DE102021000029A1 - Mehrschichtiges Schutzelement für eine Batterie - Google Patents

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Carsten Stöckmann
Ulrich Stude
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Abstract

Es werden ein mehrschichtiges Schutzelement zur thermischen Isolierung einer Batterie, eine Batterie mit einem solchen Schutzelement und die Verwendung des Schutzelements zur Filtration von im Brandfall austretenden Gasen und zur Verhinderung des Austretens von Flammen bzw. Funken vorgeschlagen. Das hochgradig gasdurchlässige Schutzelement weist eine Trägerschicht aus einem Gewebe und eine kompressible Faserschicht in Form eines genähten Faservlies auf. Das Schutzelement ist zwischen mindestens einer Batteriezelle und einer Gehäusewand der Batterie angeordnet und deckt einen Auslass der Gehäusewand innenseitig ab. So wird im Brandfall bzw. bei einem Kurzschluss ein guter Druckausgleich ermöglicht, wobei austretende Gase insbesondere durch die Faserschicht gefiltert werden und ein Austreten von Flammen oder Funken durch den Auslass verhindert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Schutzelement zur insbesondere thermischen Isolierung einer Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Batterie mit einem mehrschichtigen Schutzelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 sowie eine Verwendung eines mehrschichtigen Schutzelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
  • Unter dem Begriff „Schutzelement“ ist bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein flächiges Bauteil mit einem Schichtaufbau, insbesondere einem Schichtpaket, zu verstehen, das zur thermischen Isolierung bzw. sonstigen Abschottung einer Batterie bzw. deren Zellen ausgebildet ist bzw. eingesetzt wird. Insbesondere ist das Schutzelement dazu ausgebildet, bei einer unkontrollierten bzw. überhöhten Wärmeentwicklung in der Batterie die Abgabe von Wärme an die Umgebung, insbesondere einen Fahrzeuginnenraum, zu reduzieren bzw. zu verzögern und/oder die Ausbreitung von Wärme in der Batterie einzudämmen bzw. zu reduzieren oder zu verzögern.
  • Unter dem Begriff „Batterie“ ist bei der vorliegenden Erfindung ein insbesondere wiederaufladbares Speicherelement bzw. Sekundärelement zur Bereitstellung elektrischer Energie durch Umwandlung chemischer Energie zu verstehen. Die Batterie ist vorzugsweise aus mehreren zusammengeschalteten Akkumulator-Zellen bzw. Zellblöcken, also Batteriezellen, aufgebaut.
  • Insbesondere ist die Batterie als Traktionsbatterie bzw. zum Antrieb von Elektrofahrzeugen ausgebildet und/oder als Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt. Hier ist eine zuverlässige bzw. effektive Wärmeisolierung wichtig, um bei einer Überhitzung der Batterie, beispielsweise infolge eines Verkehrsunfalls, die Insassen des Fahrzeugs zu schützen, und zwar zumindest bis zum Eintreffen von Rettungskräften.
  • Gerade Lithium-Ionen-Batterien weisen aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung eine vergleichsweise hohe Instabilität auf. Kommt es in einer Batteriezelle zu einem lokalen Kurzschluss der internen Elektroden, beispielsweise durch eine Verunreinigung des die Elektroden trennenden Separators durch eingeschlossene Fremdpartikel und/oder eine mechanische Einwirkung oder Beschädigung, heizt der starke Kurzschlussstrom die Batteriezelle in kurzer Zeit bis auf 800 °C, mitunter bis auf 1300 °C, auf. Dieser Vorgang wird als thermisches Durchgehen („thermal runaway“) bezeichnet. Das thermische Durchgehen einer Batteriezelle kann leicht bzw. schnell auf weitere, benachbarte Batteriezellen übergreifen, insbesondere da der Separator bereits bei relativ niedrigen Temperaturen, beispielsweise über 120 °C, an Stabilität verliert und daher Kurzschlüsse in benachbarten Batteriezellen schnell auftreten können. Dies führt zu einer unaufhaltsamen Kettenreaktion, wobei die in der Batterie gespeicherte Energie in kurzer Zeit, zumeist explosionsartig und/oder unter Freisetzung von giftigen Gasen sowie unter Flammen- bzw. Funkenbildung, abgegeben wird. Außerdem besteht die Gefahr des Berstens der Batterie bei entsprechend ansteigendem Innendruck.
  • Die WO 2019/121641 A1 offenbart ein mehrschichtiges Schutzelement für eine Batterie zur thermischen Dämmung. Das Schutzelement weist unter anderem eine hitzebeständige Trägerschicht und eine hitzebeständige, kompressible Faserschicht auf. Um im Brand- bzw. Explosionsfall einen Druckausgleich zu ermöglichen, weist das Gehäuse der Batterie einen Auslass auf, der mit einem Filter oder Ventil versehen ist.
  • Vor diesem Hintergrund ist es wünschenswert, eine Batteriezelle, die benachbart zu einer durchgehenden bzw. überhitzenden Batteriezelle angeordnet ist, so lange wie möglich unterhalb einer bestimmten Grenztemperatur, vorzugsweise von 120 °C, insbesondere von 80 °C, zu halten. Oberhalb von 80 °C wird der Alterungsprozess der Batteriezelle nämlich erheblich beschleunigt und oberhalb von 120 °C beginnt oft ein Aufschmelzen des Separators in der Batteriezelle, einhergehend mit irreversiblen Schädigungen bzw. Kurzschlüssen.
  • Gleichermaßen besteht ein hoher Bedarf an einem effizienten bzw. lang anhaltenden Wärmeschutz angrenzender Bereiche bzw. Räume, insbesondere Fahrzeuginnenräume, vor der unkontrollierten Wärmeentwicklung in der Batterie. Insbesondere sollten Insassen und/oder Gegenstände so lange vor Wärme geschützt werden, bis Rettungs- bzw. Bergungsmaßnahmen vollständig abgeschlossen sind.
  • Darüberhinaus sollten die Rettungskräfte während der Bergung auch vor unkontrollierten Explosionen bei Durchgehen der Batterie geschützt werden und sollte das Risiko, durch austretende toxische Gase (zum Beispiel gasförmige Flusssäure), Funken und Flammen vermindert werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrschichtiges Schutzelement zur insbesondere thermischen Isolierung einer Batterie, eine Batterie mit einem solchen Schutzelement und eine Verwendung des Schutzelements anzugeben, wobei im Brandfall bzw. bei Überhitzung oder Kurzschluss ein guter Druckausgleich zur Verhinderung eines Berstens der Batterie bei einfachem, kostengünstigem Aufbau ermöglicht wird und gleichzeitig austretende Gase gefiltert werden und/oder ein Austreten von Flammen bzw. Funken minimiert oder gar verhindert wird.
  • Die obige Aufgabe wird durch ein mehrschichtiges Schutzelement gemäß Anspruch 1, durch eine Batterie gemäß Anspruch 10 oder durch eine Verwendung gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das vorschlagsgemäße Schutzelement insbesondere eine Gasdurchlässigkeit von mehr als 25 mm/s bei einem Differenzdruck von höchstens 200 Pa und bei einer Dicke von mindestens 3 mm - zumindest im Brandfall bzw. bei Überschreiten einer Temperatur von 300°C - aufweist. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht im Brandfall bzw. bei einem Kurzschluss oder erhöhter Temperatur - insbesondere also bei einem Unfall - einen optimalen Druckausgleich durch das Schutzelement hindurch, wobei austretende Gase durch das Schutzelement bzw. dessen Faserschicht gefiltert werden und/oder in der Batterie entstehende Flammen bzw. Funken zurückgehalten werden. insbesondere kann die Trägerschicht und damit auch das Schutzelement großen mechanischen Belastungen bzw. Druckdifferenzen standhalten, wie sie insbesondere in einem solchen Fall auftreten können. Außerdem kann das Schutzelement die Batterie bzw. deren Batteriezellen thermisch isolieren, insbesondere um das Durchgehen der Batterie bzw. das Übergreifen auf benachbarte Batteriezellen und/oder die Wärmeeinwirkung auf die Umgebung, wie ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuginnenraum, zumindest zu verringern oder zu verzögern.
  • Gemäß einem zweiten, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das vorschlagsgemäße Schutzelement vorzugsweise einen Gasdurchströmungswiderstand von weniger als 100 Pa bei einer Gasdurchströmung von mindestens 50 mm/s und einer Dicke von mindestens 3 mm - zumindest im Brandfalls bzw. bei Überschreiten einer Temperatur von 300°C - auf. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht im Brandfall bzw. bei einem Kurzschluss oder erhöhter Temperatur - insbesondere also bei einem Unfall - einen optimalen Druckausgleich durch das Schutzelement hindurch, wobei austretende Gase durch das Schutzelement bzw. dessen Faserschicht gefiltert werden und/oder in der Batterie entstehende Flammen bzw. Funken zurückgehalten werden. Insbesondere kann die Trägerschicht und damit auch das Schutzelement großen mechanischen Belastungen bzw.
  • Druckdifferenzen standhalten, wie sie insbesondere in einem solchen Fall auftreten können. Außerdem kann das Schutzelement die Batterie bzw. deren Batteriezellen thermisch isolieren, insbesondere um das Durchgehen der Batterie bzw. das Übergreifen auf benachbarte Batteriezellen und/oder die Wärmeeinwirkung auf die Umgebung, wie ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuginnenraum, zumindest zu verringern oder zu verzögern.
