EP2198476A2 - Energiespeichersystem mit einer schutzvorrichtung - Google Patents

Energiespeichersystem mit einer schutzvorrichtung

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Publication number
EP2198476A2
EP2198476A2 EP08803245A EP08803245A EP2198476A2 EP 2198476 A2 EP2198476 A2 EP 2198476A2 EP 08803245 A EP08803245 A EP 08803245A EP 08803245 A EP08803245 A EP 08803245A EP 2198476 A2 EP2198476 A2 EP 2198476A2
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EP
European Patent Office
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energy storage
storage system
container
housing
solvent
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08803245A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Baur
Carsten GÖTTE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP2198476A2 publication Critical patent/EP2198476A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/08—Housing; Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H01G11/20—Reformation or processes for removal of impurities, e.g. scavenging
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to an energy storage system that contains an e- lectric component, a housing and a protective device.
  • the object of the invention is to provide an energy storage system which avoids the escape of harmful for people and the environment decomposition products of solvents.
  • An energy storage system comprises an electrical component with at least one solvent, a housing that encloses the component in an interior, and a protective device that chemically binds degradation products of the at least one solvent of the component. Because there is a protective device in addition to the electrical component, it may be possible to release te degradation products of the at least one solvent bound and / or collected. A release of decomposition products of the solvent may be possible, for example, in the event of damage to the energy storage system. Possible damage cases are, for example, mechanical damage to the energy storage system, an electrical defect which, for example, triggers a short circuit, overcharging as a result of defective charge regulation, or thermal overheating, for example due to a fire.
  • an undamaged energy storage system there is no contact between the solvent that has the electrical component and the housing because the device is surrounded by a shell that prevents the solvent from flowing into the interior.
  • an undamaged energy storage system has an interior containing no decomposition products of the solvent.
  • Such an energy storage system can be used meaningfully, for example, in the field of auto motive.
  • a damage for example a rear-end collision
  • resulting decomposition products of the solvent can be bound and retained in the electrical component.
  • a safe use of a solvent in the electrical component is possible by such an energy storage system.
  • the energy storage system may further comprise a protective device comprising a coating of the housing.
  • the housing may have an inner side facing the electrical component, on which the coating is present. Occurs from the electrical component, a degradation product of at least one solvent in the interior, it is chemically bonded to the inside of the housing by the protective device, the coating. In particular, in a case of damage that leads to damage to the housing, it is avoided that degradation products of the solvent get into the environment. Outflow of the degradation products from the damaged housing is completely or largely prevented.
  • the housing can be dimensionally stable, deformable and impact resistant.
  • a possible material for such a housing is, for example, acrylonitrile-butadiene-acrylate (ABS).
  • the solvent in the electrical device may comprise acetonitrile.
  • the solvent may also comprise other organic solvents, for example methanol.
  • the electrical component can also comprise electrolyte solutions based on aqueous systems which, for example, have KOH or H2SO4 in water.
  • Degradation products which can be formed from the solvent, in particular from acetonitrile, include cyanide-containing compounds such as, for example, hydrocyanic HCN.
  • Hydrocyanic acid is a poisonous gas that should be kept from escaping into the environment.
  • the decomposition products may also have other harmful compositions which are to be prevented from exiting the electrical component.
  • the coating on the inside of the housing may include chemical compounds for binding the degradation products of the at least one solvent.
  • Such chemical compounds for binding the degradation products may be compounds selected from the group consisting of Fe (II) compounds, Fe (III) compounds, Cu (II) Compounds, Ag (I) compounds and organic compounds include.
  • the compounds may include silver nitrate AgNO 3 , iron hydroxides Fe (OH) 2 or Fe (OH) 3 , copper chloride CuCl 2 or hemoglobin derivatives.
  • the coating may comprise the chemical compounds alone or in a matrix, for example a binder.
  • a possible chemical compound for binding the decomposition products of the solvent may be, for example, iron hydroxide Fe (OH) 2 .
  • iron hydroxide Fe (OH) 2 in a reaction with hydrocyanic HCN, stable complex iron (II) cyanides are formed according to the following reaction equation:
  • the electrical component When used as a chemical compound for binding the decomposition products of the solvent CuCl 2 , it first forms Cu (CN) 2 / Cu (CN) with a CN excess and then [Cu (CN) 4 J 3 -, which is particularly stable.
  • the electrical component may comprise a double-layer capacitor.
  • a solvent is used for the electrolytic solution, which may include acetonitrile.
  • the electrolytic solution which may include acetonitrile.
  • the energy storage system may comprise a protection device having an electronic sensor and a container, and in which container chemical compounds for binding the degradation products of the at least one solvent are present.
  • the sensor is electrically coupled to a closure of the container.
  • the sensor may be selected from a group comprising pressure sensors for detecting pressure and / or vibration and chemical sensors for detecting degradation products of the at least one solvent.
