine Umgebung 24 des Batteriezellengehäuses 14 abzuführen.
  • Es ist vorgesehen, dass die Berstmembran 18 eine Oberfläche 26 (2) aufweist, auf welcher eine vorgegebene Berstprägestruktur 28 (2) ausgebildet ist.
  • Die 1 zeigt ferner, dass die elektrochemische Batteriezelle 10 an einer ersten Seite 30 des Batteriezellengehäuses 14 zwei Ableiterelemente 32, 34 aufweist und die Berstmembran 18 an einer der ersten Seite 30 gegenüberliegenden zweiten Seite 36 des Batteriezellengehäuses 14 ausgebildet ist. Insbesondere kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Plus-Pol 32 und ein Minus-Pol 34 die zwei Ableiterelemente 32, 34 bilden.
  • Ferner zeigt die 1, dass in dem Innenraum 16 eine Netzstruktur 38 ausgebildet ist, welche dazu ausgebildet ist, das Gas 24 zur Berstmembran 18 zu leiten. Hierzu kann ferner vorgesehen sein, dass im Innenraum 16 zumindest ein Abstandshalter 40, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Abstandshalter 40, ausgebildet sind, welche die Netzstruktur 38 zumindest bereichsweise berühren und halten und derart ausgebildet sind, dass zwischen der Netzstruktur 38 und einer Gehäusewand 42 des Batteriezellengehäuses 14 ein Gaskanal 44 ausgebildet ist.
  • Ferner zeigt die 1, dass die elektrochemische Batteriezelle 10 insbesondere als prismatische Batteriezelle ausgebildet ist.
  • 2 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein Batteriezellengehäuse 14. Insbesondere ist ein Draufblick auf die zweite Seite 36 des Batteriezellengehäuses 14 mit der Berstmembran 18 gezeigt. Die 2 zeigt insbesondere, dass die Berstprägestruktur 28 sternförmig und/oder radial auf der Oberfläche 26 ausgebildet ist. Insbesondere zeigt die 2 ferner, dass die Berstmembran 18 insbesondere im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Berstprägestruktur 28 auf einer dem Innenraum 16 zugewandten Oberfläche und/oder auf einer der Umgebung 24 zugewandten Oberfläche 26 ausgebildet ist.
  • 3 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Ausführungsform des Batteriezellengehäuses 14. Insbesondere ist die zweite Seite 36 gezeigt. Die Berstmembran 18 befindet sich im vorliegenden Zustand insbesondere geöffnet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die geöffnete Berstmembran 18 in ein Ventil 46 einer Kühleinrichtung 48 hineintaucht und somit das heiße Gas 22 in die Umgebung 24 abführen kann. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung 48 ein Kühlmedium 50 aufweist, welches dann wiederum über das Ventil 46 in den Innenraum 16 über die Berstmembran 18 strömen kann.
  • Mit anderen Worten zeigt die 3, dass die Berstprägestruktur 28 einer der elektrochemischen Batteriezelle 10 zugeordneten Kühleinrichtung 48 zugewandt ist.
  • Insbesondere ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich durch eine Verlagerung der Berstmembran 18 aus einer aus dem Stand der Technik bekannten Position zwischen den Ableiterelementen 32, 34 auf die zweite Seite 36 des Batteriezellengehäuses 14 ein verbesserter Schutz der elektrochemischen Batteriezelle 10 realisieren lässt. Dadurch können insbesondere benachbarte Batteriezellen vor einem thermischen Durchgehen 20 geschützt werden. Im Falle des thermischen Durchgehens 20 kann die Durchführung in einer Kühlplatte, insbesondere zur Kühleinrichtung 48, jedoch verstopfen, wenn die Ventilgeometrie der Kühlplatte nicht an die Berstmembran 18 der Zelle angepasst ist. Da der technische Aufwand für radial dichtende Dichtungen geringer ist, ist es sinnvoll, eine radiale Dichtung und eine radiale Berstmembran 18 am Batteriezellengehäuse 14 zu verwenden. Die radiale Berstprägestruktur 28 auf der Berstmembran 18, durch welche sich die Berstmembran 18, ähnlich wie eine Margeritenblüte, vom Zentrum der Berstprägung 28 ausgehend öffnet, ermöglicht es, dass die geöffneten Membranflügel am Zelldeckel befestigt bleiben und somit nicht die Durchführung zur Kühlplatte, insbesondere zur Kühleinrichtung 48, verstopfen.
