WO2012110199A1 - Elektrochemische einzelzelle, verfahren zum betrieb einer elektrochemischen einzelzelle und batterie aus einer mehrzahl elektrochemischer einzelzellen - Google Patents

Elektrochemische einzelzelle, verfahren zum betrieb einer elektrochemischen einzelzelle und batterie aus einer mehrzahl elektrochemischer einzelzellen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Einzelzelle (1) mit zwei Polkontakten (7, 8) und einer integrierten Sicherheitsvorrichtung (9), welche einen Stromfluss zwischen den Polkontakten (7, 8) bei Überschreiten eines vorgebbaren Zellinnendrucks (P) und/oder einer vorgebbaren Zellinnentemperatur (T) irreversibel unterbricht. Erfindungsgemäß ist eine Zellelektrode (5) mit einem Anschluss (10) kontaktiert, welcher als dritter Polkontakt (2) aus einem Zellgehäuse (3) der Einzelzelle (1) herausgeführt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Batterie aus einer Mehrzahl elektrochemischer Einzelzellen (1). Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer elektrochemischen Einzelzelle (1).

Description

Elektrochemische Einzelzelle, Verfahren zum Betrieb einer elektrochemischen Einzelzelle und Batterie aus einer Mehrzahl elektrochemischer Einzelzellen
Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Einzelzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Batterie aus einer Mehrzahl
elektrochemischer Einzelzellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer elektrochemischen Einzelzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Im Stand der Technik gibt es elektrochemische Einzelzellen mit einer integrierten
Sicherheitsvorrichtung, welche auch als CID (current Interruption device) bezeichnet wird. Bei bestimmungswidriger Funktion der elektrochemischen Einzelzelle, beispielsweise einem Kurzschluss oder einer Überladung, unterbricht das CID den Stromfluss in bzw. aus der Einzelzelle irreversibel. Damit wird größerer Schaden, wie er beispielsweise durch Brand, Explosion und/oder einem Austreten schädlicher Dämpfe aus der Einzelzelle entstehen könnte, sicher verhindert. Ausgelöst wird ein solches CID bevorzugt durch einen Druckanstieg und/oder durch einen Temperaturanstieg innerhalb der Einzelzelle über einen vorgebbaren Schwellwert hinaus.
Um bei einem Akkumulator mit einer Schmelzsicherung zum Schutz vor externen
Kurzschlüssen diese unabhängig vom möglicherweise hohen regulären Dauerstrom auslegen zu können, wird in der DE 10 2007 031 565 A1 beschrieben, eine zwischen dem Akkumulator und einem zur regulären Stromentnahme vorgesehenen Gerät bestehende Signalverbindung auszunutzen. Dazu ist ein Schalter vorgesehen, der parallel zur Schmelzsicherung geschaltet ist und der auf bestimmte elektrische Signale des Geräts anspricht, die dem Schalter über die Signalverbindung zuführbar sind, so dass der Schalter die Schmelzsicherung überbrückt, wenn die Signalverbindung hergestellt ist und die genannten Signale auftreten.
Die US 2010/012 7662 A1 beschreibt ein Batteriemanagementsystem.