  • the sensor can send a signal to the closure of the container as soon as the energy storage system is shaken, exposed to pressure or within the housing decomposition products of the at least one solvent are released and detected.
  • Activation of the closure of the container may comprise the opening of the container.
  • the sensor is arranged on the housing, for example on the inside of the housing or on the outside of the housing.
  • the container may further be arranged in the interior or on the housing, wherein a connection between the interior of the housing and the closure of the container is present.
  • a connection between the chemical compounds located inside the container for binding the decomposition products and the interior of the housing In the container may further be present a gas for generating overpressure in the container compared to the interior of the housing.
  • This Gas can include CO2, for example.
  • the chemical compound for binding the decomposition products may be present in the container as granules.
  • the container may, for example, comprise a cartridge in which the gas and the chemical compounds are present.
  • the chemical compound when the closure of the container is opened, can be introduced into the space by means of the gas.
  • the sensor activates the closure of the container, which is detected upon detection of a
  • the gas used for the introduction may optionally suppress the formation of flames and cool the interior and thus protect against overheating.
  • the sensor can also be mechanically activated to prevent leakage of the decomposition products of the solvent when needed, for example when installing or removing the energy storage system.
  • a device for pressure equalization between the interior of the housing and the environment of the energy storage system is present on the housing.
  • a device may include a predetermined breaking point in the housing, which generates an opening of the housing for controlled balancing of the pressure at overpressure in the housing.
  • a predetermined breaking point can, for example, a rupture disk, which tears at increasing pressure in the interior, or a valve element which controls the excess pressure in the environment in a controlled manner.
  • the energy storage system may include a protection device that includes a container and an electronic sensor.
  • the container has an activatable device for collecting the reaction products between the chemical compounds and the degradation products of the at least one solvent inside the container, and the device is driven electronically by the sensor. Activation of this device by the sensor creates a negative pressure in the container.
  • the activation may include an increase in the volume of the device for collecting the reaction products.
  • the closure of the container may further comprise a valve for sucking the decomposition products of the solvent from the interior of the housing into the container. In case of damage, the sensor triggers the increase of the volume of the device for collecting the reaction products and opening of the valve.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of an embodiment of the energy storage system with a coating.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a further embodiment with a sensor and a container.
  • Figure 3 shows a further embodiment in a schematic side view with a device for collecting and a container.
  • FIG. 4 shows, analogously to FIG. 1, the schematic side view of an embodiment of the energy storage system with a coating and a double-layer capacitor as an electrical component.
  • FIG. 1 shows the schematic side view of an embodiment of the energy storage system.
  • the electrical component 10 which contains a solvent 20, for example acetonitrile, is located in the interior 40 of the housing 30.
  • the electrical component is surrounded by a shell 15 which separates the solvent from the interior of the housing.
  • the housing has an inner wall 35 facing the electrical component.
  • On the inside of the housing is a coating consisting of the chemical compound 50 for binding the decomposition products.
  • the coating may further contain a matrix, for example a binder, in which the chemical compounds 50 are located. From the electrical component 10, for example, damage or vibration of the energy storage system, degradation products 25 of the solvent 20, in particular gaseous degradation products, emerge, which is indicated schematically by the arrows on the electrical component.
  • the decomposition products 25 may be, for example, decomposition products of acetonitrile, for example hydrocyanic acid HCN.
  • the chemical compounds 50 can be, for example, Fe (II) compounds,
  • Fe (III) compounds Cu (II) compounds, Ag (I) compounds, and organic compounds.
  • the compounds may include silver nitrate AgNC> 3, iron hydroxides Fe (OH) 2 or Fe (OH) 3, copper chloride CuCl2 or hemoglobin derivatives.
  • reaction products 55 complexes that are stable and non-volatile, so that they are harmless to the environment. Even in the case of damage to the housing 30 (not shown here) can thus escape from the housing no harmful degradation products.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the energy storage system in a schematic side view. It is again the electrical component 10 with the shell 15 containing a solvent 20 in the interior 40 of the housing 30. From the electrical component, for example, in a damage degradation products 25 of the solvent 20 escape, which is indicated schematically by arrows.
  • a sensor 60 and a container 70 are also located in the housing. The sensor 60 and the container 70 may also be located outside the housing 30. Then, however, the shutter 71 of the container 70 is still in communication with the inner space 40 of the housing 30 (not shown here).
  • the sensor is electrically connected to the closure 71 of the opening 72 of the container 70 and, upon pressure, vibration or detection of the decomposition products 25 of the solvent 20, can activate the closure 71 such that the container 70 is opened.