  • Um ferner zu verhindern, dass Agglomerate aus dem Innenraum 16 die Durchführung in die Kühlplatte verstopfen, befindet sich ein vorzugsweise gerahmtes umlaufendes Netz, insbesondere die Netzstruktur 38, im Zellgehäuse, das in das Zellgehäuse entweder eingelegt oder eingeschweißt sein kann. Der Rahmen der Netzstruktur 38 ist idealerweise so konstruiert, dass zum Boden und in seitlichen Flächen des Zellgehäuses ein Spalt von beispielsweise 0,5 bis 5 Millimeter, insbesondere 1 bis 3 Millimeter, freigehalten wird. Der Spalt, insbesondere der Gaskanal 44, dient somit dazu, das Gas 22 aus den Elektrodenwickeln ungehindert durch die Netzstruktur 38 hindurch aus der elektrochemischen Batteriezelle 10 entweichen zu lassen. Die Netzstruktur 38 schützt davor, dass sich der Gaskanal 44 mit Agglomeraten aus dem verbrennenden Elektrodenwickel zusetzt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Maschenweite der Netzstruktur 38 etwas kleiner als der Durchmesser der Durchführung durch die Kühlplatte beziehungsweise als die Berstmembran 18 ausgebildet ist.
  • Insbesondere hochenergetische prismatische Lithium-Ionen-Zellen als elektrochemische Batteriezelle 10, mit mehr als 150 Wattstunden pro Kilogramm, sind in einem Aluminiumgehäuse als Batteriezellengehäuse 14 ausgebildet und neigen dazu aufzuschmelzen, wodurch sich neben der Öffnung durch die Berstmembran 18 zusätzlich Löcher für entweichendes Gas bilden könnten. Daher kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Batteriezellengehäuse 14 und die Netzstruktur 38 vorzugsweise aus einer geeigneten hochschmelzenden Stahlsorte gefertigt sind. Die Berstmembran 18 kann entweder aus Stahl oder Aluminium ausgebildet sein.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass das Batteriezellengehäuse 14 zumindest bereichsweise aus einem legierten Stahl ausgebildet ist. Insbesondere weist der Stahl eine Schmelztemperatur von mehr als 1400°C auf. Dadurch kann verbessert der elektrische Energiespeicher 12 bei einer thermischen Beschädigung geschützt werden. Insbesondere kann der legierte Stahl 18% Chromanteile aufweist. Alternativ kann der legierte Stahl Molybdänanteile und/oder Nickelanteile aufweisen. Dadurch ist insbesondere die Schmelztemperaturerhöht, so dass der elektrische Energiespeicher 12 verbessert vor einer thermischen Beschädigung geschützt ist.
  • Insgesamt zeigen die 1 bis 3 ein Batteriezellengehäuse 14 mit einer radialen Berstmembran 18.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    elektrochemische Batteriezelle
    12
    elektrischer Energiespeicher
    14
    Batteriezellengehäuse
    16
    Innenraum
    18
    Berstmembran
    20
    thermisches Durchgehen
    22
    Gas
    24
    Umgebung
    26
    Oberfläche
    28
    Berstprägestruktur
    30
    erste Seite
    32
    Plus-Pol
    34
    Minus-Pol
    36
    zweite Seite
    38
    Netzstruktur
    40
    Abstandshalter
    42
    Gehäusewand
    44
    Gaskanal
    46
    Ventil
    48
    Kühleinrichtung
    50
    Kühlmedium
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008025422 A1 [0003]
    • DE 102012213697 A1 [0004]
    • DE 102014018751 A1 [0005]

Claims (13)

  1. Elektrochemische Batteriezelle (10) für einen elektrischen Energiespeicher (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem Batteriezellengehäuse (14) mit einem Innenraum (16), in welchem zumindest eine Batteriewicklung der elektrochemischen Batteriezelle (10) angeordnet ist, und mit zumindest einer Berstmembran (18), welche dazu ausgebildet ist, bei einem thermischen Durchgehen (20) der elektrochemischen Batteriezelle (10) zu bersten und somit ein bei dem thermischen Durchgehen (20) entstandenes Gas (22) aus dem Innenraum (16) in eine Umgebung (24) des Batteriezellengehäuses (14) abzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstmembran (18) eine Oberfläche (26) aufweist, auf welcher eine vorgegebene Berstprägestruktur (28) ausgebildet ist.
