EP2118946A1 - Elektrochemische zelle mit elektrodenpack und ein anschlusselement für eine abluftabführung - Google Patents

Elektrochemische zelle mit elektrodenpack und ein anschlusselement für eine abluftabführung

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EP2118946A1
EP2118946A1 EP07857460A EP07857460A EP2118946A1 EP 2118946 A1 EP2118946 A1 EP 2118946A1 EP 07857460 A EP07857460 A EP 07857460A EP 07857460 A EP07857460 A EP 07857460A EP 2118946 A1 EP2118946 A1 EP 2118946A1
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EP
European Patent Office
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cell
connection element
connecting element
electrochemical cell
housing
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Withdrawn
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EP07857460A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Fassnacht
Richard Aumayer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
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    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to an electrochemical cell and a system of at least one electrochemical cell and a housing according to the preambles of the independent claims.
  • Nickel metal hydride reservoirs e.g. are summarized in a plurality of modules, each with a plurality of individual cells as a storage unit or as a powerful alternative lithium-ion batteries.
  • laminated cells are known as cost-effective and efficient alternative, also called “coffeebag” cells, which, because of their large surface area, enable a particularly effective release of reaction heat.
  • EP 1 577 973 A1 describes such "Coffeebag” cells as rectangular, very flat cells
  • the electrode packs are arranged in a laminated metal foil that adapts to the electrode pack, and the cells are accordingly soft in several Modules combined and electrically parallel and / or connected in series.
  • predetermined breaking points are provided in the outer skin.
  • the invention is based on an electrochemical cell, in particular a laminated electrochemical cell, with an electrode pack and an outer skin enclosing the electrode pack.
  • connection element is provided for an exhaust air discharge.
  • an orderly discharge of exiting substances from laminated cells can take place, for example when a safety valve of the cell responds.
  • the escaping medium can be specifically directed in an area where people are not as endangered as possible. Penetration of gases, mists and / or liquids into a passenger compartment (when used in particular in hybrid vehicles or electric vehicles) can be prevented, as well as an uncontrolled escape to the outside.
  • the exiting medium can be collected in a separate collection container, which can also be filled with a suitable absorber.
  • connection element can be integrated into the outer skin and be laminated directly during the production of the cell in a sealing process for closing the cell.
  • This connection element can e.g. be designed as exhaust tubes and optionally contain a safety valve.
  • connection element has a receiving element for the captive attachment of a hose or tube.
  • connection element may have a Schlaucholive, over which a tube is pushed.
  • a locking element may be provided which prevents slipping of the hose.
  • the invention is according to another aspect of a system of at least one electrochemical cell and a housing, wherein the cell has an electrode pack and an outer skin surrounding the electrode pack.
  • connection element is provided for an exhaust air discharge.
  • the connection element can, as described above, be arranged on the cell itself and / or also on the housing.
  • connection element can be connected to a safety valve integrated in the outer skin. This can ensure that when a response of the safety valve escaping media collected by the connection element and can be specifically derived in designated areas.
  • connection element can preferably be arranged sealingly above the safety valve, wherein the safety valve can empty into a gas space within the connection element.
  • connection element can be plugged onto the outer skin of the cell via the safety valve.
  • connection element can be integrated in the housing. Then, the connection element should fit as close as possible to the cell surface during assembly.
  • the cells can be summarized as a stack. Depending on the desired voltage or electrical power, one or more such stacks may be combined in a battery pack. An installation position of one or more stacks may be arbitrary in a corresponding battery pack per se, ie, vertical, horizontal, transverse or the like. The person skilled in the art will select the appropriate installation position for the given boundary conditions. Brief description of the drawings
  • Fig. 1a, b is a side view of a preferred laminated cell with integrated
  • FIG. 1 b is a side view of a preferred housing for a preferred
  • FIG. 2a Cell of Fig. 1 (Fig. 2a) and a plan view of the preferred housing (Fig. 2b);
  • Fig. 3 in a side view a detailed view of a preferred
  • FIG. 4 is a side view of a preferred housing with a preferred one
  • FIG. 1 a) and in plan view (FIG. 1 b) show a first preferred exemplary embodiment with reference to a laminated electrochemical cell 10 with an electrode pack 12 and an outer skin 16 enclosing the electrode pack 12 10 is rectangular and flat and has a longitudinal extent 26. At exit points 20a and 22a of the cell 10, current conductors 20 and 22 emerge laterally along the longitudinal extent 26 from the outer skin 16.