Die US 2010/013 4068 A1 beschreibt ein Batteriemanagementsystem und ein Verfahren zum Betrieb des Batteriemanagementsystems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, insbesondere sichere elektrochemische Einzelzelle, eine verbesserte Batterie aus einer Mehrzahl
elektrochemischer Einzelzellen und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer elektrochemischen Einzelzelle anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer elektrochemischen Einzelzelle gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weiterhin wird die Aufgabe mit einer Batterie gelöst, welche die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale aufweist. Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, welche die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der elektrochemischen Einzelzelle mit zwei Polkontakten und einer integrierten Sicherheitsvorrichtung, welche einen Stromfluss zwischen den Polkontakten bei
Überschreiten eines vorgebbaren Zellinnendrucks und/oder einer vorgebbaren
Zellinnentemperatur irreversibel unterbricht, ist erfindungsgemäß eine Zellelektrode mit einem Anschluss kontaktiert, welcher als dritter Polkontakt aus einem Zellgehäuse der Einzelzelle herausgeführt ist. Somit kann die elektrochemische Einzelzelle auch nach einer irreversiblen Auslösung der Sicherheitsvorrichtung auf Grund einer Fehlfunktion der Einzelzelle und einer daraus resultierenden Unterbrechung des Stromflusses zwischen dem ersten und dem zweiten Polkontakt mittels des dritten Polkontakts entladen werden. Dadurch kann eine Gefahr, welche von der defekten Einzelzelle ausgeht, signifikant verringert werden, da ein Brand, eine Explosion und/oder ein Austreten schädlicher Dämpfe aus der entladenen, defekten Einzelzelle sicher vermieden ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind der Anschluss und die Sicherheitsvorrichtung mit der gleichen Zellelektrode gekoppelt. Somit kann mittels des dritten Polkontakts die Zellelektrode zur Entladung kontaktiert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind der Anschluss und somit der dritte Polkontakt derart mit der Zellelektrode kontaktiert, dass die Einzelzelle nach einem Auslösen der Sicherheitsvorrichtung mittels des dritten Polkontakts entladbar ist. Dadurch ist auch bei der Unterbrechung des Stromflusses zwischen den beiden herkömmlichen Polkontakten der Einzelzelle durch die Sicherheitsvorrichtung mittels des dritten
Polkontakts eine Entladung der Einzelzelle ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in einer elektrischen Verbindung zwischen dem Anschluss und dem dritten Polkontakt ein strombegrenzender Widerstand angeordnet. Mittels dieses Widerstands ist ein Stromfluss über den dritten Polkontakt begrenzbar, so dass eine sichere und allmähliche Entladung der Einzelzelle ermöglicht ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in der elektrischen Verbindung zwischen dem Anschluss und dem dritten Polkontakt eine Schutzdiode angeordnet, wobei eine Durchlassrichtung der Schutzdiode vom Anschluss in Richtung des dritten
Polkontakts verläuft. Dadurch ist eine Richtung des Stromflusses vorgegeben, so dass mittels des dritten Polkontakts nur eine Entladung der Einzelzelle möglich ist.
Bei der Batterie aus einer Mehrzahl elektrochemischer Einzelzellen, welche in
Reihenschaltung und/oder in Parallelschaltung elektrisch gekoppelt sind, ist
erfindungsgemäß eine Zellelektrode einer jeden Einzelzelle mit einem Anschluss kontaktiert, welcher als dritter Polkontakt aus einem Zellgehäuse der Einzelzelle herausgeführt ist. Mittels des dritten Polkontakts ist eine Entladung der jeweiligen defekten elektrochemischen Einzelzelle möglich, deren Stromfluss zwischen den
Polkontakten von der integrierten Sicherheitsvorrichtung irreversibel unterbrochen wurde.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der dritte Polkontakt einer jeden Einzelzelle separat mit einem Batteriemanagementsystem gekoppelt. Somit ist das
Batteriemanagementsystem mit dem dritten Polkontakt einer jeden Einzelzelle direkt verbunden. Dadurch können Einzelzellen gezielt Entladen werden oder es ist eine redundante Überwachung der Einzelzelle durch das Batteriemanagementsystem ermöglicht.
Beim Verfahren zum Betrieb einer elektrochemischen Einzelzelle wird nach einem Auslösen einer Sicherheitsvorrichtung erfindungsgemäß die elektrochemische Einzelzelle mittels eines dritten Polkontakts entladen. Dadurch kann die elektrochemische
Einzelzelle, deren Stromfluss zwischen den Polkontakten von der Sicherheitsvorrichtung unterbrochen wurde, definiert entladen werden, so dass das von dieser Einzelzelle ausgehende Gefährdungspotential minimiert ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine elektrochemische Einzelzelle mit einem dritten
Polkontakt,
Fig. 2 schematisch eine elektrochemische Einzelzelle mit einem dritten
Polkontakt und einem diesem zugeordneten strombegrenzenden
Widerstand und
Fig. 3 schematisch eine elektrochemische Einzelzelle mit einem dritten
Polkontakt und einem diesem zugeordneten strombegrenzenden
Widerstand und einer Schutzdiode.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist schematisch eine elektrochemische Einzelzelle 1 mit einem dritten
Polkontakt 2 dargestellt.