  • Gemäß einem dritten, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Trägerschicht vorzugsweise nur partiell oder über eine gasdurchlässige bzw. thermisch instabile Verbindungsschicht mit der Faserschicht verbunden oder verklebt. Dies ermöglicht im Brandfall bzw. bei einem Kurzschluss oder erhöhter Temperatur - insbesondere also bei einem Unfall - einen optimalen Druckausgleich durch das Schutzelement hindurch, wobei austretende Gase durch das Schutzelement bzw. dessen Faserschicht gefiltert werden und/oder in der Batterie entstehende Flammen bzw. Funken zurückgehalten werden. Insbesondere kann die Trägerschicht und damit auch das Schutzelement großen mechanischen Belastungen bzw. Druckdifferenzen standhalten, wie sie insbesondere in einem solchen Fall auftreten können. Außerdem kann das Schutzelement die Batterie bzw. deren Batteriezellen thermisch isolieren, insbesondere um das Durchgehen der Batterie bzw. das Übergreifen auf benachbarte Batteriezellen und/oder die Wärmeeinwirkung auf die Umgebung, wie ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuginnenraum, zumindest zu verringern oder zu verzögern.
  • Gemäß einem vierten, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Faserschicht vorzugsweise als nicht-gewebte Lage (non-woven) ausgeführt oder damit versehen, insbesondere in Form eines vernadelten Faserflieses bzw. einer Gewirkmatte, wobei die Faserschicht, Matte bzw. Lage vernäht ist. Hierdurch wird ein verbesserter Zusammenhalt ermöglicht bzw. erreicht und/oder die Verarbeitung, Herstellung, Montage und/oder Verwendung vereinfacht.
  • Besonders bevorzugt ist die Faserschicht aus langen Fasern von mehr als 30 mm Länge und/oder aus einem vernadelten bzw. verfestigten Faservlies gebildet ist. Durch die langen Fasern und/oder die Vernadelung bzw. Verfestigung der Faserschicht erhöht sich die mechanische Widerstandsfähigkeit gegenüber einer sonstigen Faserschicht signifikant. Dadurch ist die Faserschicht besonders dehnbar und druckelastisch, wodurch die Aufnahme hoher Druckkräfte ermöglicht wird. Gleichzeitig besitzt die Faserschicht eine hohe Wärmeisolationsfähigkeit, da die miteinander verschlungenen Fasern eine effiziente Reduktion des Durchgangs von Wärmeenergie durch die Faserschicht hindurch bewirken. Dies ist insbesondere bei einer unkontrollierten Wärmeentwicklung innerhalb der Batterie, beispielsweise beim thermischen Durchgehen einer Batteriezelle, vorteilhaft, da auf diese Weise die völlige Zerstörung bzw. Explosion der Batterie signifikant hinausgezögert wird. Schließlich weisen vernadelte Faservliese ein geringes Flächengewicht auf, was die Handhabung erleichtert.
  • Vorzugsweise ist die Faserschicht aus vernadelten bzw. verfestigten Glasfasern oder Silikatfasern oder aus einer Mischung davon hergestellt.
  • Besonders bevorzugt weisen die Fasern der Faserschicht eine Länge von mindestens 40 mm, vorzugsweise mindestens 50 mm, insbesondere im Wesentlichen 50 bis 60 mm auf. Dies ermöglicht eine besonders hohe druck- und reißfeste Ausbildung der Faserschicht.
  • Insbesondere weisen die Fasern einen mittleren Durchmesser von mindestens 4 µm, vorzugsweise mindestens 5 µm, insbesondere von 6 bis 15 µm, auf.
  • Besonders bevorzugt ist die Faserschicht bindemittelfrei und/oder schmelzperlenfrei ausgebildet.
  • Vorzugsweise weist die Faserschicht ein Flächengewicht von weniger als 1800 g/m2, vorzugsweise weniger als 1300 g/m2, insbesondere weniger als 600 g/m2, und/oder mehr als 150 g/m2, vorzugsweise mehr als 200 g/m2, besonders bevorzugt mehr als 300 oder 400 g/m2, auf. Dies ermöglicht eine leichte Handhabung.
  • Insbesondere kann durch die Verwendung eines Gewebes als Trägerschicht die mechanische Stabilität des Schutzelements signifikant erhöht bzw. verbessert werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft als mechanischer Schutz bei einer Explosion einer Batteriezelle.
  • Vorzugsweise ist das Schutzelement hochgradig luftdurchlässig bzw. gasdurchlässig ausgebildet, insbesondere wobei die Trägerschicht das Gewebe aufweist oder hierdurch gebildet ist. Dies kann die Gefahr einer Explosion bzw. des Berstens einer von einem oder mehreren Schutzelementen ummantelten bzw. umgebenen Batterie verringern, da auf diese Weise explosive Gase durch die Trägerschicht und die Faserschicht sehr gut abgeleitet werden können.
  • Das Schutzelement weist insbesondere eine elektrische Durchschlagsfestigkeit von mehr als 20 kV/mm, vorzugsweise mehr als 30 kV/mm, insbesondere von 40 bis 70 kV/mm, auf. Dies vermeidet bzw. verzögert die Bildung von Lichtbögen oder Funken.
  • Insbesondere ist das Schutzelement - vorzugsweise im Einbauzustand - weniger als 7 mm, vorzugsweise weniger als 6 mm, insbesondere zwischen 2 bis 3 mm, dick. Dies gestattet einen flexiblen und einfachen Einbau in die Batterie, auch in enge Einbauspalte.
  • Insbesondere weist das Schutzelement auf wenigstens einer Flachseite eine - insbesondere nur partiell abdeckende - Klebeschicht auf oder ist auf einer Flachseite zumindest abschnittsweise selbstklebend ausgebildet. Dies gestattet eine einfache Anordnung bzw. Befestigung des Schutzelements an oder in der Batterie und/oder weiteren Schutzelementen.
  • Vorzugsweise weist das Schutzelement ein Flächengewicht von weniger als 1800 g/m2, vorzugsweise weniger als 1300 g/m2, insbesondere weniger als 1000 g/m2, und/oder mehr als 150 g/m2, vorzugsweise mehr als 200 g/m2, besonders bevorzugt mehr als 300 oder 400 g/m2, auf.
  • Die Wärmeleitfähigkeit des Schutzelements ist bei 25 °C Raumtemperatur geringer als 0,1 W/mK, vorzugsweise geringer als 0,08 W/mK, insbesondere geringer als 0,04 W/mK.
  • Eine vorschlagsgemäße Batterie, vorzugsweise Lithium-Ionen-Akkumulator, insbesondere in Form einer Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug, weist ein Gehäuse und mindestens ein mehrschichtiges Schutzelement auf, das zur insbesondere thermischen Isolierung und/oder zum Brandschutz im und/oder am Gehäuse angeordnet ist.
  • Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Schutzelement der vorschlagsgemäßen Batterie vorzugsweise gemäß einem der voranstehenden Aspekte ausgebildet. Hierdurch ergeben sich entsprechende Vorteile für die Batterie, wie oben erläutert.
  • Gemäß einem sechsten, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Schutzelement bei der vorschlagsgemäßen Batterie vorzugsweise zwischen dem Gehäuse und mindestens einer Batteriezelle der Batterie angeordnet und deckt einen Auslass des Gehäuses ab, um im Brandfall bzw. im Falle eines Kurzschlusses durch den Auslass austretende Gase zu filtern und/oder das Austreten von Flammen bzw. Funken durch den Auslass zu minimieren oder sogar zu verhindern. Hierdurch ergeben sich wiederum die bereits genannten Vorteile, wobei insbesondere auch ein einfacher Aufbau bzw. Zusammenbau der Batterie ermöglicht wird.
  • Vorzugsweise verschließt bzw. isoliert das Schutzelement die Batterie oder Batteriezellen oder das Gehäuse außen oder innen oberseitig und/oder seitlich zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig oder vollflächig. Dies gestattet eine effektive Wärmeisolierung der Batterie nach oben bzw. gegenüber einem oberhalb der Batterie angeordneten bzw. angrenzenden Bereich, insbesondere einem Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs. Dadurch werden in dem Bereich bzw. Raum befindliche Personen bzw. Insassen oder Gegenstände effektiv bzw. ausreichend lange - also bis zum Abschluss von Bergungs- bzw. Rettungsmaßnahmen - vor der unkontrollierten Wärmeentwicklung in der Batterie geschützt.
  • Gemäß einem siebten, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise mehrere oder alle Batteriezellen der Batterie von dem oder jeweils einem Schutzelement ummantelt, also insbesondere einzelweise ummantelt. Besonders bevorzugt ist das Schutzelement dabei an die jeweilige Batteriezelle in seiner Form angepasst. Beispielsweise können auch hülsenförmige Schutzelemente für zylindrische Batteriezellen vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine sehr gute Wärmeisolierung, bei einem einfachen Aufbau und gleichzeitig guter Gasdurchlässigkeit im Brand- bzw. Explosionsfall bzw. im Falle eines Kurzschlusses.