  • a cell edge 24 is circumferentially sealed, in particular welded, and interrupted at a location with a connection element 30, the closing of the
  • connection element 30 is designed as an exhaust tube and has, as indicated in the drawing, on a nozzle 32, a locking lug or a Schlaucholive on to attach a hose captive can.
  • the hose not shown, leads out of the cell 10 leaking media in a designated area.
  • FIGS. 2 a and 2 b show an exemplary embodiment of a preferred system in which an electrochemical cell 10 is arranged in a housing 50 which consists of two housing parts 52 and 54.
  • the cell 10 is received in a receptacle 40 and can be clamped at the edge between the housing parts 52, 54.
  • the edge of the cell 10 can be pressed by a bead 58 into a groove 56.
  • the housing 50 has in edge 66 and 68 of its housing parts 52 and 54 ventilation slots 62 and 64 in order to cool the cell 10 can.
  • a connection element 30 is here integrated in the housing 50 and comprises a gas space 34, which is arranged sealingly on the cell 10, preferably in a region of a possible, not shown, predetermined breaking point or a safety valve of the cell 10.
  • the connection element 30 is on the one housing part 54 fixed, while on the other housing part 52, a suitable recess 42 is provided.
  • a hose or a pipe can be attached to a nozzle 32 captive.
  • FIGS. 3 a, 3 b and 3 c show detail views of a further preferred connection element 30, which can be plugged onto a laminated cell 10.
  • the connection element 30 is preferably inserted over an existing predetermined breaking point 14 of the cell 10.
  • a connecting piece 32 of the connecting element 30, to which a hose 40 can be attached merges into a pair of clips with two clamping surfaces 38, between which the cell 10 is arranged (FIG. 3c).
  • Fig. 4 shows an embodiment of the embodiment in Fig. 3, in which the cell 10 is arranged in a housing 50 designed as a frame.
  • the housing 50 has a recess 70, which is adapted to the connection element 30 and leaves free the clamping surfaces 38 thereof.
  • the cells 10 described in the various exemplary embodiments with and without housing 50 can also be combined to form modules with a plurality of cells 10.
  • the connection elements 30 of each cell 10 can then be connected to a common derivative of the module particularly advantageous.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer elektrochemischen Zelle mit einem Elektrodenpack (12) und einer das Elektrodenpack (12) umschließenden Außenhaut (16), insbesondere eine laminierte elektrochemische Zelle. Es wird vorgeschlagen, dass ein Anschlusselement (30) für eine Abluftabführung (40) vorgesehen ist.

Description

ELEKTROCHEMISCHE ZELLE MIT ELEKTRODENPACK UND EIN ANSCHLUSSELEMENT FÜR EINE ABLUFTABFÜHRUNG
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer elektrochemischen Zelle und einem System aus wenigstens einer elektrochemischer Zelle und einem Gehäuse nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Bei praktisch allen elektrochemischen Zellen ist eine Ableitungsmöglichkeit von Nebeln, Gasen, Flüssigkeiten vorgesehen, da die einzelnen Zellen, je nach elektrochemischem System, entweder permanent Gase abgeben oder in Extremfällen wie Überladung oder missbräuchlicher Verwendung gesundheitsgefährdende Gase und Flüssigkeiten abgeben.
