DE112022001603T5

DE112022001603T5 - Batteriemodul und dessen verpackung

Info

Publication number: DE112022001603T5
Application number: DE112022001603.5T
Authority: DE
Inventors: Tomo MIZOGUCHI
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2021-03-20
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2024-01-25
Also published as: JP2022145344A; WO2022202411A1; US20240128539A1; CN116964839A

Abstract

Das Batteriemodul 10 umfasst ein Gehäuse 2 und eine Einheitszelle 1, die im Gehäuse 2 angeordnet ist. In Bezug auf das Batteriemodul 10 ist eine Feuerlöschfolie 4 auf der oberen Oberflächenseite oder einer seitlichen Oberflächenseite der Einheitszelle 1 angeordnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Batteriemodul und eine Verpackung davon.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es wird ein Verfahren zum Einbauen einer feuerlöschenden Sicherheitsvorrichtung in einer Batteriepackung offenbart (Patentdokument 1). Insbesondere umfasst die feuerlöschende Sicherheitsvorrichtung ein Feuerlöschmittel und einen Behälter, der das Feuerlöschmittel enthält, und verhindert einen Temperaturanstieg in der Batteriepackung durch Versprühen des Feuerlöschmittels, wenn eine Entzündung oder Explosion darin auftritt.
Ferner wird vorgeschlagen, eine hitzebeständige Platte zum Verhindern der Feuerausbreitung auf der Rückseite der oberen Abdeckung einer Modulbatterie (Patentdokument 2) anzubringen. Selbst wenn es im Inneren des Moduls brennt, kann die Platte zum Verhindern der Feuerausbreitung verhindern, dass das Feuer auf andere Module in der Packung übergreift.
STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Ungeprüfte Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2007-20088 Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2014-67654
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
Üblicherweise kann es in einem Batteriemodul, in dem Batteriezellen angeordnet sind, zu einem Brand kommen. Wie in 3 dargestellt, wird ein herkömmliches Modul 20 mit einem Raum 3 über den Batteriezellen 1 verwendet, um dieses Problem zu lösen. Im Falle eines Brands verhindert ein solcher Raum 3 das Entweichen von Feuer oder Gas und verhindert, dass andere Module 20 brennen. Andererseits hat das Modul 20 mit einem solchen Raum 3 ein großes Volumen und kann die Anforderung nach einer Verkleinerung des Batteriemoduls nicht erfüllen.
Dementsprechend besteht ein Ziel der vorliegenden Offenbarung darin, ein Batteriemodul und eine Verpackung dafür bereitzustellen, die die Anforderung nach Verkleinerung erfüllen, Sicherheit gewährleisten, wenn sich eine Batteriezelle entzündet, und eine Feuerausbreitung verhindern.
LÖSUNG DER AUFGABE
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Batteriemodul umfassend ein Gehäuse und eine Batteriezelle im Gehäuse, wobei eine Feuerlöschfolie auf einer oberen Oberflächenseite oder einer seitlichen Oberflächenseite der Batteriezelle angeordnet ist.
Eine Vielzahl der Batteriezellen kann im Gehäuse angeordnet sein, und eine Feuerlöschfolie kann auf der oberen Oberflächenseite der Vielzahl von Batteriezellen angeordnet sein.
Die Batteriezelle kann eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, Nickel-Cadmium-Batteriezelle, eine Nickel-Wasserstoff-Batteriezelle oder eine Natrium-Schwefel-Batteriezelle sein.
Die Feuerlöschfolie kann eine Folie sein, auf die eine Kalium- oder Natriumverbindung aufgebracht ist.
Eine Vielzahl der Batteriezellen kann im Gehäuse angeordnet sein, die Feuerlöschfolie kann nur einen Abschnitt der oberen Oberflächen der Vielzahl von Batteriezellen bedecken, und ein Pfad, durch den Gas oder Rauch strömt, kann in einem Bereich ausgebildet sein, der nicht mit der Feuerlöschfolie auf den oberen Oberflächen der Vielzahl von Batteriezellen innerhalb des Gehäuses bedeckt ist.
Die Vielzahl von Batteriezellen kann im Gehäuse angeordnet sein, und die Feuerlöschfolie kann die oberen Oberflächen der Vielzahl von Batteriezellen bedecken und kann auch seitliche Oberflächen um die Vielzahl von Batteriezellen bedecken.
Die Feuerlöschfolie kann mit einer inneren oberen Oberfläche des Gehäuses und einer inneren Seitenfläche des Gehäuses befestigt sein.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Batteriepackung umfassend ein Gestell; und eine Vielzahl der oben beschriebenen Batteriemodule, die im Gestell angeordnet sind.