  • the container which may be a cartridge, for example can, is the chemical compound 50, for example in the form of granules, which can bind the decomposition products 25 of the solvent 20, and a gas 73, for example CO2, which provides an overpressure in the container compared to the interior 40 of the housing , If the container 70 is opened, the chemical compounds 50 and the gas 73 can emerge from the container 70, which is indicated by an arrow. As soon as the chemical compounds 50 are in the interior space 40, they can bind the degradation products 25 leaving the electrical component 10.
  • the reaction products 55 are stable, and non-volatile.
  • a device for pressure equalization 38 which includes a predetermined breaking point in the housing, and the pressure is too large pressure regulated in the interior.
  • a device may include a rupture disc that ruptures at overpressure, or a valve member. By a valve element, the pressure can be controlled lowered, and damage to the housing can be avoided. Because the decomposition products 25 of the solvent 20, for example hydrocyanic acid, are bound by the chemical compound 50, they are harmless and do no harm to the environment.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the energy storage system.
  • the electrical component 10 with the shell 15 is located in the interior 40 of the housing 30.
  • the electrical component for example a double-layer capacitor, may contain a solvent 20, for example acetonitrile.
  • decomposition products 25 of the solvent for example hydrocyanic acid
  • the housing 30 also includes an electronic sensor 60, which is connected to an activatable device 80 for collecting the reaction products 55 from the reaction of the degradation products 25 with the chemical compounds 50 is connected.
  • the activatable device 80 is located on the container 70, whose closure 71 comprises a valve. In the container 70 are the chemical compounds 50 for binding the decomposition products 25 of the solvent 20.
  • the activatable device 80 is activated to collect the reaction products 55, this means that the volume of this device increases and thus creates a negative pressure in the container 70.
  • the decomposition products 25 of the solvent 20 emerging from the electrical component 10 are sucked through the closure 71 into the container 70, where they can react with the chemical compound 50, which is present for example as granules in the container 70.
  • the bound, that is rendered harmless reaction products 55 are collected in the device 80.
  • FIG. 4 shows, analogously to FIG. 1, a schematic side view of an embodiment, wherein the electrical component 10 is a double-layer capacitor.
  • the embodiments shown in FIGS. 2 and 3 may also comprise such a double-layer capacitor as an electrical component.
  • the double-layer capacitor is surrounded by the sheath 15 and has contacts 11 and electrodes 12. Not shown here are the lines to electrical connections outside the housing, through which the electrical component is powered for operation with electricity.
  • the solvent 20, together with electrolytes dissolved therein surrounds the electrodes.
  • FIGS. 1 to 4 can be varied as desired. It should also be noted that the invention is not limited to these examples, but allows other, not listed here embodiments.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem mit einem elektrischen Bauelement (10), einem Lösungsmittel (20) und einer Schutzvorrichtung, die die Abbauprodukte (25) des Lösungsmittels chemisch bindet. Schaden für die Umgebung durch die Abbauprodukte des Lösungsmittels kann mit diesem Energiespeichersystem vermieden werden.

Description

Beschreibung
EnergiespeicherSystem
Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem, das ein e- lektrisches Bauelement, ein Gehäuse und eine Schutzvorrichtung enthält.
Elektrische Bauelemente, wie beispielsweise Doppelschichtkon- densatoren, weisen Lösungsmittel auf, die für die Sicherheit von Personen und für die Umwelt problematisch sein können. Vor allem im Falle einer Beschädigung des elektrischen Bauelements können diese Lösungsmittel oder Abbauprodukte dieser Lösungsmittel in die Umwelt gelangen. Um dies zu vermeiden, ist es nötig, das Entweichen dieser Gefahrstoffe in die Umwelt zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Energiespeichersystem bereitzustellen, das das Entweichen von für die Menschen und Umwelt schädlichen Abbauprodukten von Lösungsmitteln vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch ein Energiespeichersystem gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen des Energiespei- chersystems sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
Ein Energiespeichersystem gemäß einer Ausführungsform umfasst ein elektrisches Bauelement mit zumindest einem Lösungsmittel, ein Gehäuse, das das Bauelement in einem Innenraum um- schließt, und eine Schutzvorrichtung, die Abbauprodukte des zumindest einen Lösungsmittels des Bauelements chemisch bindet. Dadurch, dass neben dem elektrischen Bauelement eine Schutzvorrichtung vorhanden ist, können eventuell freigesetz- te Abbauprodukte des zumindest einen Lösungsmittels gebunden und/oder gesammelt werden. Eine Freisetzung von Abbauprodukten des Lösungsmittels kann beispielsweise bei einem Schaden des Energiespeichersystems möglich sein. Mögliche Schadens- fälle sind beispielsweise eine mechanische Beschädigung des Energiespeichersystems, ein elektrischer Defekt, der zum Beispiel einen Kurzschluss auslöst, eine Überladung in Folge defekter Laderegelung, oder thermische Überhitzung, beispielsweise durch einen Brand.