Bei anspruchsvollen Traktionssystemen wie Hybridkraftfahrzeugen werden sehr leistungsfähige elektrische Speicher benötigt. Bekannt für diesen Einsatz sind Nickel- Metallhydridspeicher, die z.B. in einer Vielzahl von Modulen mit jeweils einer Mehrzahl von Einzelzellen als Speichereinheit zusammengefasst sind oder als leistungsfähige Alternative Lithium-Ionen-Batterien. Neben zylindrischen Zellen sind als kostengünstige und leistungsfähige Alternative so genannte laminierte Zellen bekannt, auch „Coffeebag"-Zellen genannt, die wegen ihrer großen Oberfläche eine besonders effektive Abgabe von Reaktionswärme ermöglichen.
In der EP 1 577 973 A1 sind derartige „Coffeebag"-Zellen als rechteckige, sehr flach ausgebildete Zellen beschrieben. Bei derartigen Zellen sind die Elektrodenpacks in einer kaschierten Metallfolie angeordnet, die sich dem Elektrodenpack anpasst. Die Zellen sind dementsprechend weich. Diese werden üblicherweise in mehreren Modulen zusammengefasst und elektrisch parallel und/oder in Serie geschaltet. Als Sicherheitseinrichtung sind z.B. Sollbruchstellen in der Außenhaut vorgesehen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer elektrochemischen Zelle, insbesondere einer laminierten elektrochemischen Zelle, mit einem Elektrodenpack und einer das Elektrodenpack umschließenden Außenhaut.
Es wird vorgeschlagen, dass ein Anschlusselement für eine Abluftabführung vorgesehen ist. Vorteilhaft kann, etwa bei einem Ansprechen eines Sicherheitsventils der Zelle, ein geordnetes Ableiten von austretenden Stoffen aus laminierten Zellen erfolgen. Das austretende Medium kann gezielt in einem Bereich geleitet werden, bei dem Personen möglichst nicht gefährdet sind. Ein Eindringen von Gasen, Nebeln und/oder Flüssigkeiten in einen Fahrgastraum (bei einem Einsatz insbesondere in Hybridfahrzeugen oder elektrischen Fahrzeugen) kann verhindert werden, ebenso ein unkontrollierter Austritt nach außen. Gegebenenfalls kann das austretende Medium in einem separaten Sammelbehälter aufgefangen werden, der auch mit einem geeigneten Absorber gefüllt sein kann.
Das Anschlusselement kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung in die Außenhaut integriert sein und direkt bei der Herstellung der Zelle bei einem Abdichtvorgang zum Verschließen der Zelle mit einlaminiert werden. Dieses Anschlusselement kann z.B. als Abluftröhrchen ausgebildet sein und gegebenenfalls ein Sicherheitsventil enthalten.
Besonders zweckmäßig ist eine Ausgestaltung, bei der das Anschlusselement ein Aufnahmeelement zum verliersicheren Aufstecken eines Schlauchs oder Rohrs aufweist. So kann das Anschlusselement eine Schlaucholive aufweisen, über die ein Schlauch geschoben ist. Ebenso kann ein Rastelement vorgesehen sein, das ein Abrutschen des Schlauchs verhindert. Die Erfindung geht gemäß einem weiteren Aspekt aus von einem System aus wenigstens einer elektrochemischen Zelle und einem Gehäuse, wobei die Zelle ein Elektrodenpack und eine das Elektrodenpack umschließende Außenhaut aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass ein Anschlusselement für eine Abluftabführung vorgesehen ist. Das Anschlusselement kann, wie oben beschrieben, an der Zelle selbst angeordnet sein und/oder auch am Gehäuse.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Anschlusselement mit einem in die Außenhaut integrierten Sicherheitsventil verbunden sein. Damit kann gewährleistet werden, dass bei einem Ansprechen des Sicherheitsventils austretende Medien von dem Anschlusselement aufgefangen und gezielt in dafür vorgesehene Bereiche abgeleitet werden können.