Das Gestell kann eine obere Abdeckung aufweisen, und die Feuerlöschfolie kann auf einer Rückseite der oberen Abdeckung angeordnet sein, und die Feuerlöschfolie kann auf oder über der Batteriezelle im Gehäuse über einer Vielzahl von Modulen angeordnet sein.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein Batteriemodul und eine Verpackung dafür bereitzustellen, die die Anforderung nach Verkleinerung erfüllen, Sicherheit gewährleisten, wenn sich eine Batteriezelle entzündet, und eine Feuerausbreitung verhindern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1(A) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Ausgestaltung eines Batteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 1(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein schematisches Beispiel einer Batteriepackung zeigt, in der eine Vielzahl von Batteriemodulen der vorliegenden Offenbarung montiert sind.
3(A) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Ausgestaltung eines herkömmlichen Batteriemoduls zeigt, und 3(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bestandteile werden mit denselben Bezugszeichen versehen und deren Namen und Funktionen sind ebenfalls dieselben. Daher wird die genaue Beschreibung davon nicht wiederholt.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Batteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. In einem Batteriemodul 10 der vorliegenden Offenbarung sind acht Batteriezellen 1 in einem Gehäuse 2 angeordnet. Eine Feuerlöschfolie 4 ist auf der Oberseite der Batteriezellen 1 angeordnet.
Die Feuerlöschfolie 4 ist beispielsweise ein Folienmaterial, auf das ein Feuerlöschmittel aufgetragen ist. Insbesondere wird das Feuerlöschmittel mit einer zum Löschen einer angezündeten Batteriezelle 1 benötigten Menge auf die Feuerlöschfolie 4 aufgetragen. Die Feuerlöschfolie 4 ist vorzugsweise dünn. Die Packung kann weiter verkleinert werden, je dünner die Feuerlöschfolie 4 ist.
Das oben beschriebene herkömmliche Modul 20 (3) hat einen Raum 3 über den Batteriezellen 1. Dieser Raum 3 hat eine Verkleinerung eingeschränkt. Das Batteriemodul 10 der vorliegenden Offenbarung hat keinen solchen Raum und erreicht eine Verkleinerung durch Verwenden einer dünneren Feuerlöschfolie 4 (siehe 1).
2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Batteriepackung 100 zeigt, in der eine Vielzahl von Batteriemodulen 10 der vorliegenden Offenbarung montiert sind. In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die Batteriepackung 100 ein Gestell 5. Das Gestell 5 beherbergt die Vielzahl von Batteriemodulen 10. Eine große Anzahl von Batteriemodulen 10 ist normalerweise in einem engen Raum auf diese Weise angeordnet. Wenn es eine Zündung in einem Modul gibt, kann sich daher das Feuer ausbreiten.
In der Batteriepackung 100 der vorliegenden Offenbarung umfasst das Batteriemodul 10 die oben beschriebene Feuerlöschfolie 4. Wenn sich die Batteriezelle 1 entzündet, schmilzt somit das Feuerlöschmittel der Feuerlöschfolie 4, um das Feuer zu löschen. Entsprechend ist es möglich, eine Ausbreitung des Feuers über andere Batteriemodule 10 zu verhindern.
Die Feuerlöschfolie 4 kann auf der Batteriezelle 1 angeordnet sein. Die Feuerlöschfolie 4 kann mit der Rückseite einer oberen Abdeckung (nicht gezeigt) befestigt sein. Beispielsweise ist die obere Abdeckung im Gestell 5 angeordnet. Die Feuerlöschfolie 4 kann die Vielzahl von Modulen 10 bedecken. Die obere Abdeckung mit der daran befestigten Feuerlöschfolie 4 kann die Vielzahl von Modulen 10 bedecken. Das heißt, die Feuerlöschfolie 4 kann nicht nur auf einem einzelnen Modul, sondern auf einer Packung der Vielzahl von Modulen angeordnet sein.
Eine Ausgestaltung der Batteriepackung 100 ist nicht auf die dargestellte Ausgestaltung beschränkt und kann eine andere Ausgestaltung sein. Wenn beispielsweise die Batteriepackung 100 in einem Haus eingebaut ist, wird eine Packung mit senkrecht angeordneten Modulen wie in 2 bevorzugt.
Wenn die Batteriepackung 100 als Batterie in einem Fahrzeug verwendet wird, kann eine Vielzahl von Batteriemodul 10 in horizontaler Richtung angeordnet sein und die Batteriemodule 10 können miteinander verbunden sein. Eine so zusammengebaute Batterie kann in einem Bodenabschnitt einer Fahrzeugkarosserie angeordnet sein.
Die Feuerlöschfolie 4 kann nicht nur die obere Oberfläche der Batteriezelle bedecken, sondern auch Seitenflächen (eine Frontfläche, eine Rückenfläche, eine linke Oberfläche, eine rechte Oberfläche). Diese Ausgestaltung ist ebenfalls nützlich und erreicht gewünschte Wirkungen. Außerdem kann eine Packung zusätzlich zu einer rechteckigen Form zylindrisch oder beutelförmigsein. Das Modul und seine Verpackung der vorliegenden Offenbarung kann auch auf die Ausgestaltung mit der zylindrischen oder Beuteform angewendet werden. Es kann eine Lücke (Raum) zwischen der Batteriezelle und der Feuerlöschfolie auf der oberen Oberflächenseite oder der seitlichen Oberflächenseite der Batteriezelle 1 geben. Ein weitere funktionelle Folie oder dergleichen zwischen der Batteriezelle 1 und der Feuerlöschfolie 4 angeordnet sein.