In einem unbeschädigten Energiespeichersystem besteht zwischen dem Lösungsmittel, das das elektrische Bauelement aufweist, und dem Gehäuse kein Kontakt, da das Bauelement von einer Hülle umgeben ist, die das Lösungsmittel vor einem Aus- fließen in den Innenraum hindert. Somit weist ein unbeschädigtes Energiespeichersystem einen Innenraum auf, der keine Abbauprodukte des Lösungsmittels enthält.
Ein solches Energiespeichersystem kann zum Beispiel im Auto- motivbereich sinnvoll eingesetzt werden. In einem Schadensfall, beispielsweise einem Auffahrunfall, können entstehende Abbauprodukte des Lösungsmittels in dem elektrischen Bauelement gebunden und zurückgehalten werden. Dadurch werden Insassen und Umgebung vor möglichen Gefahren durch die Abbau- produkte geschützt. Ein gefahrloser Einsatz eines Lösungsmittels in dem elektrischen Bauelement ist durch ein solches E- nergiespeichersystem möglich.
Das Energiespeichersystem kann weiterhin eine Schutzvorrich- tung aufweisen, die eine Beschichtung des Gehäuses umfasst. Das Gehäuse kann eine dem elektrischen Bauelement zugewandte Innenseite aufweisen, an der die Beschichtung vorhanden ist. Tritt aus dem elektrischen Bauelement ein Abbauprodukt des zumindest eines Lösungsmittels in den Innenraum aus, so wird es an der Innenseite des Gehäuses durch die Schutzvorrichtung, der Beschichtung, chemisch gebunden. Insbesondere in einem Schadensfall, der zu einer Beschädigung des Gehäuses führt, wird so vermieden, dass Abbauprodukte des Lösungsmittels in die Umgebung gelangen. Ein Ausströmen der Abbauprodukte aus dem beschädigten Gehäuse wird vollständig oder weitgehend verhindert.
Das Gehäuse kann formstabil, deformierbar und schlagzäh sein. Ein mögliches Material für solch ein Gehäuse ist beispielsweise Acrylnitrilbutadienacrylat (ABS) .
In einer Ausführungsform kann das Lösungsmittel in dem elekt- rischen Bauelement Acetonitril umfassen. Das Lösungsmittel kann auch weitere organische Lösungsmittel, beispielsweise Methanol, umfassen. Weiterhin kann das elektrische Bauelement auch Elektrolytlösungen auf der Basis wässriger Systeme umfassen, die beispielsweise KOH oder H2SO4 in Wasser aufwei- sen. Abbauprodukte, die aus dem Lösungsmittel, insbesondere aus Acetonitril entstehen können, umfassen cyanidhaltige Verbindungen wie beispielsweise Blausäure HCN. Blausäure ist ein giftiges Gas, das von dem Austritt in die Umwelt abgehalten werden sollte. Die Abbauprodukte können auch andere schädli- che Zusammensetzungen aufweisen, die von einem Austritt aus dem elektrischen Bauelement abgehalten werden sollen.
Die Beschichtung auf der Innenseite des Gehäuses kann chemische Verbindungen zum Binden der Abbauprodukte des zumindest einen Lösungsmittels aufweisen. Bei solchen chemischen Verbindungen zum Binden der Abbauprodukte kann es sich um Verbindungen handeln, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die, Fe (II) -Verbindungen, Fe (III) -Verbindungen, Cu(II)- Verbindungen, Ag (I) -Verbindungen und organische Verbindungen umfassen. Beispielsweise können die Verbindungen Silbernitrat AgNO3, Eisenhydroxide Fe(OH)2 oder Fe(OH)3, Kupferchlorid CuCl2 oder Hämoglobin-Derivate umfassen. Die Beschichtung kann die chemischen Verbindungen alleine oder in einer Matrix, beispielsweise einem Bindemittel, aufweisen.
Bei einer möglichen chemischen Verbindung zum Binden der Abbauprodukte des Lösungsmittels kann es sich beispielsweise um Eisenhydroxid Fe(OH)2 handeln. Bei einer Reaktion mit Blausäure HCN bilden sich stabile komplexe Eisen (II) -Cyanide nach folgender Reaktionsgleichung:
Fe(OH)2 + 6 HCN = H4[Fe(CN)6] + 2 H2O
Diese komplexen Eisencyanide sind wenig oder nicht flüchtig und dadurch nicht schädlich für Umwelt oder Menschen. Ein weiteres Beispiel für chemische Verbindungen, die Blausäure binden, ist Silbernitrat AgNO3, das mit der Blausäure zu ei- nem säurestabilen Niederschlag aus Silbercyanid reagiert:
AgNO3 + HCN = AgCN + HNO3
Weiterhin sind weitere Komplexbildner für den Einsatz als chemische Verbindung zum Binden der Abbauprodukte des Lösungsmittels geeignet, die mit den Abbauprodukten stabile, nicht flüchtige Verbindungen bilden.
