DE202020106685U1 - Battery pack for an electrical device - Google Patents
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Abstract
Akkupack (10) für ein Elektrogerät zumindest umfassend- ein Gehäuse,- ein oder mehrere Akkumulatorzellen (16) mit zumindest einem stirnseitig angeordneten positiven Pol (24), wobei die ein oder mehreren Akkumulatorzellen (16) innerhalb des Gehäuses angeordnet sind,- zumindest einen Leitungsträger (18), welcher mit den ein oder mehreren Akkumulatorzellen (16) elektrisch verbunden ist,- wobei vorgesehen ist, dass wenigstens ein Schaumstoffelement (20) zumindest stirnseitig im Bereich des positiven Pols (24) der ein oder mehreren Akkumulatorzellen (16) angeordnet und/oder vorgesehen ist, welches dazu ausgebildet ist, aus zumindest einer defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle (16) wenigstens ein im Bereich des positiven Pols (24) mit hoher Geschwindigkeit austretendes und/oder entweichendes Elektrolyt-Gas zumindest weitgehend abzufangen und/oder zu verlöschen.Battery pack (10) for an electrical device at least comprising - a housing, - one or more battery cells (16) with at least one positive pole (24) arranged at the end, the one or more battery cells (16) being arranged within the housing, - at least one Line carrier (18), which is electrically connected to the one or more accumulator cells (16), - it is provided that at least one foam element (20) is arranged at least at the end in the region of the positive pole (24) of the one or more accumulator cells (16) and / or is provided which is designed to at least largely intercept at least one electrolyte gas escaping and / or escaping at high speed from at least one defective and / or becoming defective accumulator cell (16) in the region of the positive pole (24) and / or or to extinguish.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Akkupack für ein Elektrogerät sowie ein Elektrogerät mit einem solchen Akkupack mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.The present invention relates to a battery pack for an electrical device and an electrical device with such a battery pack having the features of the independent claims.
Bei Akkupacks handelt es sich um elektrochemische Energiespeicher, die mehrfach entladen und geladen werden können. Besonders häufig werden sog. Lithium-Ionen-Akkumulatoren verwendet. In Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden u.a. Materialien mit hohen Energiegehalten und hochentzündliche Elektrolyte kombiniert. Kurzschlüsse, hohe Temperaturen oder mechanische Deformationen durch Kollision können einen Defekt ein oder mehrerer Akkumulatorzellen herbeiführen. Um die Sicherheit während des Betreibens von Akkupacks zu gewährleisten, umfassen die Akkumulatorzellen verschiedene zellinterne Sicherheitseinrichtungen. Zu möglichen Sicherheitseinrichtungen der Akkumulatorzelle gehört ein PTC-Schalter (positiv temperature coefficient device), der im Stromkreis der Akkumulatorzelle integriert ist. Beim Erreichen bestimmter Temperaturen, bspw. während des Lade- oder Entladevorganges erhöht der PTC seinen Innenwiderstand und reduziert den Stromfluss, um somit beispielsweise ein thermisches Durchgehen der Akkumulatorzelle zu verhindern.Battery packs are electrochemical energy stores that can be discharged and charged several times. So-called lithium-ion accumulators are used particularly frequently. In lithium-ion batteries, among other things, materials with high energy contents and highly flammable electrolytes are combined. Short circuits, high temperatures or mechanical deformations due to collisions can lead to a defect in one or more battery cells. In order to ensure safety during the operation of battery packs, the battery cells include various cell-internal safety devices. Possible safety devices of the accumulator cell include a PTC switch (positive temperature coefficient device), which is integrated in the electric circuit of the accumulator cell. When certain temperatures are reached, for example during the charging or discharging process, the PTC increases its internal resistance and reduces the flow of current, in order to prevent the battery cell from thermal runaway, for example.
Als weitere Sicherheitseinrichtungen von Akkumulatorzellen dienen sogenannte Current Interrupt Device (CID), das die Akkumulatorzelle elektrisch abschaltet, bevor sie die Entzündungstemperatur erreicht. Insbesondere trennt das CID die Verbindung zwischen Elektrode und Kontaktierung, sobald ein vorgegebener Druck durch Gasbildung überschritten wird. Das in der Akkumulatorzelle gebildete Elektrolyt-Gas verlässt die Akkumulatorzelle über das CID insbesondere mit hoher Geschwindigkeit und entzündet sich sofort bei Kontakt mit Sauerstoff. Durch derartige Funken besteht die Gefahr, dass benachbarte Akkumulatorzellen, das Gehäuse und/oder die Elektronik des Akkupacks thermisch beschädigt werden.So-called current interrupt devices (CID) are used as further safety devices for battery cells, which electrically switch off the battery cell before it reaches the ignition temperature. In particular, the CID separates the connection between the electrode and the contact as soon as a specified pressure is exceeded due to gas formation. The electrolyte gas formed in the accumulator cell leaves the accumulator cell via the CID, especially at high speed, and ignites immediately upon contact with oxygen. Such sparks present the risk that neighboring battery cells, the housing and / or the electronics of the battery pack will be thermally damaged.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Akkupack für ein Elektrogerät und ein Elektrogerät mit einem solchen Akkupack zur Verfügung zu stellen, bei welchem Beschädigungen durch austretendes Elektrolyt-Gas bei zumindest einer defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle vermieden und/oder reduziert werden sollen, sodass folglich die Sicherheit des Akkupacks verbessert und/oder erhöht wird.The present invention is therefore based on the object of providing a battery pack for an electrical device and an electrical device with such a battery pack in which damage from escaping electrolyte gas in at least one defective and / or defective battery cell is avoided and / or reduced should, so that consequently the safety of the battery pack is improved and / or increased.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Akkupack für ein Elektrogerät sowie durch ein Elektrogerät mit einem solchen Akkupack mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.The stated object is achieved by a battery pack for an electrical device and by an electrical device with such a battery pack having the features of the independent claims. Further advantageous refinements and developments of the invention are specified in the respective dependent claims.