Das Anschlusselement kann dabei bevorzugt dichtend über dem Sicherheitsventil angeordnet sein, wobei das Sicherheitsventil sich in einen Gasraum innerhalb des Anschlusselements entleeren kann.
Besonders einfach kann eine Montage bewerkstelligt werden, wenn das Gehäuse eine Aussparung für das Anschlusselement aufweist. Dies ist besonders dann günstig, wenn das Anschlusselement auf die Außenhaut der Zelle über das Sicherheitsventil aufgesteckt werden kann. Alternativ kann das Anschlusselement in das Gehäuse integriert sein. Dann sollte das Anschlusselement bei der Montage möglichst dicht an der Zelloberfläche anliegen.
Die Zellen können als Stapel zusammengefasst werden. Je nach gewünschter Spannung bzw. elektrischer Leistung kann ein oder können mehrere solcher Stapel in einem Batteriepaket zusammengefasst sein. Eine Einbaulage eines oder mehrerer Stapel kann in einem entsprechenden Batteriepaket an sich beliebig sein, d.h. senkrecht, waagrecht, quer oder dergleichen. Der Fachmann wird für die gegebenen Randbedingungen jeweils die geeignete Einbaulage auswählen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1a, b eine Seitenansicht einer bevorzugten laminierten Zelle mit integriertem
Anschlusselement (Fig. 1a) und eine Draufsicht auf die bevorzugte
Zelle (Fig. 1 b); Fig. 2a, b eine Seitenansicht eines bevorzugten Gehäuses für eine bevorzugte
Zelle nach Fig. 1 (Fig. 2a) und eine Draufsicht auf das bevorzugte Gehäuse (Fig. 2b);
Fig. 3 in einer Seitenansicht eine Detailansicht eines bevorzugten
Anschlusselements (Fig. 3a), das Anschlusselement mit angestecktem
Schlauch (Fig. 3b) und eine Seitenansicht einer Schmalseite des
Anschlusselements (Fig. 3c); und Fig. 4 eine Seitenansicht auf ein bevorzugtes Gehäuse mit einem bevorzugten
Anschlusselement nach Fig. 3.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Fig. 1a und 1 b zeigen in Seitenansicht (Fig. 1 a) und in Draufsicht (Fig. 1 b) ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand einer laminierten elektrochemische Zelle 10 mit einem Elektrodenpack 12 und einer das Elektrodenpack 12 umschließenden Außenhaut 16. Die Zelle 10 ist rechteckig und flach ausgebildet und weist eine Längserstreckung 26 auf. An Austrittsstellen 20a und 22a der Zelle 10 treten Stromableiter 20 und 22 seitlich längs der Längserstreckung 26 aus der Außenhaut 16.
Ein Zellenrand 24 ist umlaufend abgedichtet, insbesondere verschweißt, und an einer Stelle mit einem Anschlusselement 30 unterbrochen, das beim Verschließen der
Außenhaut 16 mit einlaminiert wurde. Das Anschlusselement 30 ist als Abluftröhrchen ausgebildet und weist, wie in der Zeichnung angedeutet ist, an einem Stutzen 32 eine Rastnase oder eine Schlaucholive auf, um einen Schlauch verliersicher aufstecken zu können. Der nicht dargestellte Schlauch führt aus der Zelle 10 austretende Medien in eine dafür vorgesehenen Bereich.
In den Fig. 2a und 2b ist ein Ausführungsbeispiel eines bevorzugten Systems dargestellt, bei dem eine elektrochemische Zelle 10 in einem Gehäuse 50 angeordnet ist, das aus zwei Gehäuseteilen 52 und 54 besteht. Die Zelle 10 ist in einer Aufnahme 40 aufgenommen und kann randseitig zwischen den Gehäuseteilen 52, 54 eingeklemmt werden. Dazu kann der Rand der Zelle 10 durch einen Wulst 58 in eine Nut 56 eingepresst werden. Das Gehäuse 50 weist in Umrandungen 66 bzw. 68 seiner Gehäuseteile 52 bzw. 54 Lüftungsschlitze 62 bzw. 64 auf, um die Zelle 10 kühlen zu können.