Die elektrochemische Einzelzelle 1 ist allseitig von einem Zellgehäuse 3 umgeben und umfasst in einem Zellinneren 4 zumindest einen nicht dargestellten Zellstapel, welcher eine erste Zellelektrode 5 und eine zweite Zellelektrode 6 aufweist. Die erste Zellelektrode 5 ist als ein erster Polkontakt 7 aus dem Zellgehäuse 3 herausgeführt. Die zweite Zellelektrode 6 ist als ein zweiter Polkontakt 8 aus dem Zellgehäuse 3
herausgeführt. Die Polkontakte 7 und 8 ermöglichen eine herkömmliche Kontaktierung der elektrochemischen Einzelzelle 1.
In der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Zellelektrode 5 und dem ersten Polkontakt 7 ist eine herkömmliche Sicherheitsvorrichtung 9 angeordnet. Eine solche Sicherheitsvorrichtung 9 wird auch als CID (current Interruption device) bezeichnet und ist in einem Zellinneren 4 der Einzelzelle 1 angeordnet oder integriert. Die
Sicherheitsvorrichtung 9 unterbricht einen Stromfluss zwischen den Polkontakten 7 und 8 bei Überschreiten eines vorgebbaren Zellinnendrucks P und/oder einer vorgebbaren Zellinnentemperatur T irreversibel. Dadurch wird eine unkontrollierte Abgabe elektrischer Energie durch eine defekte Einzelzelle 1 verhindert.
Bei bestimmungswidriger Funktion der elektrochemischen Einzelzelle 1 , beispielsweise einem Kurzschluss oder einer Überladung und einem daraus resultierend ansteigenden Zellinnendruck P und/oder einer ansteigenden Zellinnentemperatur T, unterbricht die Sicherheitsvorrichtung 9 den Stromfluss in oder aus der Einzelzelle 1 irreversibel. Damit wird größerer Schaden, wie er beispielsweise durch Brand, Explosion und/oder einem Austreten schädlicher Dämpfe aus der Einzelzelle 1 entstehen könnte, sicher verhindert.
Die erste Zellelektrode 5, welche mit der Sicherheitsvorrichtung 9 kontaktiert ist, ist mit einem Anschluss 10 kontaktiert, welcher als dritter Polkontakt 2 aus dem Zellgehäuse 3 der Einzelzelle 1 herausgeführt ist. Dabei ist der Anschluss 10 derart mit der ersten Zellelektrode 5 gekoppelt, dass der dritte Polkontakt 2 und die erste Zellelektrode 5 auch nach einem Auslösen der Sicherheitsvorrichtung 9 und einem dadurch unterbrochenen Stromfluss zum ersten Polkontakt 7 in elektrischer Verbindung stehen. Dadurch ist in vorteilhafter Weise eine Entladung der elektrochemischen Einzelzelle 1 auch nach Abschaltung durch die Sicherheitsvorrichtung 9 mittels des dritten Polkontakts 2 ermöglicht.
In einer elektrochemischen Einzelzelle 1 , deren Stromfluss zwischen den Polkontakten 7 und 8 von der Sicherheitsvorrichtung 9 unterbrochen wurde, ist zumeist elektrische Energie gespeichert. Diese kann herkömmlicherweise auf Grund des unterbrochenen Stromflusses zwischen den Polkontakten 7 und 8 nicht aus der elektrochemischen Einzelzelle 1 entnommen werden. Diese weiterhin gespeicherte elektrische Energie stellt ein Gefährdungspotential dar, welches von der defekten elektrochemischen Einzelzelle 1 über einen langen Zeitraum ausgeht, da eine Selbstentladung der elektrochemischen Einzelzelle 1 mehrere Monate dauern kann. Mittels des dritten Polkontakts 2 kann eine elektrochemischen Einzelzelle 1 , deren Stromfluss zwischen den Polkontakten 7 und 8 von der Sicherheitsvorrichtung 9 unterbrochen wurde, definiert entladen werden, so dass das von dieser Einzelzelle 1 ausgehende Gefährdungspotential minimiert ist.