Die Erfindung betrifft ein Akkupack für ein Elektrogerät. Der Akkupack umfasst ein Gehäuse. Das Gehäuse des Akkupacks kann ein- oder mehrteilig gebildet sein. Bei einem mehrteiligen Gehäuse kann dieses eine Gehäuseunterschale und eine Gehäuseoberschale umfassen.The invention relates to a battery pack for an electrical device. The battery pack includes a housing. The housing of the battery pack can be formed in one or more parts. In the case of a multi-part housing, this can comprise a lower housing shell and an upper housing shell.
Der Akkupack umfasst weiter ein oder mehrere Akkumulatorzellen mit zumindest einem stirnseitig angeordneten positiven Pol, wobei die ein oder mehreren Akkumulatorzellen innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. An der gegenüberliegenden Stirnseite können die ein oder mehreren Akkumulatorzellen jeweils einen negativen Pol aufweisen, d.h. die ein oder mehreren Akkumulatorzellen können jeweils eine Stirnseite mit einem positiven Pol und eine Stirnseite mit einem negativen Pol aufweisen. Die ein oder mehreren Akkumulatorzellen können parallel oder in Reihe geschaltet sein.The battery pack further comprises one or more battery cells with at least one positive pole arranged on the end face, the one or more battery cells being arranged within the housing. On the opposite end face, the one or more accumulator cells can each have a negative pole, i.e. the one or more accumulator cells can each have an end face with a positive pole and an end face with a negative pole. The one or more accumulator cells can be connected in parallel or in series.
Der Akkupack umfasst weiter zumindest einen Leitungsträger, welcher mit den ein oder mehreren Akkumulatorzellen elektrisch verbunden ist. Der elektrische Leitungsträger kann durch eine Leiterplatte bzw. Platine gebildet sein, auf welcher verschiedene elektronische Komponenten, wie z.B. Taster, Leistungs-Mosfet etc. zum Betrieb des Akkupacks montiert sind. Die elektrische Verbindung zwischen Leitungsträger und den ein oder mehreren Akkumulatorzellen kann bspw. durch eine elektrische Kontaktierung bzw. durch ein Kontaktelement gebildet sein, die an den Polen der ein oder mehreren Akkumulatorzellen anliegt.The battery pack further comprises at least one lead carrier which is electrically connected to the one or more battery cells. The electrical conductor carrier can be formed by a printed circuit board or circuit board on which various electronic components, such as buttons, power mosfets, etc. are mounted for operating the battery pack. The electrical connection between the conductor carrier and the one or more accumulator cells can be formed, for example, by electrical contacting or by a contact element which rests against the poles of the one or more accumulator cells.
Bei dem Akkupack ist vorgesehen, dass zumindest stirnseitig im Bereich bzw. am positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen wenigstens ein Schaumstoffelement angeordnet und/oder vorgesehen ist. Das wenigstens eine Schaumstoffelement ist dazu ausgebildet, aus zumindest einer defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle wenigstens einen im Bereich des positiven Pols mit hoher Geschwindigkeit austretendes und/oder entweichendes Elektrolyt-Gas zumindest weitgehend abzubremsen und/oder abzufangen. Insbesondere kann das austretende und/oder entweichende Elektrolyt-Gas durch das wenigstens eine Schaumstoffelement verlöscht werden. Das Elektrolyt-Gas kann insbesondere in Form eines Elektrolyt-Gasstrahles im Bereich des positiven Pols der zumindest einen defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle austreten und/oder entweichen.In the case of the battery pack, it is provided that at least one foam element is arranged and / or provided at least on the front side in the area or on the positive pole of the one or more battery cells. The at least one foam element is designed to at least largely decelerate and / or intercept at least one electrolyte gas exiting and / or escaping at high speed in the region of the positive pole from at least one defective and / or becoming defective accumulator cell. In particular, the emerging and / or escaping electrolyte gas can be extinguished by the at least one foam element. The electrolyte gas can emerge and / or escape in the form of an electrolyte gas jet in the region of the positive pole of the at least one defective and / or becoming defective accumulator cell.
Der zumindest eine Elektrolyt-Gasstrahl kann insbesondere dann im Bereich des positiven Pols aus den ein oder mehreren Akkumulatorzellen austreten und/oder entweichen, wenn ein Zellinnendruck in einer Akkumulatorzelle aufgrund eines Defekts und/oder zu hoher Temperaturen stetig zunimmt und/oder zu hoch ist.The at least one electrolyte gas jet can then emerge and / or escape from the one or more accumulator cells in the region of the positive pole in particular when an internal cell pressure is in of a battery cell increases steadily and / or is too high due to a defect and / or temperatures that are too high.