Ein Anschlusselement 30 ist hier in das Gehäuse 50 integriert und umfasst einen Gasraum 34, der dichtend an der Zelle 10 angeordnet ist, vorzugsweise in einem Bereich einer etwaigen, nicht dargestellten Sollbruchstelle oder eines Sicherheitsventils der Zelle 10. Das Anschlusselement 30 ist an dem einen Gehäuseteil 54 festgelegt, während am anderen Gehäuseteil 52 eine geeignete Aussparung 42 vorgesehen ist. Auch an diesem Anschlusselement 30 kann ein Schlauch oder ein Rohr an einem Stutzen 32 verliersicher aufgesteckt werden. In den Fig. 3a, 3b und 3c sind Detailansichten eines weiteren bevorzugten Anschlusselements 30 dargestellt, welches auf eine laminierte Zelle 10 aufgesteckt werden kann. Das Anschlusselement 30 ist vorzugsweise über eine vorhandene Sollbruchstelle 14 der Zelle 10 gesteckt. Ein Stutzen 32 des Anschlusselements 30, auf den ein Schlauch 40 aufsteckbar ist (Fig. 3b), geht in ein Klammernpaar mit zwei Klammerflächen 38 über, zwischen denen die Zelle 10 angeordnet ist (Fig. 3c).
Fig. 4 zeigt eine Ausgestaltung der Ausführung in Fig. 3, bei der die Zelle 10 in einem als Rahmen ausgebildeten Gehäuse 50 angeordnet ist. Das Gehäuse 50 weist eine Aussparung 70 auf, die an das Anschlusselement 30 angepasst ist und dessen Klammerflächen 38 freilässt.
Selbstverständlich können die in den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Zellen 10 mit und ohne Gehäuse 50 auch zu Modulen mit einer Mehrzahl von Zellen 10 zusammengefasst sein. Die Anschlusselemente 30 jeder Zelle 10 können dann besonders vorteilhaft an eine gemeinsame Ableitung des Moduls angeschlossen werden.

Claims

Ansprüche
1. Elektrochemische Zelle mit einem Elektrodenpack (12) und einer das Elektrodenpack (12) umschließenden Außenhaut (16), insbesondere eine laminierte elektrochemische Zelle, gekennzeichnet durch ein Anschlusselement (30) für eine Abluftabführung (40).
2. Zelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (30) in die Außenhaut (16) integriert ist.
3. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (30) ein Sicherheitsventil aufweist.
4. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (30) ein Aufnahmeelement (32) zum verliersicheren Aufstecken eines Schlauchs (70) oder Rohrs aufweist.
5. System aus wenigstens einer elektrochemischen Zelle (10) und einem Gehäuse (50), wobei die Zelle (10) ein Elektrodenpack (12) und eine das Elektrodenpack
(12) umschließende Außenhaut (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlusselement (30) für eine Abluftabführung (40) vorgesehen ist.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (30) mit einem in die Außenhaut (16) integrierten Sicherheitsventil (14) verbunden ist.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (30) dichtend über dem Sicherheitsventil (14) angeordnet ist, wobei das Sicherheitsventil (14) sich in einen Gasraum (34) innerhalb des
Anschlusselements (30) entleeren kann.
8. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50) eine Aussparung (42, 70) für das Anschlusselement (30) aufweist.
9. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (30) auf die Außenhaut (16) der Zelle (10) über das Sicherheitsventil (14) aufgesteckt ist.
10. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (30) in das Gehäuse (50) integriert ist.
EP07857460A 2007-01-30 2007-12-12 Elektrochemische zelle mit elektrodenpack und ein anschlusselement für eine abluftabführung Withdrawn EP2118946A1 (de)

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