DE102023130157A1 - One-way valve for battery cells - Google Patents

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DE102023130157A1 DE102023130157.8A DE102023130157A DE102023130157A1 DE 102023130157 A1 DE102023130157 A1 DE 102023130157A1 DE 102023130157 A DE102023130157 A DE 102023130157A DE 102023130157 A1 DE102023130157 A1 DE 102023130157A1
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Krzysztof Stojak
Alexander Sauer
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1) für ein elektrisches Fahrzeug, umfassend mindestens eine Batteriezelle (2), ein Batteriezellengehäuse (3) und ein Einwegventil (4) mit einer Platte (5) und einem Fixierungselement (6) wobei, die Batteriezellen (2) in dem Batteriezellengehäuse (3) angeordnet sind, das Batteriezellengehäuse (3) das Einwegventil (4) umfasst, die Platte (5) des Einwegventils (4) Schlitze (7) umfasst, wobei die Schlitze (7) auf der Platte (5) so eingebracht sind, dass sich einzelne Klappen (8) bilden, das Fixierungselement (6) so hinter der Platte (5) angeordnet ist, dass sich die Klappen (8) nur in eine Richtung, nach außen, zum Entgasen des Inneren des Batteriezellengehäuses (3) bewegen können.The invention relates to a battery (1) for an electric vehicle, comprising at least one battery cell (2), a battery cell housing (3) and a one-way valve (4) with a plate (5) and a fixing element (6), the battery cells (2 ) are arranged in the battery cell housing (3), the battery cell housing (3) comprises the one-way valve (4), the plate (5) of the one-way valve (4) comprises slots (7), the slots (7) on the plate (5) are introduced in such a way that individual flaps (8) are formed, the fixing element (6) is arranged behind the plate (5) in such a way that the flaps (8) only move in one direction, outwards, for degassing the interior of the battery cell housing ( 3) can move.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie für ein elektrisches Fahrzeug.The invention relates to a battery for an electric vehicle.

Aus der EP3940860A1 ist eine Vorrichtung zur Entlüftung von Batteriezellen bekannt. Die Entlüftungsvorrichtung der Batteriezelle öffnet sich, wenn ein Überdruck aufgebaut wird und setzt die Entlüftungsgase in ein Entlüftungskanalsystem frei.From the EP3940860A1 a device for venting battery cells is known. The battery cell vent device opens when excess pressure is built up and releases the vent gases into a vent duct system.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens eine Batteriezelle, ein Batteriezellengehäuse und ein Einwegventil mit einer Platte und einem Fixierungselement wobei

  • - Die mindestens eine Batteriezelle in dem Batteriezellengehäuse angeordnet ist,
  • - das Batteriezellengehäuse das Einwegventil umfasst,
  • - die Platte des Einwegventils Schlitze umfasst, wobei die Schlitze auf der Platte so eingebracht sind, dass sich einzelne Klappen bilden,
  • - das Fixierungselement so hinter der Platte angeordnet ist, dass sich die Klappen nur in eine Richtung, nach außen, zum Entgasen des Inneren des Batteriezellengehäuses bewegen können.
The device according to the invention comprises at least one battery cell, a battery cell housing and a one-way valve with a plate and a fixing element
  • - The at least one battery cell is arranged in the battery cell housing,
  • - the battery cell housing includes the one-way valve,
  • - the plate of the one-way valve comprises slots, the slots being made on the plate in such a way that individual flaps are formed,
  • - The fixing element is arranged behind the plate in such a way that the flaps can only move in one direction, outwards, to degas the interior of the battery cell housing.

Der erfindungsgemäße Aufbau mit Batteriezelle, Batteriezellengehäuse, Einwegventil, Platte und Fixierungselement ermöglicht das Entlüften der Batteriezelle. Das Einwegventil ermöglicht das Herauslassen von heißen Gasen aus der Zelle und das Verhindern des Eindringens von Gasen und Partikeln von außen. Dadurch kann die Zelle entlüftet werden und das Beschädigen der Zelle durch zum Beispiel ein heißes Gas oder Partikel aus benachbarten Zellen vermieden werden. Bei einem thermischen Durchgehen einer Zelle kann verhindert werden, dass benachbarte Zellen durch die heißen austretenden Gase oder Partikel beschädigt werden, oder es zu einer selbstverstärkenden thermischen Ausbreitung kommt.The structure according to the invention with battery cell, battery cell housing, one-way valve, plate and fixing element enables the battery cell to be vented. The one-way valve allows hot gases to escape from the cell and prevents gases and particles from entering from outside. This allows the cell to be vented and damage to the cell by, for example, hot gas or particles from neighboring cells can be avoided. When a cell undergoes thermal runaway, neighboring cells can be prevented from being damaged by the hot escaping gases or particles, or self-reinforcing thermal propagation occurs.