Es kann vorgesehen sein, dass die ein oder mehreren Akkumulatorzellen jeweils stirnseitig im Bereich des positiven Pols ein sog. Current Interrupt Device (CID) umfassen. Sobald der maximale Zellinnendruck durch Gasbildung in den ein oder mehreren Akkumulatorzellen überschritten ist, kann das CID die Verbindung zwischen Elektrode und Kontaktierung trennen, so dass das entstandene Elektrolyt-Gas aus der jeweiligen Akkumulatorzelle entweichen kann. Die Öffnung des CID und damit das Austreten und/oder Entweichen des Elektrolyt-Gases bei zumindest einer defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle kann insbesondere bei einem Gasdruck zwischen ca. 1,5 MPa und 3 MPa, vorzugsweise zwischen ca. 1,9 MPa und 2,4 MPa erfolgen.It can be provided that the one or more accumulator cells each include a so-called current interrupt device (CID) at the end in the region of the positive pole. As soon as the maximum internal cell pressure is exceeded due to the formation of gas in the one or more accumulator cells, the CID can separate the connection between the electrode and the contact so that the electrolyte gas produced can escape from the respective accumulator cell. The opening of the CID and thus the emergence and / or escape of the electrolyte gas in the case of at least one defective and / or defective accumulator cell can occur in particular at a gas pressure between approx. 1.5 MPa and 3 MPa, preferably between approx. 1.9 MPa and 2.4 MPa.
Auch kann vorgesehen sein, dass die ein oder mehreren Akkumulatorzellen jeweils stirnseitig im Bereich des positiven Pols zumindest ein Sicherheitsventil umfassen, über welches im Zellinneren entstandenes Elektrolyt-Gas bei zu hohem Zellinnendruck entweichen kann. Dieser Zellinnendruck kann in etwa höher wie der definierte Zellinnendruck beim CID sein.It can also be provided that the one or more accumulator cells each include at least one safety valve at the front in the region of the positive pole, via which electrolyte gas that has arisen inside the cell can escape if the internal cell pressure is too high. This internal cell pressure can be roughly higher than the defined internal cell pressure in CID.
Besonders vorteilhaft ist, dass bei zumindest einer defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle der zumindest eine am positiven Pol austretende Elektrolyt-Gasstrahl durch das wenigstens eine Schaumstoffelement abgefangen wird und folglich in seiner Geschwindigkeit reduziert wird. Die Reduzierung der Geschwindigkeit des zumindest einen Elektrolyt-Gasstrahls kann vorteilhafterweise dazu beitragen, dass umliegende Akkumulatorzellen, die Elektronik und/oder das Gehäuse des Akkupacks vor thermischen Beschädigungen geschützt werden. Insofern kann durch das wenigstens eine Schaumstoffelement die Sicherheit des Akkupacks erhöht werden.It is particularly advantageous that in the case of at least one defective and / or defective accumulator cell, the at least one electrolyte gas jet exiting at the positive pole is intercepted by the at least one foam element and is consequently reduced in speed. The reduction in the speed of the at least one electrolyte gas jet can advantageously contribute to protecting surrounding accumulator cells, the electronics and / or the housing of the accumulator pack from thermal damage. In this respect, the safety of the battery pack can be increased by the at least one foam element.
Es kann vorgesehen sein, dass das wenigstens ein Schaumstoffelement aus einem Material gebildet ist, welches insbesondere beim Auftreffen des wenigstens einen Elektrolyt-Gasstrahls zumindest selbst ein Gas erzeugt und/oder freisetzt. Dies bedeutet so viel, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement vorzugsweise selbstlöschend und/oder selbstauflösend ausgebildet sein kann. Durch die Gaserzeugung und/oder Gasfreisetzung des wenigstens einen Schaumstoffelements kann umliegender Sauerstoff gebunden und/oder verbraucht und/oder verdrängt werden. Auf diese Weise kann zumindest weitgehend das Risiko reduziert und/oder verhindert werden, dass bei zumindest einer defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle sich der zumindest eine im Bereich des positiven Pols austretende und/oder entweichende Elektrolyt-Gasstrahl unter bzw. bei Kontakt mit Sauerstoff entzündet, so dass infolgedessen umliegende Akkumulatorzellen und/oder das Gehäuse und/oder die Elektronik nicht thermisch beschädigt werden, d.h. das wenigstens eine Schaumstoffelement kann derart ausgebildet sein, so dass es mögliche Funkenbildung durch das austretende und/oder entweichende Elektrolyt-Gas löscht. Insofern kann ein derartiges Schaumstoffelement zur Erhöhung der Sicherheit des Akkupacks beitragen.It can be provided that the at least one foam element is formed from a material which, in particular when the at least one electrolyte gas jet impinges, at least itself generates and / or releases a gas. This means so much that the at least one foam element can preferably be designed to be self-extinguishing and / or self-dissolving. By generating and / or releasing gas from the at least one foam element, surrounding oxygen can be bound and / or consumed and / or displaced. In this way, the risk can at least largely be reduced and / or prevented that, in the case of at least one defective and / or defective accumulator cell, the at least one electrolyte gas jet emerging and / or escaping in the region of the positive pole will come into contact with oxygen ignited, so that as a result surrounding accumulator cells and / or the housing and / or the electronics are not thermally damaged, ie the at least one foam element can be designed so that it extinguishes possible spark formation by the escaping and / or escaping electrolyte gas. In this respect, such a foam element can contribute to increasing the safety of the battery pack.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das wenigstens eine Schaumstoffelement zumindest abschnittsweise stirnseitig am bzw. im Bereich des positiven Pols der ein oder mehreren Akkumulatorzellen angeordnet und/oder vorgesehen sein, d.h. das wenigstens eine Schaumstoffelement kann die Stirnseite mit dem positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen zumindest bereichsweise abdecken und/oder überdecken, wobei insbesondere diejenigen Bereiche der Stirnseite bzw. des positiven Pols durch das wenigstens eine Schaumstoffelement abgedeckt sind, bei welchen ein Austritt und/oder Entweichen des Elektrolyt-Gasstrahls bei einer defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle zu hoher Wahrscheinlichkeit zu erwarten ist. Durch eine solche Anordnung des wenigstens einen Schaumstoffelements kann vorteilhafterweise die Sicherheit des Akkupacks erhöht werden, da thermische Beschädigungen aufgrund eines möglichen austretenden und/oder entweichenden Elektrolyt-Gasstrahls zumindest einer defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle reduziert werden.According to one embodiment, the at least one foam element can be arranged and / or provided at least in sections at the end on or in the region of the positive pole of the one or more accumulator cells, ie the at least one foam element can at least regionally the end face with the positive pole of the one or more accumulator cells cover and / or cover, in particular those areas of the end face or of the positive pole are covered by the at least one foam element, in which an exit and / or escape of the electrolyte gas jet in the case of a defective and / or defective accumulator cell is very likely is expected. Such an arrangement of the at least one foam element can advantageously increase the safety of the battery pack, since thermal damage due to a possible escaping and / or escaping electrolyte gas jet of at least one defective and / or defective battery cell is reduced.