  • So ist das Schutzelement zwischen zwei benachbarten Batteriezellen im Gehäuse angeordnet und kann diese thermisch voneinander isolieren. Auf diese Weise wird ein Übergreifen des thermischen Durchgehens von einer Batteriezelle auf die nächste bzw. benachbarte Batteriezelle effektiv verzögert und/oder eingedämmt bzw. sogar verhindert und somit die explosionsartige Freisetzung von Wärme und/oder Fragmenten aus der Batterie verhindert oder zumindest signifikant hinausgezögert.
  • Bei der vorschlagsgemäßen Batterie ist es besonders vorteilhaft, wenn das Schutzelement mindestens eine Trägerschicht aus einem Gewebe aufweist.
  • Gemäß einem achten, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein mehrschichtiges Schutzelement, das insbesondere gemäß einem der voranstehenden Aspekte ausgebildet ist, zur thermischen Isolierung einer Batterie und/oder zur Filtration von im Brandfall bzw. bei einem Kurzschluss durch einen Auslass der Batterie austretenden Gasen und/oder zur Verhinderung des Austretens von Flammen bzw. Funken durch den Auslass verwendet, wobei das Schutzelement zwischen einem Gehäuse und mindestens einer Batteriezelle der Batterie angeordnet wird und den Auslass innenseitig überdeckt. Bei sehr einfachem Aufbau und Zusammenbau der Batterie wird so ein optimaler Druckausgleich durch das Schutzelement hindurch ermöglicht, wobei austretende Gase durch das Schutzelement bzw. dessen Faserschicht gefiltert und/oder in der Batterie entstehende Flammen bzw. Funken zurückgehalten werden. Insbesondere kann die Trägerschicht und damit auch das Schutzelement großen mechanischen Belastungen bzw. Druckdifferenzen standhalten, wie sie gerade bei einem Unfall bzw. Kurzschluss auftreten können. Außerdem kann das Schutzelement die Batterie bzw. dessen Batteriezellen thermisch isolieren, insbesondere um das Durchgehen der Batterie bzw. das Übergreifen auf benachbarte Batteriezellen und/oder die Einwirkung auf die Umgebung, wie ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuginnenraum, zumindest zu verringern oder zu verzögern.
  • Gemäß einem neunten, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das vorschlagsgemäße Schutzelement besonders bevorzugt zur Isolierung zwischen ein oder mehreren Batteriezellen einerseits und einer Steuereinrichtung bzw. Steuerelektronik der Batterie andererseits, insbesondere innerhalb eines Gehäuses der Batterie, verwendet bzw. angeordnet. Hierdurch kann wiederum eine optimierte Isolierung und/oder erreicht werden, dass die Batterie auch bei einem Durchgehen länger als sonst noch stabil bleibt.
  • Die oben genannten Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie die sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung ergebenden Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung können grundsätzlich unabhängig voneinander, aber auch in beliebiger Kombination bzw. Reihenfolge realisiert werden. Zusätzliche Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Es zeigt:
    • 1A einen schematischen Schnitt eines vorschlagsgemäßen mehrschichtigen Schutzelements;
    • 1B eine schematische Darstellung eine Trägerschicht in Form eines Gewebes;
    • 1C eine schematische Darstellung einer potentiellen Verklebung bzw. Klebeschicht;
    • 2 einen schematischen Schnitt einer vorschlagsgemäßen Batterie mit dem Schutzelement; und
    • 3 einen schematischen Schnitt eines Fahrzeugs mit der vorschlagsgemäßen Batterie.
  • 1A zeigt in einer schematischen, nicht maßstabsgerechten Schnittdarstellung ein vorschlagsgemäßes mehrschichtiges Schutzelement 1. Das Schutzelement 1 dient einer insbesondere thermischen Isolierung bzw. einer Abschottung einer vorschlagsgemäßen Batterie 8, die in 2 in einem schematischen, nicht maßstabsgerechten Schnitt dargestellt ist. Die Batterie 8 (Akkumulator) ist insbesondere als Lithium-Ionen-Akkumulator, ausgeführt und/oder für ein Fahrzeug 12 vorgesehen, wie in 3 angedeutet.
  • Besonders bevorzugt dient die Batterie 8 als Antriebsbatterie oder Traktionsbatterie für das vorzugsweise als Elektroauto bzw. Elektrofahrzeug ausgebildete Fahrzeug 12.
  • Jedoch ist das Schutzelement 1 bzw. die vorliegende Erfindung auch generell zum Schutz von Batterien, z.B. im medizinischen Bereich, bei akkubetriebenen Elektrogeräten, wie Laubbläsern, Heckenscheren oder Motorsensen, und z.B. beim Militär oder für sonstige Zwecke zum Schutz der Personen, die Batterien am oder in der Nähe vom Körper tragen, anwendbar bzw. einsetzbar.
  • Nachfolgend wird zunächst auf einen bevorzugten Aufbau des Schutzelements 1 näher eingegangen.
  • Das Schutzelement 1 weist eine Trägerschicht 2 und eine Faserlage bzw. Faserschicht 3 auf.
  • Die Schichten 2 und 3 sind vorzugsweise miteinander verbunden, insbesondere verklebt, insbesondere mittels einer dazwischen gebildeten bzw. angeordneten Verbindung oder Verbindungsschicht 4. Dies erleichtert insbesondere die Handhabung und den Einbau bzw. die Montage.
  • Das Schutzelement 1 weist vorzugsweise, jedoch nur optional, eine zusätzliche Trägerschicht 5 auf der der (ersten) Trägerschicht 2 abgewandten Flachseite der Faserschicht 3 auf, wie in 1A angedeutet. Die zusätzliche Trägerschicht 5 kann entsprechend der (ersten) Trägerschicht 2 ausgebildet sein, so dass die Ausführungen und Erläuterungen für die erste Trägerschicht 2 entsprechend gelten. Jedoch kann die zusätzliche Trägerschicht 5 auch anders ausgebildet sein und optional trotzdem entsprechende Eigenschaften oder Merkmale aufweisen.
  • Die zusätzliche Trägerschicht 5 ist vorzugsweise fest mit der Faserschicht 3 verbunden oder verklebt, insbesondere über eine (zusätzliche) Verbindung bzw. Verbindungsschicht 6, wie in 1A angedeutet. Diese Verbindung bzw. Verbindungsschicht 6 kann insbesondere genauso oder ähnlich wie die (erste) Verbindung bzw. Verbindungsschicht 4 ausgebildet sein, so dass die nachfolgenden diesbezüglichen Erläuterungen und Merkmale insbesondere entsprechend gelten.
  • Die Verbindung bzw. Verbindungsschicht 4 und/oder 6 kann insbesondere als partielle Verklebung 4A ausgeführt sein, wie in 1C angedeutet. Besonders bevorzugt handelt es sich hier um eine netzartige Aufbringung oder Anordnung von Klebe- oder Verbindungsbereichen, die die Trägerschicht 2 bzw. 5 mit der Faserschicht 3 verbinden. So kann eine partielle bzw. punktuelle, flächige Verbindung der Trägerschicht 2 bzw. 5 mit der Faserschicht 3 mit hoher Gasdurchlässigkeit realisiert werden, auch wenn die Trägerschicht 2 bzw. 3 flächig bzw. flachseitig mit der Faserschicht 3 verbunden ist.
  • Alternativ oder zusätzlich kann zur Verbindung bzw. Verklebung auch ein thermisch instabiler Klebstoff bzw. eine thermisch instabile Verbindung bzw. Verbindungsfolie eingesetzt werden, um bei erhöhten Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen von mehr als 200 °C, bevorzugt mehr als 250 °C, besonders bevorzugt mehr als 300 °C, eine hohe Gasdurchlässigkeit - wie später noch näher erläutert - zu erreichen.
  • Die Trägerschichten 2 bzw. 5 und die Faserschicht 3 sind insbesondere durch Verkleben miteinander verbunden. Jedoch sind auch andere Verbindungstechniken, beispielsweise Vernähen oder Verschweißen, möglich.
  • Das Schutzelement 1 bzw. die Trägerschicht 2 oder 5 weist optional eine insbesondere nur partiell oder punktuell aufgebrachte Klebeschicht 7 auf und/oder ist selbstklebend ausgebildet, um die Befestigung bzw. Montage des Schutzelements 1 an bzw. in der Batterie 8 bzw. deren Gehäuse 9 zu erleichtern bzw. zu ermöglichen.
  • Die Trägerschicht 2 und/oder 5 weist vorzugsweise ein gasdurchlässiges Gewebe 2A, wie in 1B schematisch dargestellt, auf oder ist daraus gebildet. Dies ist einer hohen mechanischen Belastbarkeit zuträglich, wobei eine kompakte Bauweise mit geringer Dicke ermöglicht wird.
  • Der Begriff „Gewebe“ bezeichnet insbesondere ein vorzugsweise flächiges Erzeugnis, das durch eine Vielzahl von sich kreuzenden Fäden gebildet ist. Dabei sind die Fäden, insbesondere in einer sich wiederholenden Abfolge, über und unter quer verlaufende Fäden geführt.