Wird als chemische Verbindung zum Binden der Abbauprodukte des Lösungsmittels CuCl2 eingesetzt, bildet es mit einem CN- Überschuss zunächst Cu (CN) 2/Cu (CN) und dann [Cu(CN)4J3-, welches besonders stabil ist. Bei einem solchen Energiespeichersystem kann das elektrische Bauelement einen Doppelschichtkondensator umfassen. In Doppelschichtkondensatoren wird für die Elektrolytlösung ein Lösungsmittel eingesetzt, das Acetonitril umfassen kann. Es kommen jedoch auch andere elektrische Bauelemente in Frage, die zur Energiespeicherung geeignet sind.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Energiespeichersystem eine Schutzvorrichtung umfassen, die einen elektroni- sehen Sensor und einen Behälter aufweist, und in dem Behälter chemische Verbindungen zum Binden der Abbauprodukte des zumindest einen Lösungsmittels vorhanden sind. Dabei ist der Sensor elektrisch an einen Verschluss des Behälters gekoppelt. Der Sensor kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Drucksensoren zur Detektion von Druck und/oder Erschütterung und chemische Sensoren zur Detektion von Abbauprodukten des zumindest eines Lösungsmittels umfasst. Somit kann der Sensor ein Signal an den Verschluss des Behälters senden, sobald das Energiespeichersystem erschüttert wird, einem Druck ausge- setzt wird oder innerhalb des Gehäuses Abbauprodukte des zumindest eines Lösungsmittels freigesetzt und detektiert werden. Eine Aktivierung des Verschlusses des Behälters kann die Öffnung des Behälters umfassen. Der Sensor ist an dem Gehäuse angeordnet, beispielsweise an der Innenseite des Gehäuses o- der an der Außenseite des Gehäuses. Der Behälter kann weiterhin im Innenraum oder an dem Gehäuse angeordnet sein, wobei eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Gehäuses und dem Verschluss des Behälters vorhanden ist. Somit ist eine Verbindung zwischen den im Inneren des Behälters befindlichen chemischen Verbindungen zum Binden der Abbauprodukte und dem Innenraum des Gehäuses vorhanden. In dem Behälter kann weiterhin ein Gas zur Erzeugung von Überdruck im Behälter im Vergleich zum Innenraum des Gehäuses vorhanden sein. Dieses Gas kann beispielsweise CO2 umfassen. Die chemische Verbindung zum Binden der Abbauprodukte kann in dem Behälter als Granulat vorhanden sein. Der Behälter kann beispielsweise eine Patrone umfassen, in der das Gas und die chemische Verbin- düng vorhanden sind.
In einer weiteren Ausführungsform kann bei Öffnung des Verschlusses des Behälters die chemische Verbindung mittels des Gases in den Raum eingeleitet werden. Der Sensor aktiviert den Verschluss des Behälters, der sich bei Detektion eines
Signals durch den Sensor öffnet. Das sich in dem Behälter befindliche Gas und die chemische Verbindung zum Binden der Abbauprodukte des Lösungsmittels können somit in den Innenraum des Gehäuses überführt werden, da in dem Behälter ein Über- druck im Vergleich zum Innenraum herrscht. Die chemischen
Verbindungen binden im Innenraum des Gehäuses die aus dem e- lektrischen Bauelement entweichenden Abbauprodukte des Lösungsmittels. Das zum Einleiten verwendete Gas kann zusätzlich gegebenenfalls eine Flammenbildung unterdrücken und den Innenraum abkühlen und somit vor Überhitzung schützen. Der Sensor kann weiterhin auch mechanisch aktiviert werden, um bei Bedarf, zum Beispiel beim Ein- oder Ausbauen des Energiespeichersystems, ein Austreten der Abbauprodukte des Lösungsmittels zu verhindern.