Die Batteriezelle 1 der vorliegenden Offenbarung kann eine sekundäre Batteriezelle oder eine primäre Batteriezelle sein. Hinsichtlich leichter Entzündlichkeit ist die vorliegende Erfindung effektiver für eine Ausgestaltung mit einer sekundären Batteriezelle. Eine beliebige sekundäre Batteriezelle kann verwendet werden. Beispielsweise kann die sekundäre Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, Nickel-Cadmium-Batteriezelle, eine Nickel-Wasserstoff-Batteriezelle, eine Natrium-Schwefel-Batteriezelle oder dergleichen sein. Obwohl ein Aufbau der Batteriezelle 1 nicht besonders beschränkt ist, kann die Batteriezelle 1 beispielsweise einen Aufbau haben, bei dem ein aktives Material einer negativen Elektrode auf eine Seite und ein aktives Material einer positiven Elektrode auf der anderen Seite angeordnet sind und beide durch einen festen Elektrolyten (nicht gezeigt) isoliert sind. Der feste Elektrolyt hat eine selektive Durchlässigkeit für Ionen wie z.B. Lithiumionen oder Natriumionen. Laden und Entladen werden durch die Bewegung der Ionen auf einer Wandoberfläche des festen Elektrolyten durchgeführt.
Die in dieser Offenbarung verwendete Feuerlöschfolie 4 kann eine beliebige Art sein. Das Feuerlöschmittel kann beispielsweise Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Phosphat (Ammoniumdihydrogenphosphat), eine Kombination aus Kaliumhydrogencarbonat und Harnstoff oder dergleichen sein. Unter ihnen wird in der vorliegenden Offenbarung die Feuerlöschfolie 4, auf die eine Kaliumverbindung oder eine Natriumverbindung aufgebracht ist, bevorzugt, und die Feuerlöschfolie 4, auf die eine Kaliumverbindung aufgebracht ist, ist besonders bevorzugt. Die Feuerlöschfolie 4 ist vorzugsweise in direktem Kontakt mit der Batteriezellen 1 angeordnet. Fall nötig kann eine weitere funktionelle Folie oder dergleichen zwischen der Batteriezelle 1 und der Feuerlöschfolie 4 angeordnet sein.
Im Batteriemodul 10 und der Batteriepackung 100 der vorliegenden Offenbarung ist die Feuerlöschfolie 4 auf den Batteriezellen 1 angeordnet, die in jedem Batteriemodul 10 angeordnet sind. Selbst wenn es ein Feuer in einem der Module gibt, ist es daher möglich, eine Ausbreitung des Feuers auf andere Module zu verhindern. Somit wird das Feuer im unwahrscheinlichen Fall eines Feuer im Modul gelöscht, was bedeutet, dass es keine Möglichkeit gibt, dass das Feuer ein ernsthaftes Feuer wird.
Gemäß dem Batteriemodul 10 der vorliegenden Offenbarung löscht das Feuerlöschmittel zudem das Feuer sofort, was die Sicherheit erhöht. Ferner ist die Größe des Gehäuses 2 kleiner als das herkömmliche Gehäuse, welches den Raum 3 erfordert, was die Energiedichte pro Volumen erhöht. Das heißt, gemäß dem Batteriemodul der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, sowohl höhere Sicherheit als auch höhere Energiedichte pro Volumen zu erreichen.
Wie in 1 gezeigt kann die Feuerlöschfolie 4 nicht alle obere Oberflächen der Vielzahl von Batteriezellen 1 bedecken, sondern nur einen Anteil der oberen Oberflächen der Vielzahl von Batteriezellen 1. Ein Pfad, durch den Gas oder Rauch strömt, kann in einem Bereich ausgebildet sein, der nicht mit der Feuerlöschfolie 4 auf den oberen Oberflächen der Vielzahl von Batteriezellen 1 innerhalb des Gehäuses 2 bedeckt ist (ein Bereich auf der rechten Seite und linken Seite der Feuerlöschfolie 4 in 1). Die Feuerlöschfolie 4 kann so angeordnet sein, dass sie die oberen Oberflächen der Vielzahl von Batteriezellen 1 bedeckt und auch seitliche Oberflächen um die Vielzahl von Batteriezellen 1 bedeckt. Bei solch einer Ausführung kann die Feuerlöschfolie 4 mit einem beliebigen Element befestigt sein aber kann mit einer inneren oberen Oberfläche des Gehäuses 2 und einer inneren Seitenfläche des Gehäuses 2 befestigt sein. Entsprechend dieser Ausführung ist es möglich, ein Element wegzulassen, mit dem die Feuerlöschfolie 4 befestigt ist, da das Gehäuse 2 als Trägerelement für die Feuerlöschfolie 4 dient.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Batteriezelle
2: Gehäuse (Batteriegehäuse)
3: Raum
4: Feuerlöschfolie
5: Gestell
10: Batteriemodul
20: Batteriemodul des Vergleichsbeispiels (herkömmliches Batteriemodul)
100: Batteriepackung