  • Das Gewebe 2A ist vorzugsweise ein Glasfasergewebe, Aramidgewebe, Kohlefasergewebe oder Silikatgewebe. Es ist auch möglich, dass das Gewebe 2A ein Mischgewebe ist bzw. eine Mischung insbesondere aus Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern und/oder Silikatfasern aufweist oder daraus besteht.
  • Besonders bevorzugt wird zur Verbindung des eine Trägerschicht 2 bzw. 5 bildenden Gewebes 2A mit der Faserschicht 3 ein luftdurchlässiger bzw. gasdurchlässiger Klebstoff verwendet, vorzugsweise wobei der Klebstoff ein Austreten bzw. Durchtreten von Gasen ermöglicht, aber das Gewebe 2A bzw. die Faserschicht 3 eine Barriere für Funken oder Flammen bildet.
  • Vorzugsweise weist das Gewebe 2A eine hohe Hitzebeständigkeit auf, vorzugsweise bis zu einer Temperatur von etwa 1150 °C oder über 1150 °C.
  • Das Gewebe 2A weist vorzugsweise eine Maschenweite von mindestens 0,1 mm und/oder höchstens 0,4 mm auf. Besonders bevorzugte Maschenweiten sind beispielsweise etwa 0,114 mm, etwa 0,22 mm oder etwa 0,315 mm.
  • Das Gewebe 2A weist vorzugsweise eine offene Siebfläche von mindestens 10 %, insbesondere mindestens 20 %, besonders bevorzugt 30 %, und/oder höchstens 45 %, insbesondere höchstens 50 % oder 60 %, auf.
  • Die Trägerschicht 2 und/oder 5 bildet vorzugsweise eine Deckschicht oder Außenschicht der Faserschicht 3 bzw. des Schutzelements 1.
  • Optional ist mindestens eine der Trägerschichten 2, 5 als hitzebeständige Metallschicht oder -lage, vorzugsweise Aluminium bzw. Aluminiumfolie, oder als Glimmerschicht, vorzugsweise Glimmerpapierschicht, ausgebildet.
  • Die Glimmerschicht ist vorzugsweise mit einem Gelege bzw. dem Gewebe 2A und/oder Verstärkungsfasern versehen oder verstärkt oder umgekehrt, besonders bevorzugt auf der der Faserschicht 3 oder nächsten Batteriezelle 8A zugewandten oder abgewandten Seite.
  • Insbesondere kann die Trägerschicht 2 bzw. 5 bzw. deren Grundgerüst, wie das Gelege oder Gewebe 2A, also auch mit einem hitzebeständigen bzw. wärmedämmenden Material, wie Glimmer, versehen oder kombiniert sein.
  • Beispielsweise ist eine bzw. die erste Trägerschicht 2 als hitzebeständige Glimmerschicht, vorzugsweise Glimmerpapierschicht, und die andere bzw. die zweite Trägerschicht 5 als Metallschicht, vorzugsweise Aluminiumfolie oder Metallgewebe, ausgebildet. Es können jedoch auch beide Deckschichten 2, 3 identisch, insbesondere als Glimmerschicht, vorzugsweise Glimmerpapierschicht, ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders große Hitzebeständigkeit.
  • Vorzugsweise weist mindestens eine Trägerschicht 2 oder 5 eine derartige mechanische Stabilität auf, dass bei einer Explosion der Batterie 8 keine Fragmente das Schutzelement 1 durchdringen können.
  • Das Schutzelement 1 weist besonders bevorzugt eine hohe Gasdurchlässigkeit auf.
  • Insbesondere weist das Schutzelement 1 eine Gasdurchlässigkeit - insbesondere gemessen in Form der Durchströmungsgeschwindigkeit - von mehr als 25 mm/s bei einem Differenzdruck (Druckverlust) von 200 Pa oder höchstens 200 Pa und bei einer Dicke von 3 mm oder mindestens 3 mm auf.
  • Die bevorzugte Gasdurchlässigkeit von mehr als 25 mm/s muss nicht für den gesamten Differenzdruckbereich bis 200 Pa erfüllt sein, sondern ist erfüllt, wenn der Wert von mehr als 25 mm/s beispielsweise bei einem Druckverlust von 150 Pa erreicht wird, aber nicht darunter. Das Gleiche gilt für den Dickebereich von mindestens 3 mm. Weist das Schutzelement 1 die Gasdurchlässigkeit von mehr als 25 mm/s z. B. bei einer Dicke von 3,5 mm auf, aber nicht darüber, so weist es die gewünschte Gasdurchlässigkeit auf.
  • Insbesondere weist das Schutzelement 1 vorzugsweise eine Gasdurchlässigkeit von mehr als 25 mm/s bei einem Differenzdruck (Druckverlust) von 200 Pa auf, wobei das Schutzelement 1 eine Dicke von 3 mm aufweist.
  • Besonders bevorzugt weist das Schutzelement 1 eine Gasdurchlässigkeit von mehr als 25 mm/s, insbesondere mehr als 40 mm/s, bei einem Differenzdruck (Druckverlust) von (etwa) 200 Pa im nicht komprimierten Zustand bzw. Auslieferungszustand und/oder im komprimierten Zustand bzw. Einbauzustand auf, insbesondere unabhängig von der tatsächlichen Dicke.
  • Vorzugsweise weist das Schutzelement 1 eine Gasdurchlässigkeit von weniger als 500 mm/s, insbesondere weniger als 400 mm/s, besonders bevorzugt weniger als 300 mm/s, bei einem Differenzdruck (Druckverlust) von 200 Pa oder weniger und unabhängig von der Dicke oder mit einer Dicke von 3 mm oder mehr auf.
  • Die Gasdurchlässigkeit wird vorzugsweise bei einer (definierten) Messtemperatur der Durchströmung mit Luft gemessen, wobei auf der Abströmseite vorzugsweise Normaldruck herrscht.
  • Das Schutzelement 1 ist bei der Messung der Gasdurchlässigkeit vorzugsweise nicht komprimiert, kann aber alternativ auch insbesondere entsprechend der gewünschten Einbausituation bzw. mit 25 kPa in Dickenrichtung komprimiert sein.
  • Die genannte Gasdurchlässigkeit wird vorzugsweise bei einer Messtemperatur der Durchströmung mit Luft im Normalbereich von mindestens 20 °C und maximal 25 °C erreicht bzw. gemessen.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante mit insbesondere thermisch instabiler Verbindung bzw. Verklebung von Trägerschicht 2 bzw. 5 mit der Faserschicht 3 erfolgt die Bestimmung der Gasdurchlässigkeit bei Raumtemperatur oder im oben genannten Normalbereich. Vor der Messung wird das Schutzelement 1 einer Behandlungstemperatur von mindestens 400° C oder 300 °C, vorzugsweise mindestens 250 °C und besonders bevorzugt mindestens 200 °C, insbesondere für etwa 30 oder 60 min, ausgesetzt insbesondere. Anschließend erfolgt die Messung der Gasdurchlässigkeit bei der bevorzugten Messtemperatur von 20 bis 25 °C, wie oben beschrieben.
  • Vorzugsweise bzw. alternativ wird die Gasdurchlässigkeit spätestens am Ende einer Messzeit bzw. Durchströmungszeit von 30 s oder 60 s gemessen bzw. erreicht, insbesondere wenn das Schutzelement 1 nicht zuvor auf die genannte Behandlungstemperatur vorgewärmt wurde, direkt mit warmer Luft von bspw. mindestens 250 °C, vorzugsweise mindestens 300 °C und insbesondere mindestens 400 °C beaufschlagt und gemessen wird.
  • Alternativ kann das Schutzelement 1 für die Messung erst auf eine gewünschte Vorwärmtemperatur, bspw. 300 °C, 400 °C oder 450 °C, für eine gewisse Vorwärmzeit, bspw. 1 h, vorgewärmt werden und anschließend bei der gewünschten Messtemperatur oder der Vorwärmtemperatur die Gasdurchlässigkeit wie erläutert gemessen werden.
  • Alternativ zur vorgenannten Bestimmung der Gasdurchlässigkeit durch Messung der Strömungsgeschwindigkeit durch das Schutzelement 1 bei einem vorgegebenen Differenzdruck kann die Gasdurchlässigkeit auch durch Messung des Gasdurchströmungswiderstands (Differenzdruck oder Druckverlust) bei einer gegebenen Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden. Dieser Gasdurchströmungswiderstand oder Druckverlust/Druckabfall verhält sich umgekehrt zu der Gasdurchlässigkeit bzw. Strömungsgeschwindigkeit.
  • Alternativ oder zusätzlich weist das Schutzelement 1 vorzugsweise einen Gasdurchströmungswiderstand (Druckverlust) von weniger als 100 Pa bei einer Gasdurchströmung von 50 mm/s oder mindestens 50 mm/s und mit einer Dicke von 3 mm oder mindestens 3 mm auf. Alternativ oder zusätzlich weist das Schutzelement 1 vorzugsweise einen Gasdurchströmungswiderstand (Druckverlust) von weniger als 500 Pa bei einer Gasdurchströmung(sgeschwindigkeit) von 500 mm/s oder mindestens 500 mm/s und mit einer Dicke von 3 mm oder mindestens 3 mm auf. Die Messung erfolgt entsprechend wie oben erläutert, wobei anstelle der Durchströmungsgeschwindigkeit jetzt der Druckverlust/Druckabfall ermittelt wird und die Durchströmungsgeschwindigkeit, insbesondere auf einem Sollwert, konstant gehalten wird. Die anderen Messbedingungen entsprechen sich, also es wird mit Luft bei entsprechenden Temperaturen und Bedingungen gemessen.