Thermisches Durchgehen bedeutet in diesem Zusammenhang das Durchbrennen einer Zelle aufgrund von internem Kurzschluss, Überspannung, thermischem Aufheizen oder durch mechanische externe mechanische Einflüsse.In this context, thermal runaway means the burning of a cell due to internal short circuit, overvoltage, thermal heating or due to external mechanical influences.

Eine selbstverstärkende thermische Ausbreitung bedeutet in diesem Zusammenhang das „Anzünden“ einer Zelle durch die heißen Gase oder Partikel einer benachbarten Zelle, welche bereits thermisch Durchgegangen ist.In this context, self-reinforcing thermal spread means the “ignition” of a cell by the hot gases or particles of a neighboring cell that has already undergone thermal runaway.

Vorzugsweise umfasst das Fixierungselement ein Gitter. Aufgrund der begrenzten Öffnungsmöglichkeit der Klappen in eine Richtung ermöglicht das Gitter das Verhindern der Bewegung der Klappen in die Zellrichtung hinein. Außerdem wird durch das Gitter ein Durchlässen der Gase aus der Zelle heraus ermöglicht.The fixing element preferably comprises a grid. Due to the limited possibility of opening the flaps in one direction, the grille allows the movement of the flaps to be prevented in the direction of the cell. In addition, the grid allows the gases to pass through out of the cell.

Das Einwegventil umfasst vorzugsweise zusätzlich ein Dichtungsmaterial, welches an den Schlitzen angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Klappen zusätzlich zu verschließen. Das Dichtungsmaterial ermöglicht das Abdichten und Schließen der Klappen. Die Klappen können geschlossen bleiben, bis das Entlüften der Zellen erforderlich ist. Außerdem kann durch das Abdichten der Klappen ein Eindringen von Gasen aus benachbarten Zellen in die Zellen hinein verhindert werden.The one-way valve preferably additionally comprises a sealing material which is arranged on the slots and is designed to additionally close the flaps. The sealing material allows the flaps to be sealed and closed. The flaps can remain closed until venting of the cells is required. In addition, sealing the flaps can prevent gases from neighboring cells from penetrating into the cells.

Das Dichtungsmaterial ist vorzugsweise so ausgebildet ist, dass es eine Bewegung der Klappen ab einer Schwellentemperatur und/oder beim Überschreiten einem bestimmten Druckwertes ermöglicht. Dies ermöglicht das Einstellen des Schwellenwertes des Drucks. So kann sichergestellt werden das die Klappen erst bei einem kritischen inneren Druck öffnen und vorher die Zelle so abgedichtet ist, dass keine Gase von außen eindringen können.The sealing material is preferably designed in such a way that it enables the flaps to move from a threshold temperature and/or when a certain pressure value is exceeded. This makes it possible to set the pressure threshold. This ensures that the flaps only open when the internal pressure is critical and that the cell is previously sealed so that no gases can penetrate from outside.

Die Platte umfasst bevorzugterweise ein Wärmeschutzmaterial. Das Wärmeschutzmaterial ermöglicht eine Abschirmung der Zelle vor heißen Gasen und hohen Temperaturen. Außerdem kann durch das Wärmeschutzmaterial eine Beschädigung der Platte vermieden werden da diese nicht von heißen Gasen oder Partikeln durchgebrannt werden kann.The plate preferably comprises a thermal protection material. The thermal protection material allows the cell to be shielded from hot gases and high temperatures. In addition, the heat protection material can prevent damage to the plate as it cannot be burned out by hot gases or particles.

Bevorzugterweise umfasst die Batterie eine Schutzplatte, welche an der Vorderseite des Einwegventils angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, das Einwegventil zu schützen. Die Schutzplatte umfasst bevorzugt eine Aussparung für die Klappen. Die Schutzplatte ermöglicht eine zusätzliche Stabilität des Ventils und einen Schutz des Ventils vor äußeren Einflüssen wie Gasen und Partikeln. Außerdem wird durch die Aussparung für die Klappen ein Öffnen der Klappen ermöglicht.Preferably, the battery comprises a protective plate which is arranged on the front of the one-way valve and is designed to protect the one-way valve. The protective plate preferably includes a recess for the flaps. The protective plate provides additional stability to the valve and protects the valve from external influences such as gases and particles. In addition, the recess for the flaps allows the flaps to be opened.

Eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Batterie ist in sämltichen arten von Fahrzeugen wie zum Beispiel personenfahrzeugen, Lastkraftwagen, Luftfahrzeugen oder Schiffen.A preferred application of the battery according to the invention is in all types of vehicles such as passenger vehicles, trucks, aircraft or ships.

Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims describe further advantageous embodiments of the invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Batterie,
  • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einwegventils,
  • 3 das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einwegventils in geöffnetem Zustand,
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einwegventils,
  • 5 das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einwegventils in geöffnetem Zustand und
  • 6 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einwegventils.
Preferred exemplary embodiments are explained in more detail using the following figures. This shows
  • 1 a first embodiment of the battery according to the invention,
  • 2 a first embodiment of the one-way valve according to the invention,
  • 3 the first exemplary embodiment of the one-way valve according to the invention in the open state,
  • 4 a second embodiment of the one-way valve according to the invention,
  • 5 the second embodiment of the one-way valve according to the invention in the open state and
  • 6 a third embodiment of the one-way valve according to the invention.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Batterie 1 für ein elektrisches Fahrzeug. Die Batterie 1 umfasst vier Batteriezellen 2. Die Batteriezellen 2 sind in einem Batteriezellengehäuse 3 angeordnet. Das Batteriezellengehäuse 3 umfasst ein Einwegventil 4. 1 shows a first exemplary embodiment of the battery 1 according to the invention for an electric vehicle. The battery 1 comprises four battery cells 2. The battery cells 2 are arranged in a battery cell housing 3. The battery cell housing 3 includes a one-way valve 4.

2 und 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einwegventils 4. Das Einwegventil 4 umfasst eine Platte 5 und ein Fixierungselement 6. Die Platte 5 des Einwegventils 4 umfasst Schlitze 7. Die Schlitze 7 auf der Platte 5 sind so eingebracht, dass sich einzelne Klappen 8 bilden. Das Fixierungselement 6 ist so hinter der Platte 5 angeordnet, dass sich die Klappen 8 nur in eine Richtung, nach außen von dem Fixierungselement wegbewegen können. Das Fixierungselement 6 besteht aus einem Gitter. Die Platte 5 umfasst ein Wärmeschutzmaterial. Das Wärmeschutzmaterial besteht aus einer thermischen Barrierefolie aus Glimmer. 2 and 3 show a first exemplary embodiment of the one-way valve 4 according to the invention. The one-way valve 4 comprises a plate 5 and a fixing element 6. The plate 5 of the one-way valve 4 includes slots 7. The slots 7 on the plate 5 are introduced in such a way that individual flaps 8 are formed. The fixing element 6 is arranged behind the plate 5 in such a way that the flaps 8 can only move in one direction, outwards, away from the fixing element. The fixing element 6 consists of a grid. The plate 5 includes a thermal protection material. The thermal protection material consists of a thermal barrier film made of mica.

4 und 5 zeigen eine zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einwegventils 4. Das Einwegventil 4 umfasst zusätzlich zum ersten Ausführungsbeispiel eine Schutzplatte 10. Die Schutzplatte 10 ist an der vorderen Seite des Einwegventils 4 angebracht. Die Schutzplatte 10 ist dazu ausgebildet das Einwegventil 4 zu schützen. Die Schutzplatte 10 umfasst eine Aussparung für die Klappen 8. 4 and 5 show a second exemplary embodiment of the one-way valve 4 according to the invention. In addition to the first exemplary embodiment, the one-way valve 4 includes a protective plate 10. The protective plate 10 is attached to the front side of the one-way valve 4. The protective plate 10 is designed to protect the one-way valve 4. The protective plate 10 includes a recess for the flaps 8.