In einer weiteren Ausführungsform ist an dem Gehäuse eine Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der Umgebung des Energiespeichersystems vorhanden. Eine solche Vorrichtung kann eine Sollbruchstelle im Gehäuse umfassen, die bei Überdruck im Gehäuse eine Öffnung des Gehäuses zum kontrollierten Ausgleichen des Druckes erzeugt. Eine solche Sollbruchstelle kann beispielsweise eine Berstscheibe, die bei größer werdendem Druck im Innenraum reißt, oder ein Ventilelement, das kontrolliert den Überdruck in die Umgebung ablässt, umfassen. Somit wird vermieden, dass das gesamte Gehäuse beim Einleiten des Gases und der chemischen Verbindungen aus dem Behälter in den Innenraum Schaden nimmt und ein zu großer Überdruck im Innenraum des Gehäuses zu einer explosionsartigen Zerstörung des Gehäuses führt.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Energiespeichersystem eine Schutzvorrichtung umfassen, die einen Behälter und einen elektronischen Sensor umfasst. Der Behälter weist eine aktivierbare Vorrichtung zum Sammeln der Reaktionsprodukte zwischen den chemischen Verbindungen und den Abbauprodukten des zumindest einen Lösungsmittels im Inneren des Behälters auf, und die Vorrichtung wird elektronisch von dem Sensor angesteuert. Eine Aktivierung dieser Vorrichtung durch den Sensor erzeugt einen Unterdruck in dem Behälter. Weiterhin kann die Aktivierung eine Vergrößerung des Volumens der Vorrichtung zum Sammeln der Reaktionsprodukte umfassen. Der Verschluss des Behälters kann weiterhin ein Ventil zum Ansau- gen der Abbauprodukte des Lösungsmittels aus dem Innenraum des Gehäuses in den Behälter umfassen. In einem Schadensfall löst der Sensor die Vergrößerung des Volumens der Vorrichtung zum Sammeln der Reaktionsprodukte und ein Öffnen des Ventils aus. Dadurch entsteht ein Unterdruck, der dafür sorgt, dass die aus dem elektrischen Bauelement austretenden Abbauprodukte des Lösungsmittels durch das Ventil aus dem Innenraum des Gehäuses in das Innere des Behälters gesaugt werden. Dort können sie mit den chemischen Verbindungen zur Bindung der Abbauprodukte reagieren, die Reaktionsprodukte sammeln sich dann in der Vorrichtung.
Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden: Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des Energiespeichersystems mit einer Beschichtung.
Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weite- ren Ausführungsform mit einem Sensor und einem Behälter.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform in schematischer Seitenansicht mit einer Vorrichtung zum Sammeln und einem Behälter .
Figur 4 zeigt analog zu Figur 1 die schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des Energiespeichersystems mit einer Beschichtung und einem Doppelschichtkondensator als e- lektrisches Bauelement.
Figur 1 zeigt die schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des Energiespeichersystems. Das elektrische Bauelement 10, das ein Lösungsmittel 20, beispielsweise Aceto- nitril, enthält, befindet sich in dem Innenraum 40 des Gehäu- ses 30. Das elektrische Bauelement ist von einer Hülle 15 umgeben, die das Lösungsmittel von dem Innenraum des Gehäuses trennt. Das Gehäuse weist eine zum elektrischen Bauelement hingewandte Innenseite 35 auf. An der Innenseite des Gehäuses befindet sich eine Beschichtung, die aus der chemischen Ver- bindung 50 zum Binden der Abbauprodukte besteht. Die Beschichtung kann weiterhin eine Matrix, beispielsweise ein Bindemittel, enthalten, in der sich die chemischen Verbindungen 50 befinden. Aus dem elektrischen Bauelement 10 können, zum Beispiel bei Beschädigung oder Erschütterung des Energie- Speichersystems, Abbauprodukte 25 des Lösungsmittels 20, insbesondere gasförmige Abbauprodukte, austreten, was durch die Pfeile an dem elektrischen Bauelement schematisch angedeutet ist. Sobald die Abbauprodukte 25 des Lösungsmittels 20 die Innenseite 35 des Gehäuses erreichen, werden sie dort von den chemischen Verbindungen 50 gebunden. Bei den Abbauprodukten 25 kann es sich beispielsweise um Abbauprodukte von Aceto- nitril handeln, zum Beispiel um Blausäure HCN. Die chemischen Verbindungen 50 können beispielsweise Fe (II) -Verbindungen,
Fe (III) -Verbindungen, Cu (II) -Verbindungen, Ag (I) -Verbindungen und organische Verbindungen umfassen. Beispielsweise können die Verbindungen Silbernitrat AgNC>3, Eisenhydroxide Fe (OH) 2 oder Fe (OH) 3, Kupferchlorid CuCl2 oder Hämoglobin-Derivate umfassen. Bei Reaktion der Abbauprodukte mit den chemischen