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

JP 2007020088 [0004]
JP 2014067654 [0004]

Claims

Batteriemodul umfassend ein Gehäuse und eine Batteriezelle im Gehäuse, wobei eine Feuerlöschfolie auf einer oberen Oberflächenseite oder einer seitlichen Oberflächenseite der Batteriezelle angeordnet ist.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl der Batteriezellen im Gehäuse angeordnet ist, und eine Feuerlöschfolie auf der oberen Oberflächenseite der Vielzahl von Batteriezellen angeordnet ist.
Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, Nickel-Cadmium-Batteriezelle, eine Nickel-Wasserstoff-Batteriezelle oder eine Natrium-Schwefel-Batteriezelle ist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Feuerlöschfolie ist eine Folie, auf die eine Kalium- oder Natriumverbindung aufgebracht ist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Vielzahl der Batteriezellen im Gehäuse angeordnet ist, die Feuerlöschfolie nur einen Abschnitt der oberen Oberflächen der Vielzahl von Batteriezellen bedeckt, und ein Pfad, durch den Gas oder Rauch strömt, in einem Bereich ausgebildet ist, der nicht mit der Feuerlöschfolie auf den oberen Oberflächen der Vielzahl von Batteriezellen innerhalb des Gehäuses bedeckt ist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vielzahl von Batteriezellen im Gehäuse angeordnet ist, und die Feuerlöschfolie die oberen Oberflächen der Vielzahl von Batteriezellen bedeckt und auch seitliche Oberflächen um die Vielzahl von Batteriezellen bedeckt.
Batteriemodul nach Anspruch 6, wobei eine Feuerlöschfolie mit einer inneren oberen Oberfläche des Gehäuses und einer inneren Seitenfläche des Gehäuses befestigt ist.
Batteriepackung umfassend: ein Gestell; und eine im Gestell angeordnete Vielzahl der Batteriemodule nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Batteriepackung nach Anspruch 8, wobei das Gestell eine obere Abdeckung aufweist, und die Feuerlöschfolie auf einer Rückseite der oberen Abdeckung angeordnet ist, und die Feuerlöschfolie auf oder über der Batteriezelle im Gehäuse über einer Vielzahl von Modulen angeordnet ist.