Um die Sicherheit des Akkupacks weiter zu erhöhen, kann es gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch denkbar sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement vollständig über die Stirnseite mit dem positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen angeordnet und/oder vorgesehen ist, d.h. die Stirnseite mit dem positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen kann zumindest vollständig durch das wenigstens eine Schaumstoffelement abgedeckt sein. Durch eine solche Anordnung können vorzugsweise auch diejenigen Bereiche an der Stirnseite mit dem positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen abgedeckt werden, bei welchen die Wahrscheinlichkeit eines Austretens und/oder Entweichen des Elektrolyt-Gasstrahls geringer ist.In order to further increase the safety of the battery pack, it can also be conceivable according to a preferred embodiment that the at least one foam element is arranged and / or provided completely over the end face with the positive pole of the one or more accumulator cells, ie the end face with the positive one Pole of the one or more accumulator cells can be at least completely covered by the at least one foam element. Such an arrangement can preferably also cover those areas on the end face with the positive pole of the one or more accumulator cells in which the likelihood of the electrolyte gas jet emerging and / or escaping is lower.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, welches mit zumindest einem Additiv versetzt ist, das flammhemmende Eigenschaften aufweist.According to one embodiment, it can be provided that the at least one foam element is formed from a plastic material to which at least one additive has been added which has flame-retardant properties.
Als Kunststoffmaterial können beispielsweise Polyurethan, Polyethylen, Polystyrol oder dergleichen verwendet werden. Diese Auswahl an Kunststoffmaterialien soll jedoch nicht einschränkend zu verstehen sein. Denn das wenigstens eine Schaumstoffelement kann auch durch jegliche weitere Kunststoffmaterialien gebildet sein.Polyurethane, polyethylene, polystyrene or the like, for example, can be used as the plastic material. This selection of However, plastic materials should not be understood as limiting. Because the at least one foam element can also be formed by any further plastic materials.
Als Additiv mit flammhemmenden Eigenschaften können sich beispielsweise sämtliche halogenierte Flammschutzmittel wie bspw. polybromierte Diphenylether, Biphenyle, und/oder anorganische Flammschutzmittel oder dergleichen eignen.All halogenated flame retardants such as, for example, polybrominated diphenyl ethers, biphenyls, and / or inorganic flame retardants or the like can be suitable as additives with flame-retardant properties.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement selbst aus einem flammhemmenden Material gebildet ist, wobei das flammhemmende Material durch sämtliche Flammschutzmittel, insbesondere reaktive Flammschutzmittel, gebildet sein kann, die insbesondere dazu geeignet sind, das Elektrolyt-Gas abzubremsen und/oder zu verlöschen. Hierzu gehören bspw. sämtliche halogenierte und/oder anorganische Flammschutzmittel oder dergleichen Flammschutzmittel.According to a further exemplary embodiment, it can be provided that the at least one foam element itself is formed from a flame-retardant material, wherein the flame-retardant material can be formed by all flame retardants, in particular reactive flame retardants, which are particularly suitable for slowing down the electrolyte gas and / or to extinguish. These include, for example, all halogenated and / or inorganic flame retardants or similar flame retardants.
Es kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement zumindest zwischen der Stirnseite mit dem positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen und einer Gehäuseinnenwand des Gehäuses vorgesehen und/oder angeordnet ist. Das wenigstens eine Schaumstoffelement kann auch dazu beitragen, dass die ein oder mehreren Akkumulatorzellen innerhalb des Gehäuses nicht verrutschen. Zusätzlich kann das wenigstens eine Schaumstoffelement auch als Stoß- und/oder Dämpfungsschutz fungieren und die ein oder mehreren Akkumulatorzellen vor äußeren Krafteinwirkungen, wie beispielsweise Stößen, Aufprall oder dergleichen schützen. Insbesondere kann das wenigstens eine Schaumstoffelement derart ausgebildet sein, dass es axial auf den Akkupack wirkende Stöße abfangen kann.It can be provided that the at least one foam element is provided and / or arranged at least between the end face with the positive pole of the one or more accumulator cells and an inner wall of the housing. The at least one foam element can also help ensure that the one or more accumulator cells do not slip within the housing. In addition, the at least one foam element can also act as shock and / or damping protection and protect the one or more accumulator cells from external forces, such as impacts, impacts or the like. In particular, the at least one foam element can be designed in such a way that it can absorb impacts acting axially on the battery pack.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann sich das wenigstens eine Schaumstoffelement zumindest abschnittsweise entlang der Längsseite der Gehäuseinnenwand des Gehäuses erstrecken, so dass das wenigstens eine Schaumstoffelement zwischen den Stirnseiten der ein oder mehreren Akkumulatorzellen und der Innenwand-Längsseite des Gehäuses angeordnet und/oder vorgesehen ist.According to one embodiment, the at least one foam element can extend at least in sections along the longitudinal side of the housing inner wall of the housing, so that the at least one foam element is arranged and / or provided between the end faces of the one or more accumulator cells and the inner wall longitudinal side of the housing.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann sich das wenigstens eine Schaumstoffelement vollständig entlang der Längsseite der Gehäuseinnenwand erstrecken, so dass das wenigstens eine Schaumstoffelement zwischen den Stirnseiten der ein oder mehreren Akkumulatorzellen und der Längsseite der Gehäuseinnenwand angeordnet und/oder vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform kann es sich zwangsläufig auch ergeben, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement stirnseitig an den positiven Polen und an den negativen Polen der ein oder mehreren Akkumulatorzellen vorgesehen und/oder angeordnet ist.According to a preferred embodiment, the at least one foam element can extend completely along the longitudinal side of the housing inner wall, so that the at least one foam element is arranged and / or provided between the end sides of the one or more accumulator cells and the longitudinal side of the housing inner wall. In this embodiment, it can inevitably also arise that the at least one foam element is provided and / or arranged on the front side on the positive poles and on the negative poles of the one or more accumulator cells.