  2. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemische Batteriezelle (10) an einer ersten Seite (30) des Batteriezellengehäuses (14) zwei Ableiterelemente (32, 34) aufweist und die Berstmembran (18) an einer der ersten Seite (30) gegenüberliegenden zweiten Seite (36) des Batteriezellengehäuses (14) ausgebildet ist.
  3. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstprägestruktur (28) sternförmig und/oder radial auf der Oberfläche (26) ausgebildet ist.
  4. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstprägestruktur (28) auf einer dem Innenraum (16) zugewandten Oberfläche und/oder auf einer der Umgebung (24) zugewandten Oberfläche (26) ausgebildet ist.
  5. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstprägestruktur (28) einer der elektrochemischen Batteriezelle (10) zugeordneten Kühleinrichtung (48) zugewandt ist.
  6. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (16) eine Netzstruktur (38) ausgebildet ist, welche dazu ausgebildet ist, das Gas (22) zur Berstmembran (18) zu leiten.
  7. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (16) ein Abstandshalter (40) ausgebildet ist, welcher die Netzstruktur (38) zumindest bereichsweise berührt und relativ zum Batteriezellengehäuse (14) hält und derart ausgebildet ist, dass zwischen der Netzstruktur (38) und einer Gehäusewand (42) des Batteriezellengehäuses (14) ein Gaskanal (44) ausgebildet ist.
  8. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemische Batteriezelle (10) als prismatische Batteriezelle ausgebildet ist.
  9. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstmembran (18) im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.
  10. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellengehäuse zumindest bereichsweise aus einem legierten Stahl ausgebildet ist.
  11. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der legierte Stahl 18% Chromanteile aufweist.
  12. Elektrochemische Batteriezelle (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der legierte Stahl Molybdänanteile und/oder Nickelanteile aufweist.
  13. Elektrischer Energiespeicher (12) für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug mit zumindest einer elektrochemischen Batteriezelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113594622A (zh) * 2021-07-21 2021-11-02 宁波小顶科技有限公司 一体式电池定向排气装置
CN113594621A (zh) * 2021-07-21 2021-11-02 宁波小顶科技有限公司 一种填充式电池排气装置
WO2023083594A1 (en) * 2021-11-15 2023-05-19 Mann+Hummel Gmbh Degassing unit, membrane, housing, in particular battery housing, and method for manufacturing a membrane

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100136386A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-03 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Battery cell containment and venting
DE102011077676A1 (de) * 2011-06-17 2012-12-20 Sb Limotive Co., Ltd. Batteriezelle, Batteriezellenmodul, Batterie und Kraftfahrzeug
DE202016000346U1 (de) * 2016-01-21 2017-04-25 Berghof Fluoroplastic Technology Gmbh Druckausgleichselement mit perforierter Membrane
DE102017208613A1 (de) * 2017-05-22 2018-11-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100136386A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-03 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Battery cell containment and venting
DE102011077676A1 (de) * 2011-06-17 2012-12-20 Sb Limotive Co., Ltd. Batteriezelle, Batteriezellenmodul, Batterie und Kraftfahrzeug
DE202016000346U1 (de) * 2016-01-21 2017-04-25 Berghof Fluoroplastic Technology Gmbh Druckausgleichselement mit perforierter Membrane
DE102017208613A1 (de) * 2017-05-22 2018-11-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113594622A (zh) * 2021-07-21 2021-11-02 宁波小顶科技有限公司 一体式电池定向排气装置
CN113594621A (zh) * 2021-07-21 2021-11-02 宁波小顶科技有限公司 一种填充式电池排气装置
WO2023083594A1 (en) * 2021-11-15 2023-05-19 Mann+Hummel Gmbh Degassing unit, membrane, housing, in particular battery housing, and method for manufacturing a membrane

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