Verbindungen entstehen als Reaktionsprodukte 55 Komplexe, die stabil und nicht flüchtig sind, so dass sie für die Umgebung unschädlich sind. Auch im Falle einer Beschädigung des Gehäuses 30 (hier nicht gezeigt) können somit keine schädlichen Abbauprodukte aus dem Gehäuse austreten.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Energiespeichersystems in schematischer Seitenansicht. Es befindet sich wieder das elektrische Bauelement 10 mit der Hülle 15, das ein Lösungsmittel 20 enthält, in dem Innenraum 40 des Gehäuses 30. Aus dem elektrischen Bauelement können beispielsweise in einem Schadensfall Abbauprodukte 25 des Lösungsmittels 20 austreten, was durch Pfeile schematisch angedeutet ist. In dem Gehäuse befindet sich weiterhin ein Sensor 60 und ein Be- hälter 70. Der Sensor 60 und der Behälter 70 können sich auch außerhalb des Gehäuses 30 befinden. Dann ist der Verschluss 71 des Behälters 70 aber weiterhin mit dem Innenraum 40 des Gehäuses 30 in Verbindung (hier nicht gezeigt) . Der Sensor ist mit dem Verschluss 71 der Öffnung 72 des Behälters 70 e- lektronisch verbunden, und kann bei Druck, Erschütterung oder Detektion der Abbauprodukte 25 des Lösungsmittels 20 den Verschluss 71 derart aktivieren, dass der Behälter 70 geöffnet wird. In dem Behälter, der zum Beispiel eine Patrone sein kann, befindet sich die chemische Verbindung 50, beispielsweise in Form eines Granulats, die die Abbauprodukte 25 des Lösungsmittels 20 binden kann, sowie ein Gas 73, beispielsweise CO2, das für einen Überdruck in dem Behälter im Ver- gleich zum Innenraum 40 des Gehäuses sorgt. Ist der Behälter 70 geöffnet, so können die chemischen Verbindungen 50 und das Gas 73 aus dem Behälter 70 austreten, was durch einen Pfeil angedeutet ist. Sobald die chemischen Verbindungen 50 in dem Innenraum 40 sind, können sie die aus dem elektrischen Bau- element 10 austretenden Abbauprodukte 25 binden. Die Reaktionsprodukte 55 sind stabil, und nicht flüchtig. Dadurch, dass beim Einleiten des Gases 73 und der chemischen Verbindung 50 in den Innenraum 40 ein größerer Druck im Innenraum entsteht, ist weiterhin eine Vorrichtung zum Druckausgleich 38 vorhan- den, die eine Sollbruchstelle im Gehäuse umfasst, und bei zu groß werdendem Druck den Druck im Innenraum reguliert. So eine Vorrichtung kann eine Berstscheibe, die bei Überdruck reißt, oder ein Ventilelement umfassen. Durch ein Ventilelement kann der Druck kontrolliert gesenkt, und eine Beschädi- gung des Gehäuses vermieden werden. Dadurch, dass die Abbauprodukte 25 des Lösungsmittels 20, beispielsweise Blausäure, durch die chemische Verbindung 50 gebunden sind, sind sie unschädlich und richten keinen Schaden für die Umgebung an.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Energiespeichersystems. Das elektrische Bauelement 10 mit der Hülle 15 befindet sich in dem Innenraum 40 des Gehäuses 30. Das elektrische Bauelement, beispielsweise ein Doppelschichtkondensator, kann ein Lösungsmittel 20, beispielsweise Acetonitril, enthalten. Im Schadensfall können Abbauprodukte 25 des Lösungsmittels, beispielsweise Blausäure, aus dem elektrischen Bauelement 10 in den Innenraum 40 des Gehäuses 30 austreten. Das Gehäuse 30 umfasst auch einen elektronischen Sensor 60, der mit einer aktivierbaren Vorrichtung 80 zum Sammeln der Reaktionsprodukte 55 aus der Reaktion der Abbauprodukte 25 mit den chemischen Verbindungen 50 geeignet ist, verbunden ist. Die aktivierbare Vorrichtung 80 befindet sich an dem Be- hälter 70, dessen Verschluss 71 ein Ventil umfasst. In dem Behälter 70 befinden sich die chemischen Verbindungen 50 zum Binden der Abbauprodukte 25 des Lösungsmittels 20. Im Schadensfall, wenn der Sensor 60 Druck, Erschütterung oder die Abbauprodukte 25 des Lösungsmittels 20 detektiert, wird die aktivierbare Vorrichtung 80 zum Sammeln der Reaktionsprodukte 55 aktiviert, das bedeutet, dass sich das Volumen dieser Vorrichtung vergrößert und somit einen Unterdruck in dem Behälter 70 erzeugt. Die aus dem elektrischen Bauelement 10 austretenden Abbauprodukte 25 des Lösungsmittels 20 werden durch den Verschluss 71 in den Behälter 70 eingesaugt, wo sie mit der chemischen Verbindung 50, die beispielsweise als Granulat in dem Behälter 70 vorhanden ist, reagieren können. Die gebundenen, also unschädlich gemachten Reaktionsprodukte 55 werden in der Vorrichtung 80 gesammelt.
Figur 4 zeigt analog zur Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform, wobei das elektrische Bauelement 10 ein Doppelschichtkondensator ist. Auch die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen können einen solchen Dop- pelschichtkondensator als elektrisches Bauelement umfassen.