Bei einem Ausführungsbeispiel können vorzugsweise die mehreren Akkumulatorzellen jeweils derart innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, so dass deren Stirnseiten jeweils in etwa auf gleicher Höhe liegen. Je nach Anzahl an Akkumulatorzellen können somit ein oder mehrere Schaumstoffelemente vorgesehen sein, die jeweils stirnseitig, vorzugsweise im Bereich des bzw. am positiven Pols, an den bzw. im Bereich der Akkumulatorzellen angeordnet sind. Ein solche Anordnung der mehreren Akkumulatorzellen und der entsprechenden Anzahl an Akkumulatorzellen lässt sich ohne großen Aufwand schnell und einfach realisieren.In one embodiment, the plurality of accumulator cells can each be arranged within the housing in such a way that their end faces are each approximately at the same height. Depending on the number of accumulator cells, one or more foam elements can thus be provided, each of which is arranged on the end face, preferably in the area of or on the positive pole, on or in the area of the accumulator cells. Such an arrangement of the plurality of accumulator cells and the corresponding number of accumulator cells can be implemented quickly and easily without great effort.
Bei einem Ausführungsbeispiel können die vorzugsweise mehreren Akkumulatorzellen jeweils in Bezug auf ihr Länge versetzt zueinander innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, d.h. die mehreren Akkumulatorzellen können in Bezug auf ihrer Längsachse parallel, jedoch in Bezug auf ihre Längsachse verschoben bzw. versetzt zueinander angeordnet sein. Insofern kann es bei einer solchen Anordnung der Akkumulatorzellen Sinn machen, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement lediglich an den Stirnseiten mit dem positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen angeordnet und/oder vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform kann Material für das wenigstens einen Schaumstoffelements angeordnet sein.In one embodiment, the preferably several accumulator cells can each be arranged offset from one another with respect to their length within the housing, i.e. the several accumulator cells can be arranged parallel with respect to their longitudinal axis, but shifted or offset from one another with respect to their longitudinal axis. In this respect, with such an arrangement of the accumulator cells it can make sense that the at least one foam element is only arranged and / or provided on the end faces with the positive pole of the one or more accumulator cells. In this embodiment, material for the at least one foam element can be arranged.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement zu den Stirnseiten, insbesondere zum positiven Pol, der ein oder mehreren Akkumulatorzellen beabstandet angeordnet ist. Der Abstand soll jedoch insbesondere so gering wie möglich ausgebildet sein, um mögliche Gefahren, insbesondere Reaktionen mit vorhandenen Sauerstoff, durch den Elektrolyt-Gasstrahl so gering wie möglich zu halten.Furthermore, it can be provided that the at least one foam element is arranged at a distance from the end faces, in particular the positive pole, from the one or more accumulator cells. The distance, however, should in particular be made as small as possible in order to keep possible dangers, in particular reactions with the oxygen present, due to the electrolyte gas jet as low as possible.
Vorzugsweise kann es auch denkbar sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement unmittelbar stirnseitig am positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen anliegt. Zwischen dem positiven Pol und dem wenigstens einen Schaumstoffelement kann lediglich die am positiven Pol vorgesehene Kontaktierung bzw. das Kontaktelement zwischengeordnet sein, über welche die ein oder mehreren Akkumulatorzellen mit dem Leitungsträger elektrisch verbunden sind. Durch eine solche Anordnung kann der zumindest eine Elektrolyt-Gasstrahl zumindest einer defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle unmittelbar nach seinem Entweichen und/oder Austreten im Bereich des positiven Pols durch das wenigstens eine Schaumstoffelement abgefangen werden, so dass eine Entzündung des zumindest einen Elektrolyt-Gasstrahls durch Kontakt mit umliegenden Sauerstoff zumindest weitgehend verhindert und/oder reduziert wird.Preferably, it can also be conceivable that the at least one foam element rests directly on the end face against the positive pole of the one or more accumulator cells. Between the positive pole and the at least one foam element, only the contact or the contact element provided on the positive pole can be interposed, via which the one or more accumulator cells are electrically connected to the lead carrier. By such an arrangement, the at least one electrolyte gas jet of at least one defective and / or becoming defective accumulator cell can be intercepted by the at least one foam element immediately after its escape and / or exit in the region of the positive pole, so that an ignition of the at least one electrolyte gas jet is at least largely prevented and / or reduced by contact with surrounding oxygen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement durch zumindest eine Schaumstoffschicht gebildet ist. Die zumindest eine Schaumstoffschicht kann bspw. eine Dicke zwischen ca. 1 mm und ca. 15 mm, vorzugsweise von 2 mm aufweisen.Furthermore, it can be provided that the at least one foam element is formed by at least one foam layer. The at least one foam layer can, for example, have a thickness between approx. 1 mm and approx. 15 mm, preferably 2 mm.