In Figur 2 ist schematisch eine elektrochemische Einzelzelle 1 mit dem dritten
Polkontakt 2 und einem diesem zugeordneten strombegrenzenden Widerstand 11 dargestellt. Dabei entspricht die Ausführungsvariante nach Figur 2 im Wesentlichen der Ausführungsvariante nach Figur 1 mit dem Unterschied, dass in der elektrischen
Verbindung zwischen dem Anschluss 10 und dem dritten Polkontakt 2 der
strombegrenzende Widerstand 11 angeordnet ist. Dabei ist der strombegrenzende Widerstand 11 bevorzugt innerhalb des Zellgehäuses 3 der Einzelzelle 1 angeordnet.
Der strombegrenzende Widerstand 11 begrenzt eine maximale, mittels des dritten Polkontakts 2 abgebbare Stromstärke, so dass die Einzelzelle 1 nur allmählich oder im Vergleich zu herkömmlichen Entladezeiträumen verlangsamt entladen werden kann und eine Überhitzung der Einzelzelle 1 , welche beispielsweise aus einer schnellen Entladung mit hohen Stromstärken resultiert, sicher vermieden ist.
In Figur 3 ist schematisch eine elektrochemische Einzelzelle 1 mit dem dritten
Polkontakt 2 und einem diesem zugeordneten strombegrenzenden Widerstand 11 und einer Schutzdiode 12 dargestellt. Dabei entspricht die Ausführungsvariante nach Figur 3 im Wesentlichen der Ausführungsvariante nach Figur 2 mit dem Unterschied, dass in der elektrischen Verbindung zwischen dem Anschluss 10 und dem dritten Polkontakt 2 die Schutzdiode 12 angeordnet ist. Dabei ist die Schutzdiode 12 bevorzugt innerhalb des Zellgehäuses 3 der Einzelzelle 1 angeordnet.
Eine Durchlassrichtung der Schutzdiode 12 verläuft vom Anschluss 10 in Richtung des dritten Polkontakts 2. Dadurch ist die Richtung des Stromflusses vorgegeben und mittels des dritten Polkontakts 2 kann die defekte Einzelzelle 1 nur entladen werden und ein versehentliches Laden der defekten Einzelzelle 1 ist sicher vermieden. Nicht näher dargestellt kann eine Mehrzahl erfindungsgemäßer elektrochemischer Einzelzellen 1 zu einer Batterie gekoppelt werden. Dazu werden in herkömmlicherweise mehrere elektrochemische Einzelzellen 1 in Reihenschaltung und/oder in
Parallelschaltung elektrisch untereinander gekoppelt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der dritte Polkontakt 2 einer jeden Einzelzelle 1 separat mit einem Batteriemanagementsystem gekoppelt. Das
Batteriemanagementsystem überwacht den Zustand der Einzelzellen 1 der Batterie und steuert oder regelt die Lade- und Entladevorgänge der Batterie. Das
Batteriemanagementsystem ist mit dem dritten Polkontakt 2 einer jeden Einzelzelle 1 direkt verbunden. Dadurch können defekte Einzelzellen 1 gezielt entladen werden.
Herkömmlicherweise erfolgt eine Überwachung der Einzelzellen 1 durch das
Batteriemanagementsystem mittels der Polkontakte 7 und 8. Mittels des dritten
Polkontakts 2 einer jeden Einzelzelle 1 ist vorteilhafterweise eine redundante
Überwachung der jeweiligen Einzelzelle 1 durch das Batteriemanagementsystem ermöglicht.