  • Das Schutzelement 1 weist den gewünschten Gasdurchströmungswiderstand von weniger als 100 Pa auch dann auf, wenn dieser Wert beispielsweise bei einer Gasdurchströmung von 550 mm/s, jedoch nicht darüber, und/oder bei einer Dicke von 3,2 mm, jedoch nicht darüber, erreicht wird.
  • Vorzugsweise weist das Schutzelement 1 einen Gasdurchströmungswiderstand (Druckverlust) von mehr als 10 Pa bei einer Gasdurchströmung von 50 mm/s und mit einer Dicke von 3 mm auf.
  • Vorzugsweise besteht das Schutzelement 1 nur aus zwei funktionale Schichten 2 und 3 oder aus drei funktionalen Schichten 2, 3 und 5. Der Begriff „funktionale Schicht“ ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass die jeweilige Schicht als Faserschicht 3 eine signifikante Filterfunktion und/oder als Träger-/Gewebeschicht 2 eine Schutzfunktion (Berstschutz) im Falle eines Unfalls, Durchgehens, einer Explosion o. dgl. übernimmt. Dies schließt nicht aus, dass das Schutzelement 1 zusätzlich nicht-funktionale Schichten aufweisen kann, wie die Verbindungsschicht(en) 4, 6 und/oder die Klebeschicht 7 oder dergleichen.
  • Das Schutzelement 1 bzw. die Schichten 2 bzw. 5 und 3 ist bzw. sind vorzugsweise hitzebeständig, insbesondere bis mindestens 200 °C, besonders bevorzugt über 250 °C, 500 °C oder 1000 °C, ausgebildet, wobei die Schichten 4/6 bzw. die Verbindung bzw. Verklebung der Trägerschicht 2 bzw. 5 mit der Faserschicht 3 diese Hitzebeständigkeit nicht aufweisen muss.
  • Unter dem Begriff „hitzebeständig“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise die Widerstandsfähigkeit bzw. Beständigkeit eines Materials oder Bauteils gegen hohe Temperaturen bzw. die genannten Temperaturen bezeichnet.
  • Insbesondere stellen die zur Hitzebeständigkeit genannten Temperaturen bevorzugte Mindestwerte der Schmelztemperatur, oder besonders bevorzugte untere Grenzen von 0,8 oder 0,9 mal der Schmelztemperatur, und/oder bevorzugte obere Gebrauchstemperaturen im nachfolgend erläuterten Sinne dar und/oder beziehen sich insbesondere auf den Grundwerkstoff, also z. B. bei der Faserschicht 3 insbesondere auf deren Fasern oder bei der Trägerschicht 2 z.B. auf dessen Gewebe 2A, jeweils mit oder ohne Beschichtung bzw. Schlichte (der Fasern).
  • Ein Material bzw. Bauteil, insbesondere das Schutzelement 1 und/oder eine der Schichten 2, 3, 5, ist insbesondere dann hitzebeständig (bis zu einer oberen Gebrauchstemperatur) im Sinne der vorliegenden Erfindung, wenn es bis zu dieser Gebrauchstemperatur seine Eigenschaften - beispielsweise seine elektrische Durchschlagsfestigkeit, seine mechanische Stabilität bzw. Form, seine Festigkeit bzw. Verformbarkeit o. dgl. - beibehält bzw. nicht so stark ändert, dass es sich für die gewünschte Anwendung (hier die Abschottung bzw. Dämmung und/oder elektrische bzw. thermische Isolierung der Batterie bzw. Batteriezellen, insbesondere bei einem Unfall oder thermischem Durchgehen) nicht mehr eignet.
  • Insbesondere ist die Trägerschicht 2 bzw. 5 dann als hitzebeständig im Sinne der vorliegenden Erfindung anzusehen, wenn sie aus Metall, Glimmer oder Glimmerpapier oder aus einem Gewebe 2A aus Glas-, Silikat- und/oder Keramikfasem bzw. aus einer Mischung davon hergestellt ist oder dies enthält.
  • Insbesondere ist die Faserschicht 3 dann als hitzebeständig im Sinne der vorliegenden Erfindung anzusehen, wenn sie aus Glas-, Silikat- und/oder Keramikfasem bzw. aus einer Mischung davon hergestellt ist oder solche enthält.
  • Vorzugsweise ist ein Material bzw. Bauteil, insbesondere das Schutzelement 1 und/oder eine der Schichten 2, 3 oder 5, dann hitzebeständig, wenn es bzw. diese die Anforderungen einer der Isolierstoffklassen gemäß DIN EN 60085:2008-08, insbesondere der Isolierstoffklasse F, H, N oder R dieser Norm, erfüllt.
  • Das Schutzelement 1 ist insbesondere als flächiges Schichtpaket ausgebildet und/oder insbesondere kompressibel und gleichzeitig biegsam ausgebildet.
  • Unter dem Begriff „biegsam“ ist vorzugsweise eine ausreichend geringe Biegesteifigkeit des Schutzelements 1 zu verstehen, wobei die Biegesteifigkeit ein Maß für den Widerstand einer einwirkenden Kraft gegen eine Biegeverformung für ein Bauteil bzw. des Schutzelements 1 darstellt. Die Biegesteifigkeit wird vorzugsweise gemäß ISO 5628, vorzugsweise ISO 5628:2019, bestimmt. Hierzu wird vorzugsweise ein plattenförmiges Schutzelement 1 mit einem bestimmten Maß, beispielsweise mit einer Dicke von 6 mm und einer Größe von 60 mm x 40 mm, in eine drehbare Einspannvorrichtung eingespannt. Das freie Ende des Schutzelements 1 berührt einen Fühler einer Kraftmessdose, über den beim Drehen der Einspannvorrichtung eine entsprechende Kontaktkraft erfasst wird. Der Fühler greift insbesondere in einem Abstand von 50 mm zum Einspannpunkt am freien Ende des Schutzelements 1 an. Die Biegesteifigkeit wird insbesondere durch die Kraft bestimmt, die bei einer Biegung des Schutzelements 1 von 15° am Fühler gemessen wird.
  • Vorzugsweise weist das Schutzelement 1 eine auf die vorgenannte Weise bestimmte Biegesteifigkeit von weniger als 10 N, vorzugsweise weniger als 5 N, insbesondere weniger als 1 N, auf.
  • Das vorschlagsgemäße Schutzelement 1 bzw. die Faserschicht 3 ist vorzugsweise kompressibel und gestattet dadurch eine Anpassung an die jeweilige Einbausituation, insbesondere zwischen einzelnen Batteriezellen 8A bzw. zwischen Batteriezellen 8A und dem Gehäuse 9.
  • Besonders bevorzugt erfolgt ein Einbau mit gewisser Vorspannung bzw. Kompression des Schutzelements 1 bzw. der Schutzelemente 1 im Einbauzustand. Die Kompression beträgt vorzugsweise mindestens 20 kPa bzw. mehr als 25 kPa im Einbauzustand.
  • Manche Batteriezellen 8A dehnen sich aus und ziehen sich zusammen in Abhängigkeit vom Ladezustand. Das Schutzelement 1 ist insbesondere derart ausgebildet, dass ein derartiges „Atmen“ der Batteriezellen 8A kompensiert werden kann.
  • Insbesondere ist das Schutzelement 1 derart ausgebildet, dass es einem Kompressionsdruck von mindestens 200 kPa, besonders bevorzugt mindestens 250 kPa oder mehr, standhält. Dies ist einem möglichen „Atmen“ der Batteriezellen 8A und/oder einer hohen Belastbarkeit im Falle eines Brands, Kurzschlusses, Unfalls oder dergleichen zuträglich.
  • Unter dem Begriff „kompressibel“ ist vorzugsweise eine ausreichend geringe Stauchhärte des Schutzelements 1 zu verstehen, wobei die Stauchhärte einen Druck darstellt, der notwendig ist, um einen Probekörper bzw. das Schutzelement 1 um 40 % seiner ursprünglichen Dicke zusammenzudrücken. Die Stauchhärte wird vorzugsweise gemäß DIN EN ISO 3386, vorzugsweise ISO 3386-1:1986 bestimmt, wobei als Probekörper ein plattenförmiges Schutzelement 1 mit einer Dicke von 5 mm und einer Größe von 300 mm x 200 mm und als Eindringkörper eine Aluminiumplatte mit einer Dicke von 20 mm und einer Größe von 190 x 80 mm verwendet werden.
  • Vorzugsweise weist das Schutzelement 1 bzw. die Faserschicht 3 eine auf die vorgenannte Weise bestimmte Stauchhärte von weniger als 40 kPa, vorzugsweise weniger als 30 kPa, insbesondere weniger als 20 kPa, auf.
  • Vorzugsweise ist das Schutzelement 1 bzw. die Faserschicht 3 hochgradig elastisch kompressibel (in Dickenrichtung, dass heißt senkrecht zur Flächenerstreckung), besonders bevorzugt zumindest in einem Bereich von mindestens 90 % bis 50 % bezogen auf die Dicke im nicht eingebauten Zustand.