6 zeigt eine drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einwegventils 4. Das Einwegventil 4 umfasst zusätzlich zum zweiten Ausführungsbeispiel ein Dichtungsmaterial 9. Das Dichtungsmaterial 9, verschließt die Klappen von außen. Das Dichtungsmaterial ist dazu ausgebildet erst bei einer bestimmten Temperatur von 200 °C oder Überdruck von 50 Bar die Bewegung der Klappen 8 zu ermöglichen Das Dichtungsmaterial 9 umfasst das Kunstharz Epoxid. 6 shows a third exemplary embodiment of the one-way valve 4 according to the invention. In addition to the second exemplary embodiment, the one-way valve 4 includes a sealing material 9. The sealing material 9 closes the flaps from the outside. The sealing material is designed to only allow the flaps 8 to move at a certain temperature of 200 ° C or an excess pressure of 50 bar. The sealing material 9 includes the synthetic resin epoxy.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 3940860 A1 [0002]EP 3940860 A1 [0002]

Claims (10)

Batterie (1) für ein elektrisches Fahrzeug, umfassend mindestens eine Batteriezelle (2), ein Batteriezellengehäuse (3) und ein Einwegventil (4) mit einer Platte (5) und einem Fixierungselement (6) wobei, - die mindestens eine Batteriezelle (2) in dem Batteriezellengehäuse (3) angeordnet ist, - das Batteriezellengehäuse (3) das Einwegventil (4) umfasst, - die Platte (5) des Einwegventils (4) Schlitze (7) umfasst, wobei die Schlitze (7) auf der Platte (5) so eingebracht sind, dass sich einzelne Klappen (8) bilden, - das Fixierungselement (6) so hinter der Platte (5) angeordnet ist, dass sich die Klappen (8) nur in eine Richtung, nach außen, zum Entgasen des Inneren des Batteriezellengehäuses (3) bewegen können.Battery (1) for an electric vehicle, comprising at least one battery cell (2), a battery cell housing (3) and a one-way valve (4) with a plate (5) and a fixing element (6), - the at least one battery cell (2) is arranged in the battery cell housing (3), - the battery cell housing (3) includes the one-way valve (4), - the plate (5) of the one-way valve (4) comprises slots (7), the slots (7) being made on the plate (5) in such a way that individual flaps (8) are formed, - The fixing element (6) is arranged behind the plate (5) in such a way that the flaps (8) can only move in one direction, outwards, to degas the interior of the battery cell housing (3). Batterie nach Anspruch 1, wobei das Fixierungselement (6) ein Gitter umfasst.Battery after Claim 1 , wherein the fixing element (6) comprises a grid. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Einwegventil (4) zusätzlich ein Dichtungsmaterial (9) umfasst, welches an den Schlitzen (7) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Klappen (8) zu verschließen.Battery after Claim 1 or 2 , wherein the one-way valve (4) additionally comprises a sealing material (9) which is arranged on the slots (7) and is designed to close the flaps (8). Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Dichtungsmaterial (9) so ausgebildet ist, dass es eine Bewegung der Klappen (8) ab einer Schwellentemperatur und/oder beim Überschreiten einem bestimmten Druckwertes ermöglicht.Battery according to one of the preceding claims, wherein the sealing material (9) is designed such that it enables the flaps (8) to move from a threshold temperature and/or when a certain pressure value is exceeded. Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Platte (5) ein Wärmeschutzmaterial umfasst.Battery according to one of the preceding claims, wherein the plate (5) comprises a thermal protection material. Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, zusätzlich umfassend eine Schutzplatte (10), welche an der Vorderseite des Einwegventils (4) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, das Einwegventil (4) zu schützen.Battery according to one of the preceding claims, additionally comprising a protective plate (10) which is arranged on the front of the one-way valve (4) and is designed to protect the one-way valve (4). Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schutzplatte (10) eine Aussparung (11) für die Klappen umfasst.Battery according to one of the preceding claims, wherein the protective plate (10) comprises a recess (11) for the flaps. Batterie nach Anspruch 7, wobei die Schutzplatte (10) eine Thermische Barrierefolie aus Glimmer umfasst.Battery after Claim 7 , wherein the protective plate (10) comprises a thermal barrier film made of mica. Batterie nach Ansprüche 3, wobei das Dichtungsmaterial (9) das Kunstharz Epoxid umfasst.Battery after Claims 3 , wherein the sealing material (9) comprises the synthetic resin epoxy. Fahrzeug, umfassend eine Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche.Vehicle comprising a battery according to one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3940860A1 (en) 2020-07-16 2022-01-19 ABB Schweiz AG Battery module

Patent Citations (1)

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EP3940860A1 (en) 2020-07-16 2022-01-19 ABB Schweiz AG Battery module

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