Alternativ kann das wenigstens eine Schaumstoffelement durch zumindest zwei oder mehrere Schaumstoffschichten gebildet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die zumindest zwei oder mehreren Schaumstoffschichten jeweils aus dem gleichen Material gebildet sein, welches dazu ausgebildet ist, bei zumindest einer defekten und/oder defekt werdenden Akkumulatorzelle den im Bereich des positiven Pols austretenden und/oder entweichenden Elektrolyt-Gasstrahl abzubremsen und welches aufgrund seiner flammhemmenden Eigenschaften selbstauflösend und/oder selbstlöschend ausgebildet ist.Alternatively, the at least one foam element can be formed by at least two or more foam layers. According to one embodiment, the at least two or more foam layers can each be formed from the same material, which is designed to slow down the electrolyte gas jet emerging and / or escaping in the region of the positive pole in the case of at least one defective and / or defective accumulator cell and which is designed to be self-dissolving and / or self-extinguishing due to its flame-retardant properties.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es auch denkbar sein, dass die zumindest zwei oder mehreren Schaumstoffschichten aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Dabei kann jeweils die dem positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzelle zugewandte erste Schaumstoffschicht aus dem zuvor genannten flammhemmenden Material gebildet sein. Die zweite Schaumstoffschicht oder die mehreren Schaumstoffschichten können als Träger fungieren, an welchem die erste Schaumstoffschicht angebracht und/oder fixiert sein kann. Die zweite Schaumstoffschicht oder die mehreren Schaumstoffschichten können durch ein Kunststoffmaterial, Verbundmaterial oder dergleichen gebildet sein. Als Kunststoffmaterial können bspw. Polyurethan, Polyethylen, Polystyrol denkbar sein.According to a further exemplary embodiment, it can also be conceivable that the at least two or more foam layers are formed from different materials. In this case, the first foam layer facing the positive pole of the one or more accumulator cells can be formed from the aforementioned flame-retardant material. The second foam layer or the plurality of foam layers can function as a carrier to which the first foam layer can be attached and / or fixed. The second foam layer or the plurality of foam layers can be formed by a plastic material, composite material or the like. Polyurethane, polyethylene, polystyrene, for example, can be conceivable as plastic material.
Zusätzlich kann es auch denkbar sein, dass das Kunststoffmaterial der zweiten oder mehreren Schaumstoffschichten mit zumindest einem Additiv versetzt sind, welche ebenfalls brand- und/oder flammhemmende Eigenschaften aufweisen. Als Additive wären bspw. sämtliche halogenierte und/oder anorganische Flammschutzmittel oder dergleichen Flammschutzmittel denkbar.In addition, it can also be conceivable that the plastic material of the second or more foam layers are mixed with at least one additive which likewise has fire and / or flame retardant properties. For example, all halogenated and / or inorganic flame retardants or similar flame retardants would be conceivable as additives.
Darüber hinaus kann es auch denkbar sein, dass die zumindest zwei oder mehreren Schaumstoffschichten eine gleiche Schichtdicke aufweisen. Demnach können die zumindest zwei oder mehreren Schaumstoffschichten gleich dick ausgebildet sein.In addition, it can also be conceivable that the at least two or more foam layers have the same layer thickness. Accordingly, the at least two or more foam layers can have the same thickness.
Alternativ kann es auch denkbar sein, dass die zumindest zwei oder mehreren Schaumstoffschichten eine unterschiedliche Schichtdicke aufweisen. Beispielsweise kann die dem positiven Pol zugewandte erste Schaumstoffschicht im Vergleich zu den sich daran anschließenden weiteren Schaumstoffschichten dicker ausgebildet sein. Alternativ kann die dem positiven Pol zugewandte Schaumstoffschicht im Vergleich zu den sich daran anschließenden weiteren Schaumstoffschichten auch dünner ausgebildet sein.Alternatively, it can also be conceivable that the at least two or more foam layers have a different layer thickness. For example, the first foam layer facing the positive pole can be made thicker compared to the further foam layers adjoining it. Alternatively, the foam layer facing the positive pole can also be made thinner compared to the further foam layers adjoining it.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse des Akkupacks aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, welches mit zumindest einem Additiv versehen ist, welches schwer entflammbar sind. Als Additive können Materialien beispielsweise halogenierte und/oder anorganische Flammschutzmittel oder dergleichen Flammschutzmittel denkbar sein.Furthermore, it can be provided that the housing of the battery pack is formed from a plastic material which is provided with at least one additive which is flame retardant. Materials, for example halogenated and / or inorganic flame retardants or similar flame retardants, can be conceivable as additives.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement wenigstens ein oder mehrere Aussparungen umfasst. Die ein oder mehreren Aussparungen können beispielsweise dazu erforderlich sein, dass mögliche Steckverbindungen des Gehäuses, insbesondere der Gehäuseunterschale hindurchführbar sind.Furthermore, it can be provided that the at least one foam element comprises at least one or more cutouts. The one or more recesses can be required, for example, so that possible plug connections of the housing, in particular the lower housing shell, can be passed through.