  • Die Faserschicht 3 ist vorzugsweise aus einem vernadelten bzw. verfestigten Faservlies gebildet. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff „vernadeltes Faservlies“ vorzugsweise ein textiles Flächengebilde zu verstehen, dessen Fasern durch trockene bzw. bindemittelfreie und/oder schmelzperlenfreie Vernadelung ungeordnet miteinander verschlungen und dadurch verfestigt sind.
  • Die Faserschicht 3 ist vorzugsweise aus einem non-woven bzw. einem vernadelten bzw. verfestigten Faservlies bzw. einer Gewirkmatte gebildet oder damit versehen.
  • Vorzugsweise ist die Faserschicht 3 bindemittel- und/oder schmelzperlenfrei. Besonders bevorzugt ist die Faserschicht 3 bzw. das Faservlies bzw. die Gewirkmatte bzw. das non-woven vernäht, wie durch einen Faden 3A in 1A angedeutet. Hierdurch kann die Stabilität und/oder Verarbeitbarkeit der Faserschicht 3 bzw. des Schutzelements 1 verbessert werden.
  • Das optionale Vernähen erfolgt vorzugsweise relativ locker und/oder in relativ großen Abständen von ein oder mehreren Millimetern.
  • Das Vernähen erfolgt vorzugsweise vor dem Aufbringen von bzw. Kaschieren mit Trägerschichten 2, 5 oder sonstigen Deckschichten, also insbesondere nicht mit anderen Schichten bzw. nur zur eigenen Stabilisierung.
  • Besonders bevorzugt erfolgt ein Vernähen mit Glasfasern, also ein Vernähen mit einem Faden 3A aus Glasfaser(n).
  • Versuche haben ergeben, dass eine sehr gute Stabilität und ideale Eigenschaften erreicht werden können, wenn ein Faservlies bzw. Gewirk zumindest im Wesentlichen aus Silikatfasern vernäht wird, besonders bevorzugt mit einem Faden 3A aus Glasfaser(n).
  • Die Faserschicht 3 kann auch mehrlagig ausgebildet und optional vernäht und/oder mit einer Zwischenschicht bzw. -lage versehen sein.
  • Die Faserschicht 3 ist insbesondere aus Glasfasern oder Silikatfasern oder aus einer Mischung davon hergestellt. Beispielsweise können Glasfasern, insbesondere aus A-,C-,D-, E-, ECR-,S2- oder R-Glas oder deren Mischungen, und/oder sonstige hitzebeständige Fasern eingesetzt werden.
  • Die Fasern weisen vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von mindestens 4 µm, insbesondere mindestens 5 µm,ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen von 6 bis 15 µm,auf.
  • Die Länge der Fasern beträgt bevorzugt mehr als 30 mm, vorzugsweise mehr als 40 mm, insbesondere im Wesentlichen 50 bis 60 mm. Grundsätzlich kann die Länge Fasern jedoch auch größer sein, beispielsweise bis zu etwa 120 mm betragen.
  • Vorzugsweise beträgt das Flächengewicht der Faserschicht 3 weniger als 1800 oder 1500 g/m2, vorzugsweise weniger als 1300 g/m2, insbesondere weniger als 600 g/m2, und/oder mehr als 150 g/m2, bevorzugt mehr als 200 g/m2, insbesondere mehr als 300 oder 400 g/m2.
  • Vorzugsweise beträgt das Flächengewicht des Schutzelements 1 weniger als 1800 oder 1500 g/m2, vorzugsweise weniger als 1300 g/m2, insbesondere weniger als 1000 g/m2, und/oder mehr als 150 g/m2, bevorzugt mehr als 200 g/m2, insbesondere mehr als 300 oder 400 g/m2.
  • Das Schutzelement 1 weist - insbesondere im nicht komprimierten Zustand oder Auslieferungszustand - vorzugsweise eine Dicke von weniger als 15 mm, vorzugsweise weniger als 10 mm, insbesondere zwischen 3 bis 8 mm, auf.
  • Besonders bevorzugt weist das Schutzelement 1 eine elektrische Durchschlagsfestigkeit von mehr als 20 kV/mm, vorzugsweise mehr als 30 kV/mm, insbesondere von 40 bis 70 kV/mm, auf.
  • Die elektrische Durchschlagsfestigkeit definiert die Grenze des elektrischen Feldes innerhalb des Materials, bis zu der ein Spannungsdurchschlag (Lichtbogen oder elektrischer Funke) nicht auftritt.
  • Die elektrische Durchschlagsfestigkeit wird vorzugsweise gemäß IEC 60243-1:2013 gemessen.
  • Die Messung erfolgt vorzugsweise unter Normalbedingungen zwischen 20 °C und 25 °C und vorzugsweise bei einer relativen Feuchtigkeit von ca. 50 % und/oder im komprimierten Zustand des Schutzelements 1.
  • Nachfolgend werden anhand von 2 die vorschlagsgemäße Batterie 8 und eine vorschlagsgemäße Anordnung bzw. Verwendung des Schutzelements 1, insbesondere von vorschlagsgemäßen Schutzelementen 1A und 1B und optional weiteren vorschlagsgemäßen Schutzelementen 1C und 1D oder ähnlichen Schutzelementen 1, in der Batterie 8 näher erläutert.
  • Die Schutzelemente 1A-D können identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein.
  • Nachfolgend werden die Schutzelemente 1A bis 1D zur Unterscheidung auch als erstes Schutzelement 1A, zweites Schutzelement 1B, drittes Schutzelement 1C und viertes Schutzelement 1D bezeichnet. Dies dient jedoch nur zur Unterscheidung der unterschiedlichen Schutzelemente 1 und impliziert nicht, dass beispielsweise bei Vorsehen des dritten Schutzelements 1C auch zwingend ein zweites Schutzelement 1B vorhanden sein muss.
  • Bevorzugt ist die Batterie 8 zur Energieversorgung in einem schematisch dargestellten Fahrzeug 12, insbesondere Elektrofahrzeug, angeordnet bzw. verbaut. insbesondere befindet sich die Batterie 8 im Einbauzustand unterhalb eines Fahrzeuginnenraums 12A, beispielsweise eines Passagier- oder sonstigen Innenbereichs des Fahrzeugs 12.
  • Die Batterie 8 weist vorzugsweise ein Gehäuse 9 mit einem Gehäuseoberteil bzw. Gehäusedeckel 9A und einem Gehäuseunterteil auf. Das Gehäuse 9 bzw. Gehäuseunterteil umfasst hier mindestens eine Gehäuseseitenwand 9B und einen Gehäuseboden 9C.
  • Das Gehäuse 9 besteht vorzugsweise aus einem nicht-leitendem Material, beispielsweise Kunststoff, oder aus Metall.
  • Die Batterie 8 ist vorzugsweise als wiederaufladbarer Akkumulator, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulator ausgeführt. Alternativ kann diese auch aus oder mit als Lithium-Eisen-Phosphat, Lithium-Cobalt-Oxid, Lithium-Metall-Oxid, Lithiumionen-Polymer, Nickel-Zink, Nickel-Metall, Nickel-Cadmium, Nickel-Wasserstoff, Nickel-Silber, Nickel-Metall-Hybrid, All-Solid-State, Lithium Luft, Lithium-Schwefel und ähnlichen Systemen bzw. Materialien aufgebaut oder ausgeführt werden.
  • Insbesondere weist die Batterie 8 wenigstens eine Gruppe von Batteriezellen 8A auf, die insbesondere elektrisch miteinander verschaltet und/oder im Gehäuse 9 aufgenommen sind.
  • Vorzugsweise ist/sind das/die Schutzelement(e) 1 innerhalb des Innenraums des Gehäuses 9 angeordnet, in dem die Batteriezellen 8A aufgenommen sind.
  • Vorzugsweise ist mindestens ein Schutzelement 1, insbesondere ein erstes Schutzelement 1A, vorzugsweise oberhalb der Batteriezellen 8A und/oder insbesondere am Gehäuse 9 bzw. Gehäusedeckel 9A angebracht bzw. befestigt, vorzugsweise angeklebt, insbesondere mittels der Klebeschicht 7. Das erste Schutzelement 1A verschließt bzw. isoliert das Gehäuseunterteil bzw. die Batterie 8 oder deren Zellen 8A vorzugsweise oberseitig.
  • Auf diese Weise wird eine besonders effiziente oberseitige Wärmedämmung und ein Brandschutz gegenüber dem Fahrzeuginnenraum 12A erzielt, um darin befindliche Personen oder Gegenstände effizient bzw. lange genug vor einer unkontrollierten Wärmeentwicklung in der Batterie 8 zu schützen.
  • Die Batterie 8 bzw. das Gehäuse 9 weist vorzugsweise mindestens einen Auslass 10 auf, der - zumindest im Brandfall bzw. bei übermäßigem Erhitzen oder einem starken Druckanstieg im Inneren der Batterie 8 - ein Austreten von Gas aus der Batterie 8 bzw. dem Gehäuse 9 nach außen und damit einen Druckausgleich ermöglicht. So kann verhindert werden, dass die Batterie 8 insbesondere im Brandfall bzw. bei einem Kurzschluss bzw. bei einer Überhitzung explodiert bzw. berstet.