Bezugszeichenliste
1 elektrochemische Einzelzelle
2 dritter Polkontakt
3 Zellgehäuse
4 Zellinneres
5 erste Zellelektrode
6 zweite Zellelektrode
7 erster Polkontakt
8 zweiter Polkontakt
9 Sicherheitsvorrichtung
10 Anschluss
11 Widerstand
12 Schutzdiode
P Zellinnendruck
T Zellinnentemperatur

Claims

Patentansprüche
1. Elektrochemische Einzelzelle (1 ) mit zwei Polkontakten (7, 8) und einer integrierten Sicherheitsvorrichtung (9), welche einen Stromfluss zwischen den
Polkontakten (7, 8) bei Überschreiten eines vorgebbaren Zellinnendrucks (P) und/oder einer vorgebbaren Zellinnentemperatur (T) irreversibel unterbricht, wobei eine Zellelektrode (5) mit einem Anschluss (10) kontaktiert ist, welcher als dritter Polkontakt (2) aus einem Zellgehäuse (3) der Einzelzelle (1 ) herausgeführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der dritte Polkontakt (2) derart mit der Zellelektrode (5) kontaktiert ist, dass die Einzelzelle (1 ) nach einem Auslösen der Sicherheitsvorrichtung (9) mittels des dritten Polkontakts (2) entladbar ist.
2. Elektrochemische Einzelzelle (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anschluss (10) und die Sicherheitsvorrichtung (9) mit der gleichen
Zellelektrode (5) gekoppelt sind.
3. Elektrochemische Einzelzelle (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer elektrischen Verbindung zwischen dem Anschluss (10) und dem dritten Polkontakt (2) ein strombegrenzender Widerstand (11 ) angeordnet ist.
4. Elektrochemische Einzelzelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der elektrischen Verbindung zwischen dem Anschluss (10) und dem dritten Polkontakt (2) eine Schutzdiode (12) angeordnet ist.
5. Elektrochemische Einzelzelle (1 ) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Durchlassrichtung der Schutzdiode (12) vom Anschluss (10) in Richtung des dritten Polkontakts (2) verläuft.
6. Batterie aus einer Mehrzahl elektrochemischer Einzelzellen (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, welche in Reihenschaltung und/oder in Parallelschaltung elektrisch gekoppelt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zellelektrode (5) einer jeden Einzelzelle (1 ) mit einem Anschluss (10) kontaktiert ist, welcher als dritter Polkontakt (2) aus einem Zellgehäuse (3) der Einzelzelle (1 ) herausgeführt ist.
7. Batterie nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der dritte Polkontakt (2) einer jeden Einzelzelle (1) separat mit einem
Batteriemanagementsystem gekoppelt ist.
8. Verfahren zum Betrieb einer elektrochemischen Einzelzelle (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach einem Auslösen einer Sicherheitsvorrichtung (9) die elektrochemische Einzelzelle (1 ) mittels eines dritten Polkontakts (2) entladen wird.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219082A1 (de) * 2012-10-19 2014-04-24 Robert Bosch Gmbh Sicherheitsvorrichtung zur Anordnung in einer Batteriezelle einer Lithium-Ionen-Batterie, Lithium-Ionen-Batteriezelle mit Sicherheitsvorrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5396162A (en) * 1993-06-03 1995-03-07 Brilmyer; George Portable battery charger
EP1353429A1 (de) * 2001-02-06 2003-10-15 Sony Chemicals Corp. Sekundärbatterie mit schutzschaltung
JP2008234903A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Gs Yuasa Corporation:Kk 電池及び電池システム
DE102007031565A1 (de) 2007-07-06 2009-01-08 Robert Bosch Gmbh Akkumulator mit einer Schmelzsicherung
US20100134068A1 (en) 2008-12-01 2010-06-03 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and battery management method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3641501A1 (de) * 1986-12-04 1988-06-16 Bbc Brown Boveri & Cie Sicherung
DE9319881U1 (de) * 1993-12-23 1994-08-04 Hugo Junkers Werke Gmbh Mobile Energieversorgungseinheit
KR100906249B1 (ko) 2006-09-11 2009-07-07 주식회사 엘지화학 안전성 향상을 위한 전지 시스템의 제어방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5396162A (en) * 1993-06-03 1995-03-07 Brilmyer; George Portable battery charger
EP1353429A1 (de) * 2001-02-06 2003-10-15 Sony Chemicals Corp. Sekundärbatterie mit schutzschaltung
JP2008234903A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Gs Yuasa Corporation:Kk 電池及び電池システム
DE102007031565A1 (de) 2007-07-06 2009-01-08 Robert Bosch Gmbh Akkumulator mit einer Schmelzsicherung
US20100134068A1 (en) 2008-12-01 2010-06-03 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and battery management method

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