Darüber hinaus kann es auch denkbar sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement bereits vorgefertigt ist, welches zumindest zwischen den Stirnseiten mit dem positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen eingesetzt ist bzw. werden kann, d.h. das wenigstens eine Schaumstoffelement kann vorab durch entsprechende Schäumverfahren hergestellt sein und/oder werden.In addition, it can also be conceivable that the at least one foam element is already prefabricated, which is or can be inserted at least between the end faces with the positive pole of the one or more accumulator cells, ie the at least one foam element can be produced in advance by appropriate foaming processes and / or will.
Alternativ kann es auch denkbar sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement zumindest stirnseitig zwischen dem positiven Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen und der Gehäuseinnenwand des Gehäuses einschäumbar ist. Auf diese Weise können Zwischen- und/oder Hohlräume zumindest zwischen der Stirnseite mit dem positiven Pol und teilweise auch mit dem negativen Pol der ein oder mehreren Akkumulatorzellen und der Gehäuseinnenwand des Gehäuses gefüllt werden.Alternatively, it can also be conceivable that the at least one foam element can be foamed at least on the front side between the positive pole of the one or more accumulator cells and the inner wall of the housing. In this way, intermediate and / or cavities can be filled at least between the end face with the positive pole and partially also with the negative pole of the one or more accumulator cells and the housing inner wall of the housing.
Weiterhin kann es auch denkbar sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement unter Schutzgas geschäumt und/oder herstellbar ist. Als Schutzgase können bspw. Stickstoff, bromhaltige Gase, Edelgase und/oder Helium denkbar sein.Furthermore, it can also be conceivable that the at least one foam element is foamed and / or can be produced under protective gas. For example, nitrogen, bromine-containing gases, noble gases and / or helium can be conceivable as protective gases.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement durch einen offenzelligen Schaumstoff gebildet ist. Ein solches Schaumstoffelement kann derart ausgebildet sein, dass das austretende und/oder entweichende Elektrolyt-Gas zwar weitgehend abgebremst wird, wobei jedoch das Elektrolyt-Gas zumindest weitgehend durch das wenigstens eine Schaumstoffelement hindurchtreten kann, wobei jedoch die Zündfähigkeit des Elektrolyt-Gases reduziert und/oder eingeschränkt werden kann.Furthermore, it can be provided that the at least one foam element is formed by an open-cell foam. Such a foam element can be designed in such a way that the exiting and / or escaping electrolyte gas is largely braked, but the electrolyte gas can at least largely pass through the at least one foam element, although the ignitability of the Electrolyte gas can be reduced and / or restricted.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement durch einen geschlossenzelligen Schaumstoff gebildet ist. Bei solches Schaumstoffelement kann derart ausgebildet sein, dass das austretende und/oder entweichende Elektrolyt-Gas weitgehend abgebremst wird, wobei zugleich die Poren des Schaumstoffelements zerstört werden. Dadurch kann beispielsweise eingeschäumtes Schutzgas freigesetzt werden.Alternatively, it can be provided that the at least one foam element is formed by a closed-cell foam. Such a foam element can be designed in such a way that the emerging and / or escaping electrolyte gas is largely decelerated, the pores of the foam element being destroyed at the same time. In this way, for example foamed-in protective gas can be released.
Sofern das wenigstens eine Schaumstoffelement durch zumindest zwei oder mehrere Schaumstoffschichten gebildet ist, kann es auch denkbar sein, dass zumindest eine Schicht aus einem offenzelligen Schaumstoff und zumindest eine weitere Schicht aus einem geschlossenzelligen Schaumstoff gebildet ist.If the at least one foam element is formed by at least two or more foam layers, it can also be conceivable that at least one layer is formed from an open-cell foam and at least one further layer is formed from a closed-cell foam.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass der Akkupack durch einen Lithium-Ionen-Akkupack gebildet ist. Die ein oder mehreren Akkumulatorzellen können durch Lithium-Ionen-Zellen gebildet sein. Die ein oder mehreren Akkumulatorzellen des Akkupacks können parallel oder in Reihe verschaltet sein.Furthermore, it can be provided that the battery pack is formed by a lithium-ion battery pack. The one or more accumulator cells can be formed by lithium-ion cells. The one or more battery cells of the battery pack can be connected in parallel or in series.
Die ein oder mehreren Lithium-Ionen-Zellen können vorzugsweise einen zylindrischen Aufbau haben. Die ein oder mehreren Lithium-Ionen-Zellen können jeweils zwei Elektroden aufweisen, die als Anode und einer Kathode bezeichnet werden können. Zwischen den Elektroden, insbesondere der Anode und der Kathode, kann ein Elektrolyt vorgesehen sein, welcher ionenleitend ausgebildet ist. Der Elektrolyt kann fest oder flüssig sein. Alternativ kann der Elektrolyt auch durch ein Polymer gebildet sein.The one or more lithium-ion cells can preferably have a cylindrical structure. The one or more lithium-ion cells can each have two electrodes, which can be referred to as an anode and a cathode. Between the electrodes, in particular the anode and the cathode, an electrolyte can be provided which is designed to be ion-conductive. The electrolyte can be solid or liquid. Alternatively, the electrolyte can also be formed by a polymer.
Darüber hinaus kann zwischen der Anode und der Kathode ein Separator angeordnet sein, welcher die Trennung der Elektroden gewährleistet.In addition, a separator can be arranged between the anode and the cathode, which ensures the separation of the electrodes.