  • Der Auslass 10 ist vorzugsweise in dem Gehäusedeckel 9A bzw. an einer Oberseite der Batterie 8 bzw. des Gehäuses 9 angeordnet.
  • Die Batterie 8 bzw. das Gehäuse 9 weist vorzugsweise mehrere Auslässe 10 für das Entweichen von Gasen bzw. zum Druckausgleich auf.
  • Vorzugsweise ist der bzw. jeder Auslass 10 grundsätzlich bzw. im Auslieferungszustand bzw. bei normaler Benutzung oder soweit erforderlich verschlossen oder verschließbar, insbesondere mittels eines thermisch instabilen und/oder nicht druckstabilen Elements 11, besonders bevorzugt mittels einer Berstscheibe, o. dgl.
  • Anstelle der Berstscheibe kann als Verschlusselement 11 beispielsweise auch ein sonstiges Element oder Ventil eingesetzt werden, das grundsätzlich den Auslass 10 verschließt und im Brandfall bzw. im Falle eines Kurzschlusses oder einer Überhitzung - vorzugsweise selbsttätig druck- und/oder temperaturabhängig - öffnet. Jedoch sind auch andere konstruktive Lösungen möglich.
  • Im Falle eines Brandes, Kurzschlusses, einer Überhitzung oder eines aus sonstigen Gründen erfolgenden Druckanstiegs im Gehäuse 9 kann über den Auslass 10, insbesondere nach Bersten der Berstscheibe bzw. Öffnen des Ventils, ein Druckausgleich erfolgen, indem Gas aus dem Gehäuse 9 durch den Auslass 10 nach außen strömt. Das Schutzelement 1 bzw. dessen Faserschicht 3 wirkt hierbei als Filter, so dass unerwünschte Giftstoffe und Gase herausgefiltert bzw. zurückgehalten werden können. Weiter dient das Schutzelement 1 als Barriere gegen ein Austreten von Flammen oder Funken durch den geöffneten Auslass 10. Zudem kann die mindestens eine Trägerschicht 2 die beim plötzlichen Öffnen des Auslasses 10 und/oder Durchgehen der Batterie ggf. schlagartig auftretenden mechanischen Belastungen aufnehmen, so dass das Schutzelement 1 gerade im genannten Falle des Ausströmens von Gas durch den Auslass 10 seine gewünschte Filterfunktion und Sicherungsfunktion gegen Austreten von Flammen beibehält. Dieser Belastbarkeit des Schutzelements 1 sind die bevorzugt vorgesehene hohe Gasdurchlässigkeit und die insbesondere vorgesehene Ausbildung mindestens einer Trennschicht 2 als Gewebe 2A zuträglich.
  • Beim Darstellungsbeispiel weist das Gehäuse 9 einen oder mehrere Auslässe 10 insbesondere im Gehäusedeckel 9A auf, der bzw. die vorzugsweise durch das Schutzelement 1 bzw. erste Schutzelement 1A innenseitig abgedeckt ist bzw. sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Batterie 8 bzw. das Gehäuse 9 bzw. mindestens eine Gehäuseseitenwand 9B auch einen oder mehrere seitliche Auslässe 10 aufweisen, wie in 2 dargestellt. Dann ist insbesondere zusätzlich oder alternativ zu dem ersten Schutzelement 1A das weitere bzw. zweite Schutzelement 1B vorgesehen, das die jeweilige Seitenwand 9B bzw. die jeweiligen seitlichen Auslässe 10 abdeckt.
  • Insbesondere werden wenigstens ein erstes Schutzelement 1A und wenigstens ein zweites Schutzelement 1B verwendet, wobei das erste Schutzelement 1A den Gehäuseinnenraum oberseitig verschließt bzw. thermisch isoliert und das zweite Schutzelement 1B seitlich an einer Gehäuseseitenwand 9B angeordnet ist.
  • Vorzugsweise wird das zweite Schutzelement 1B, insbesondere quer bzw. senkrecht, am ersten Schutzelement 1A angebracht, vorzugsweise angeklebt, vernadelt oder verschweißt.
  • Vorzugsweise sind alle Seitenwände 9B der Batterie 8 bzw. des Gehäuses 9 innenseitig mit zweiten Schutzelementen 1B versehen oder abgedeckt, vorzugsweise auch unabhängig von darin gebildeten Auslässen 10.
  • Das zweite Schutzelement 1B ist vorzugsweise ebenfalls an der zugeordneten Seitenwand 9B befestigt bzw. angeklebt, insbesondere mittels der Klebeschicht 7 bzw. einer selbstklebenden Ausführung des jeweiligen Schutzelements 1B. Jedoch sind auch andere konstruktive Lösungen möglich.
  • Die bevorzugte vorschlagsgemäße Anordnung und innenseitige Abdeckung des Auslasses bzw. der Auslässe 10 durch ein oder mehrere Schutzelemente 1 erlaubt einen sehr einfachen Zusammenbau und Aufbau der Batterie 8, die den gewünschten Druckausgleich im Falle eines Brandes bzw. Kurzschlusses oder einer Überhitzung ermöglicht und gleichzeitig die für den Einsatz in einem Fahrzeug 12 gewünschten Filter- und Schutzeigenschaften am Auslass 10 sicherstellt.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem ersten Schutzelement 1A und/oder dem zweiten Schutzelement 1B kann die Batterie 8 ein weiteres bzw. drittes Schutzelement 1C aufweisen, wie beispielhaft in 2 dargestellt.
  • Das dritte Schutzelement 1C ist vorzugsweise dem ersten Schutzelement 1A gegenüberliegend und/oder an einer Unterseite bzw. dem Boden 9C im Gehäuseinnenraum angeordnet. Vorzugsweise ist die Unterseite bzw. der Boden 9C von dem dritten Schutzelement 1C vollständig bzw. vollflächig abgedeckt.
  • Das dritte Schutzelement 1C ist vorzugsweise mittels der Klebeschicht 7 bzw. einer selbstklebenden Ausführung am Boden 9c befestigt bzw. angeklebt. Jedoch sind auch andere konstruktive Lösungen möglich.
  • Die Schutzelemente 1A-C sind vorzugsweise jeweils zwischen einer Batteriezelle 8A bzw. den Batteriezellen 8A und dem Gehäuse 9 angeordnet.
  • Vorzugsweise ist in der Batterie 8 bzw. dem Gehäuse 9 die Trägerschicht 2 bzw. das Gewebe 2A auf der den Batteriezellen 8A zugewandten Innenseite des Schutzelements 1 bzw. der Schutzelemente 1A-C angeordnet.
  • Alternativ oder zusätzlich zu den Schutzelementen 1A-C ist vorzugsweise mindestens ein (weiteres bzw. viertes) Schutzelement 1D vorgesehen und zwischen den Batteriezellen 8A angeordnet, wodurch diese thermisch voneinander isoliert bzw. getrennt werden. Besonders bevorzugt ist das Schutzelement 1D zwischen die Batteriezellen 8A eingeschoben, eingedrückt oder in sonstiger Weise eingebracht.
  • Die Batteriezellen 8A sind vorzugsweise zumindest im Wesentlichen vollständig und/oder allseitig von einem oder mehreren Schutzelementen 1D ummantelt.
  • Das Schutzelement 1 kann vorzugsweise auch eine mögliche Ausdehnung der Zellen beim Laden ausgleichen und/oder eine möglichst definierte mechanische Vorspannung über die Lebensdauer der Batterie 8 gewährleisten. Hierbei sind im Lieferzustand mindestens ca. 25 kPa erforderlich. Über die Lebensdauer darf sich der Druck im Verbauzustand durch das Ausdehnen der Zellen 8A (Swelling) auf maximal 250 kPa erhöhen. Diese Werte sind je nach Zelltyp (Rundzelle, Pouchzelle und prismatische Zelle unterschiedlich und den Kundeanforderungen anpassbar.
  • Insbesondere umschließen und/oder umhüllen die Schutzelemente 1D mehrere oder alle Batteriezellen 8A allseitig und/oder insbesondere derart, dass die Batteriezellen 8A gegeneinander isoliert, abgeschottet und/oder dämpfend im Gehäuse 9 gelagert bzw. angeordnet ist. Das Schutzelement 1 bildet also vorzugsweise eine Lagermatte für die Batteriezelle(n) 8A. Dies ermöglicht neben einer effektiven, insbesondere jeweils allseitigen Wärmeisolierung auch eine robuste bzw. widerstandsfähige Lagerung der Batteriezellen 8A, da etwaige Stöße bzw. Erschütterungen durch das kompressible Schutzelement 1 gedämpft bzw. absorbiert werden.
  • Die Batteriezellen 8A sind vorzugsweise - zu mehreren in Gruppen oder einzelweise - zumindest im Wesentlichen vollständig und/oder allseitig von einem oder mehreren Schutzelementen 1A-1D umhüllt bzw. umgeben, also in der Batterie 8 gegeneinander isoliert bzw. abgeschottet.
  • Bei zylindrischer Ausführung der Batteriezellen 8A können die vierten Schutzelemente 1D beispielsweise hohlzylindrisch ausgebildet sein und so die Batteriezellen 8A - insbesondere einzeln - radial umgeben, wobei weitere Schutzelemente 1, wie das erste Schutzelement 1A und das dritte Schutzelement 1C beispielsweise die Batteriezellen 8A axial abdecken oder abschotten können.
  • Bei Zellstapeln können auch Zwischenschichten zur axialen Trennung von Batteriezellen 8A von den Schutzelementen 1 gebildet werden.
  • Es ist anzumerken, dass das Schutzelement 1 bzw. 1D grundsätzlich und insbesondere auch bei Anordnung zwischen den Batteriezellen 8A - also insbesondere bei nicht außenseitiger Anordnung zwischen Batteriezellen 8A und Gehäuse 9 - zusätzliche Schichten, wie eine weitere Faserschicht und/oder eine sonstige Zwischen-, Trenn- oder Isolationsschicht je nach Bedarf und gegebenenfalls dadurch auch eine geringere Gasdurchlässigkeit aufweisen kann.
  • Versuche haben gezeigt, dass sich das vorschlagsgemäße Schutzelement 1 sowohl zur Eindämmung von Wärme innerhalb der Batterie 8 als auch zur oberseitigen bzw. seitlichen Anordnung bzw. Isolierung, also insbesondere zum Wärmeschutz angrenzender Fahrzeuginnenräume 12A, eignet.
  • Alternativ oder ergänzend kann das vorschlagsgemäße Schutzelement 1 auch zur Isolierung einer Steuerung bzw. Steuereinrichtung bzw. Steuerelektronik 8B der Batterie 8, insbesondere im Gehäuse 9 der Batterie 8, insbesondere zur Isolierung gegenüber einer oder mehrerer Batteriezellen 8A eingesetzt bzw. angeordnet werden, wie schematisch in 2 auf der rechten Seite dargestellt, wo die Steuereinrichtung 8B z.B. anstelle einer Zelle 8A in der Batterie 8 und/oder im Gehäuse 9 angeordnet sein könnte. Auch durch diese Verwendung bzw. Anordnung kann beispielsweise im Fall des Ausfalls bzw. Durchgehens einer Batteriezelle 8A eine Eindämmung von Wärme bzw. eine Isolierung innerhalb der Batterie 8 erreicht und damit letztendlich die Batterie 8 - insbesondere für eine längere Zeit als bisher - stabilisiert werden.
  • Einzelne Aspekte der vorliegenden Erfindung können, wie bereits erwähnt, beliebig kombiniert, aber auch unabhängig voneinander realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1 (A, B, C, D)
    Schutzelement
    2
    Trägerschicht
    2A
    Gewebe
    3
    Faserschicht
    3A
    Faden
    4
    Verbindungsschicht
    4A
    partielle Verklebung
    5
    zusätzliche Trägerschicht
    6
    Verbindungsschicht
    7
    Klebeschicht
    8
    Batterie
    8A
    Batteriezelle
    8B
    Steuerung / Steuereinrichtung
    9
    Gehäuse
    9A
    Gehäusedeckel
    9B
    Gehäuseseitenwand
    9C
    Gehäuseboden
    10
    Auslass
    11
    (Verschluss)Element
    12
    Fahrzeug
    12A
    Fahrzeuginnenraum
  • 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
    • WO 2019/121641 A1 [0006]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN 60085:2008-08 [0088]
    • ISO 5628 [0090]
    • ISO 5628:2019 [0090]
    • DIN EN ISO 3386 [0096]
    • ISO 3386-1:1986 [0096]

Claims (15)

  1. Mehrschichtiges Schutzelement (1) einer Batterie (8), mit einer hitzebeständigen Trägerschicht (2), vorzugsweise hitzebeständig über 250 °C,.und einer Faserschicht (3), vorzugsweise kompressibel und/oder hitzebeständig über 250 °C, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (1) eine Gasdurchlässigkeit von mehr als 25 mm/s bei einem Differenzdruck von 200 Pa oder höchstens 200 Pa und bei einer Dicke von 3 mm oder mindestens 3 mm - zumindest im Brandfall bzw. bei Überschreiten einer Temperatur von 300 °C - aufweist, und/oder dass das Schutzelement (1) einen Gasdurchströmungswiderstand von weniger als 100 Pa bei einer Gasdurchströmung von 50 mm/s oder mindestens 50 mm/s und bei einer Dicke von 3 mm oder mindestens 3 mm - zumindest im Brandfall bzw. bei Überschreiten einer Temperatur von 300 °C - aufweist, und/oder dass die Trägerschicht (2) nur partiell oder über eine gasdurchlässige bzw. thermisch instabile Verbindung oder Verbindungsschicht (4) mit der Faserschicht (3) verbunden oder verklebt ist, und/oder dass die Faserschicht (3) eine vernähte, nicht-gewebte Lage, insbesondere als vernadeltes Faserflies bzw. Gewirkmatte bzw. non-woven, aufweist.
  2. Schutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (2) ein gasdurchlässiges Gewebe (2A) ist oder aufweist.
  3. Schutzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht (3) aus Glas- oder Silikatfasern oder einer Mischung davon hergestellt ist.
  4. Schutzelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht (3) ein vernadeltes Faservlies ist oder aufweist.
  5. Schutzelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (1) insgesamt kompressibel und biegsam ist.
  6. Schutzelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (1) auf wenigstens einer Flachseite zumindest abschnittsweise selbstklebend ausgebildet ist oder eine insbesondere nur partiell abdeckende Klebeschicht (7) aufweist.
  7. Schutzelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (1) aus zwei funktionalen Schichten besteht, nämlich der Trägerschicht (2) als Berstschutz und der Faserschicht (3) zum Filtern.
  8. Schutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (1) aus drei funktionalen Schichten besteht, nämlich zwei Trägerschichten (2, 5) als Berstschutz und der Faserschicht (3) zum Filtern.
  9. Schutzelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht (3) mit einem Faden (3A) aus Glasfaser(n) vernäht ist.
  10. Batterie (8), vorzugsweise Lithium-Ionen-Batterie, insbesondere Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug (12), mit einem Gehäuse (9) und mindestens einem im Gehäuse (9) angeordneten, mehrschichtigen Schutzelement (1) zur insbesondere thermischen Isolierung und/oder zum Brandschutz, wobei das Schutzelement (1) eine Trägerschicht (2), vorzugsweise hitzebeständig über 250 °C, und eine Faserschicht (3), vorzugsweise kompressibel und/oder hitzebeständig über 250 °C aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist, und/oder dass das Schutzelement (1) zwischen dem Gehäuse (9) und mindestens einer Batteriezelle (8A) der Batterie (8) angeordnet ist und einen Auslass (10) des Gehäuses (9) abdeckt, um im Brandfall bzw. bei Kurzschluss oder Überhitzung durch den Auslass (10) austretende Gase zu filtern und/oder das Austreten von Flammen bzw. Funken durch den Auslass (10) zu minimieren oder verhindern, und/oder dass mehrere oder alle Batteriezellen (8A) der Batterie (8) einzelweise von dem oder jeweils einem Schutzelement (1) oder mehreren Schutzelementen (1) ummantelt sind.
  11. Batterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (1) an einem Gehäusedeckel (9A) des Gehäuses (9) und/oder an einer Gehäusewand (9B) des Gehäuses (9) angeordnet bzw. befestigt, vorzugsweise angeklebt, ist.
  12. Batterie nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (10) durch ein thermisch instabiles und/oder nicht druckstabiles Element (11), insbesondere eine Berstscheibe, im Gebrauchszustand verschlossen ist, so dass der Auslass (10) durch Druck und/oder Wärmeeinwirkung - insbesondere selbsttätig - öffenbar ist.
  13. Batterie nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (10) durch ein Ventil verschlossen und im Brandfall bzw. im Falle eines Kurzschlusses - vorzugsweise selbsttätig druck- und/oder temperaturabhängig - öffenbar ist.
  14. Batterie nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (1) oder ein zusätzliches Schutzelement (1D) mit einer kompressiblen Faserschicht (3) zur thermischen Isolierung zwischen zwei benachbarten Batteriezellen (8A) der Batterie (8) angeordnet ist.
  15. Verwendung eines mehrschichtigen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildeten Schutzelements (1) mit einer Trägerschicht (2), vorzugsweise hitzebeständig über 250 °C, und einer Faserschicht (3), vorzugsweise kompressibel und/oder hitzebeständig über 250 °C, zur thermischen Isolierung einer Batterie (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (1) zwischen einem Gehäuse (9) und mindestens einer Batteriezelle (8A) der Batterie (8) derart angeordnet wird, dass es einen Auslass (10) des Gehäuses (9) innenseitig zur Filtration von im Brandfall bzw. bei Kurzschluss oder Überhitzung durch den Auslass (10) austretenden Gasen und/oder zur Verhinderung des Austretens von Flammen bzw. Funken durch den Auslass (10) überdeckt, und/oder dass das Schutzelement (1) zwischen einer Batteriezelle (8A) der Batterie (8) und einer Steuerung bzw. Steuereinrichtung (8B) der Batterie (8), insbesondere innerhalb eines Gehäuses (9) der Batterie (8), angeordnet und/oder der Steuerung bzw. Steuereinrichtung (8B) der Batterie (8) zur Isolierung zugeordnet ist.
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