Der Doppelschichtkondensator ist von der Hülle 15 umgeben und weist Kontaktierungen 11 sowie Elektroden 12 auf. Hier nicht gezeigt sind die Leitungen zu elektrischen Anschlüssen außerhalb des Gehäuses, über die das elektrische Bauelement zum Betrieb mit Strom versorgt wird. Das Lösungsmittel 20 umgibt zusammen mit darin gelösten Elektrolyten (hier nicht gezeigt) die Elektroden. Die in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Beispiele und Ausführungsbeispiele können beliebig variiert werden. Es ist weiterhin zu berücksichtigen, dass sich die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern weitere, hier nicht auf- geführte Ausgestaltungen zulässt.

Claims

Patentansprüche
1. Energiespeichersystem, umfassend
- ein elektrisches Bauelement (10) mit zumindest einem Lö- sungsmittel (20) ,
- ein Gehäuse (30), das das Bauelement in einem Innenraum (40) umschließt, und
- eine Schutzvorrichtung, die Abbauprodukte (25) des zumindest einen Lösungsmittels (20) chemisch bindet.
2. Energiespeichersystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Schutzvorrichtung eine Beschichtung des Gehäuses (30) um- fasst .
3. Energiespeichersystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Gehäuse (30) eine dem elektrischen Bauelement (10) zugewandte Innenseite (35) aufweist, an der die Beschichtung vorhanden ist.
4. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Beschichtung chemische Verbindungen (50) zum Binden der Abbauprodukte (25) des zumindest einen Lösungsmittels (20) aufweist.
5. Energiespeichersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schutzvorrichtung zusätzlich einen elektronischen Sensor (60) und einen Behälter (70) aufweist, und in dem Behälter chemische Verbindungen (50) zum Binden der Abbauprodukte (25) des zumindest einen Lösungsmittels (20) vorhanden sind, wobei der Sensor elektrisch an einen Verschluss (71) des Behälters gekoppelt ist.
6. Energiespeichersystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei der elektronische Sensor (60) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Drucksensoren zur Detektion von Druck und/oder Erschütterungen und chemische Sensoren zur Detektion von Abbau- produkten (25) des zumindest einen Lösungsmittels (20) um- fasst .
7. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Sensor (60) an dem Gehäuse (30) vorhanden ist.
8. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Behälter (70) in dem Innenraum (40) oder an dem Gehäuse (30) angeordnet ist, wobei eine Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Verschluss (71) des Behälters vorhanden ist.
9. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei in dem Behälter (70) weiterhin ein Gas (73) zur Erzeugung von Überdruck im Behälter im Vergleich zum Innenraum (40) des Gehäuses (30) vorhanden ist.
10. Energiespeichersystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Gas (73) CO2 umfasst.
11. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei bei Öffnung des Verschlusses (71) des Behälters (70) die chemischen Verbindungen (50) mittels des Gases (73) in den Innenraum (40) eingeleitet werden.
12. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei an dem Gehäuse (30) eine Vorrichtung zum Druckausgleich (38) zwischen dem Innenraum (40) des Gehäuses und der Umgebung des Energiespeichersystems vorhanden ist.
13. Energiespeichersystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Vorrichtung zum Druckausgleich (38) eine Sollbruchstelle im Gehäuse (30) umfasst, die bei Überdruck in dem Gehäuse (30) eine Öffnung im Gehäuse zum kontrollierten Ausgleichen des Druckes im Innenraum (40) erzeugt.
14. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Behälter (70) eine aktivierbare Vorrichtung (80) zum Sammeln der Reaktionsprodukte (55) zwischen den chemischen Verbindungen (50) und den Abbauprodukten (25) des zumindest einen Lösungsmittels (20) aufweist, und die Aktivierung der Vorrichtung elektronisch mit dem Sensor (60) verbunden ist.
15. Energiespeichersystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Aktivierung einen Unterdruck in dem Behälter (70) erzeugt .
16. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 14 oder
15, wobei die Aktivierung eine Vergrößerung des Volumens der aktivierbaren Vorrichtung (80) zum Sammeln der Reaktionsprodukte (55) umfasst.
17. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Verschluss (71) des Behälters (70) ein Ventil zum Ansaugen der Abbauprodukte (25) des Lösungsmittels (20) aus dem Innenraum (40) in den Behälter (70) umfasst.
18. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 4 bis 17, wobei die chemischen Verbindungen (55) zum Binden der Abbauprodukte (25) des zumindest einen Lösungsmittels (20) aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Fe (II) -Verbindungen, Fe(III)- Verbindungen, Cu (II) -Verbindungen, Ag (I) -Verbindungen und organische Verbindungen umfasst.
19. Energiespeichersystem nach einem der vorherigen Ansprü- che, wobei das zumindest eine Lösungsmittel (20) Acetonitril umfasst .
20. Energiespeichersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abbauprodukte (25) des Lösungsmittels cyanid- haltige Verbindungen umfassen.
21. Energiespeichersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das elektrische Bauelement (10) einen Doppelschichtkondensator umfasst.
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