Das zellchemische System der ein oder mehreren Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen können bspw. durch ein Lithium-Ionen-Kobalt-System, Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-System, Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-System, Lithium-Mangan-System, Lithium-Eisen-Phosphat-System oder einem Lithium-Titanat-System entsprechen. Je nach Zellchemie können die Elektroden, insbesondere die Anode und die Kathode, und die Separatoren durch unterschiedliche Materialien gebildet sein.The cell-chemical system of the one or more lithium-ion accumulator cells can, for example, be a lithium-ion-cobalt system, lithium-nickel-manganese-cobalt system, lithium-nickel-cobalt-aluminum system, lithium-manganese system , Lithium iron phosphate system or a lithium titanate system. Depending on the cell chemistry, the electrodes, in particular the anode and the cathode, and the separators can be formed from different materials.
Weiterhin kann es denkbar sein, dass der Akkupack eine Nennspannung zwischen ca. 10 Volt und ca. 120 Volt, vorzugsweise zwischen ca. 16 Volt und ca. 24 Volt, aufweist.Furthermore, it can be conceivable that the battery pack has a nominal voltage between approximately 10 volts and approximately 120 volts, preferably between approximately 16 volts and approximately 24 volts.
Die Erfindung betrifft weiter ein Elektrogerät mit einem Akkupack, welcher nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.The invention further relates to an electrical device with a battery pack, which is designed according to one of claims 1 to 11.
Bei dem Elektrogerät kann es sich beispielsweise um ein Gerät handeln, welches durch den Akkupack mit elektrischer Energie versorgt werden soll. Bei dem Elektrogerät kann es sich beispielsweise um ein Elektrowerkzeug für den Bereich Werkstatt und/oder Garten, ein Haushaltsgerät oder um Fahr- und/oder Spielgeräte handeln.The electrical device can, for example, be a device that is to be supplied with electrical energy by the battery pack. The electrical device can be, for example, an electrical tool for the workshop and / or garden area, a household appliance or driving and / or play equipment.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
-
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine mögliche Ausführungsform eines Akkupacks. -
2 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine mögliche Ausführungsform eines Akkupacks. -
3 zeigt in einer vereinfachten schematischen Draufsicht eine mögliche Anordnung der Akkumulatorzellen und des wenigstens einen Schaumstoffelements innerhalb der Gehäuseunterschale. -
4 zeigt in einer vereinfachten schematischen Draufsicht eine weitere Anordnung der Akkumulatorzellen und des wenigstens einen Schaumstoffelements innerhalb der Gehäuseunterschale.
-
1 shows a possible embodiment of a battery pack in a schematic perspective view. -
2 shows a possible embodiment of a battery pack in a schematic perspective view. -
3 shows in a simplified schematic plan view a possible arrangement of the accumulator cells and the at least one foam element within the lower housing shell. -
4th shows a simplified schematic plan view of a further arrangement of the accumulator cells and the at least one foam element within the lower housing shell.
Für gleiche oder gleichwirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie der Akkupack ausgestaltet sein kann und stellt keine abschließende Begrenzung dar.Identical reference symbols are used for elements of the invention that are the same or have the same effect. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures which are necessary for the description of the respective figure. The illustrated embodiments merely represent examples of how the battery pack can be designed and do not represent a final limitation.
Die
Bei dem Elektrogerät kann es sich beispielsweise um ein Elektrowerkzeug für den Bereich Werkstatt und/oder Garten, ein Haushaltsgerät oder um Fahr- und/oder Spielgeräte handeln.The electrical device can, for example, be an electrical tool for the area Workshop and / or garden, a household appliance or driving and / or play equipment.
Der Akkupack
In der Gehäuseunterschale
Die Akkumulatorzellen
Die Akkumulatorzellen
Darüber hinaus umfasst der Akkupack
Ist eine Akkumulatorzelle
Der Austritt und/oder das Entwichen des Elektrolyt-Gases im Bereich des positiven Pols
Das wenigstens eine Schaumstoffelement
Das wenigstens eine Schaumstoffelement
Wie es aus der
Darüber hinaus trägt das wenigstens eine Schaumstoffelement
Bei der vorliegenden
Alternativ kann es auch denkbar sein, dass das wenigstens eine Schaumstoffelement
Das wenigstens eine Schaumstoffelement
In der
In der
Bei den hier dargestellten Akkumulatorzellen
Zudem sind die Akkumulatoren
Durch die
Da das wenigstens eine Schaumstoffelement
Darüber hinaus wird durch
In der
In der Gehäuseunterschale
Darüber hinaus sind die Akkumulatorzellen
Im Gegensatz zur
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.The invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, it is conceivable for a person skilled in the art that modifications or changes can be made to the invention without departing from the scope of protection of the following claims.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- AkkupackBattery pack
- 1212
- GehäuseunterschaleHousing lower shell
- 1414th
- SchalenteilShell part
- 14'14 '
- SchalenteilShell part
- 1616
- AkkumulatorzelleAccumulator cell
- 1818th
- LeitungsträgerLeadership
- 2020th
- SchaumstoffelementFoam element
- 20'20 '
- SchaumstoffelementFoam element
- 2222nd
- AussparungRecess
- 22'22 '
- AussparungRecess
- 2424
- positiver Polpositive pole
- 2626th
- negativer Polnegative pole
- 2828
- Kontaktierung, KontaktelementContacting, contact element
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202020106685.4U DE202020106685U1 (en) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | Battery pack for an electrical device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202020106685.4U DE202020106685U1 (en) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | Battery pack for an electrical device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202020106685U1 true DE202020106685U1 (en) | 2020-12-02 |
Family
ID=74092977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202020106685.4U Active DE202020106685U1 (en) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | Battery pack for an electrical device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202020106685U1 (en) |
-
2020
- 2020-11-20 DE DE202020106685.4U patent/DE202020106685U1/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0002160000 Ipc: H01M0050409000 |
|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |