WO2013171034A1 - Elektrochemischer energiespeicher - Google Patents

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WO2013171034A1
WO2013171034A1 PCT/EP2013/058341 EP2013058341W WO2013171034A1 WO 2013171034 A1 WO2013171034 A1 WO 2013171034A1 EP 2013058341 W EP2013058341 W EP 2013058341W WO 2013171034 A1 WO2013171034 A1 WO 2013171034A1
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WO
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container
cell space
fluid
energy storage
energy store
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Application number
PCT/EP2013/058341
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Marcus Wegner
Jean Fanous
Jens Grimminger
Martin Tenzer
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • HELECTRICITY
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • HELECTRICITY
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    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • HELECTRICITY
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    • H01M2200/10Temperature sensitive devices
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical energy storage, in particular a lithium-ion battery.
  • lithium-ion batteries such as lithium-sulfur batteries, as energy storage
  • they have very high energy content. This is advantageous for high power applications, however, it may result in thermal runaway in the event of an accident, for example. Such an event may occur, for example, when the temperature within the cell is so high that internal exothermic reactions further accelerate the formation of heat. This can lead to a dangerous condition of the battery.
  • the safety of lithium-ion batteries can play a role especially in electric vehicles, the particularly high capacity and thus high
  • thermal runaway is to be addressed by having the solid polymer electrolyte material at least one polymer having a microporous structure and a metal salt. At least in one part of the microporous structure, a liquid-like lithium Salt component arranged. According to this document is a thermal run through thus by the provision of a specially designed
  • Electrolytes are encountered. The same applies to the document US 2009/0104523 A1. Also in this document, a polymer electrolyte is described, which is intended to counteract thermal runaway.
  • a polymer electrolyte comprises a linear block copolymer, which is characterized by a block of a lithium-ion-conductive layer and another block with a specific elastic modulus.
  • the document DE 10 2009 051 216 A1 furthermore discloses an electrochemical energy store and a method for the thermal stabilization of an electrochemical energy store, in particular of a lithium-ion accumulator.
  • Such an electrochemical energy store has at least one galvanic cell, which is a component or a
  • Limit temperature in the interior of the galvanic cell an at least temporary reduction of heat production in the interior of the galvanic cell and / or at least temporarily increasing the heat release of this cell to their
  • This can be realized, for example, by arranging a substance which disturbs the intended cell reaction within the galvanic cell.
  • the subject of the present invention is an electrochemical
  • Energy storage in particular a lithium-ion battery, comprising a cell space in which at least one anode, at least one cathode and arranged between the anode and cathode electrolyte is arranged, wherein at least one connected to the at least one anode current conductor and at least one with the at least a current collector connected to a cathode is provided for tapping electrical energy, and wherein a fluidisable material is arranged on at least one current conductor, wherein a fluidic material is arranged between the fluidisable material and the interior of the cell space Connection is provided, wherein the fluidisierbre material fluidized at a temperature which is at a defined limit, the limit is within a defined distance above an operating temperature of at least one of the current collector.
  • a lithium-ion battery can be understood in particular to be an at least partially lithium-based battery which uses lithium or lithium ions in the electrochemical process of its charging or discharging cycle.
  • a lithium-sulfur-lithium-ion battery can be understood in particular to be an at least partially lithium-based battery which uses lithium or lithium ions in the electrochemical process of its charging or discharging cycle.
  • a lithium-sulfur-lithium-ion battery can be understood in particular to be an at least partially lithium-based battery which uses lithium or lithium ions in the electrochemical process of its charging or discharging cycle.
  • a battery can be understood in particular to mean a primary cell as well as a secondary cell, that is to say in particular a rechargeable accumulator.
  • a cell space can be understood as meaning, in particular, an area of a particularly galvanic cell that is at least partially closed off from the external environment. In other words, in particular the actual electrochemical reaction of the energy store can take place in the cell space.
  • a cell space can be understood as the interior or the active areas of a cell coil.
  • a current conductor can be understood as meaning, in particular, an electrically conductive element connected to at least one electrode which can extend, for example, from the interior of the cell space into an area outside the cell space and optionally into an area outside a housing surrounding the cell space, and thus in particular for picking up electrical power Energy of the energy store can serve.
  • a fluidisable material may in particular be a material or a substance which
  • Energy storage or the Stromableiters may be fixed, but in particular temperature-controlled form a fluid.
  • a material or a substance such a suitable melting point, such as at least partially crystalline polymers, or glass point, such as in the case of completely amorphous polymers, above which the material can form a fluid or become liquid.
  • the fluidization temperature that is to say, for example, the melting point or the glass transition point, can be in particular in a range above the operating temperature of the energy store or of the current conductor.
  • the fluidizable material for example, be solid at the operating temperature and fluidize at a defined limit or form a fluid.
  • a fluid may in particular be a substance which may be flowable.
  • An energy store according to the invention can in particular make it possible, for example, to be able to safely handle high energy contents, such as those which occur in a lithium-ion battery by providing highly energetic materials, at any time. In such energy storage, it may, for example, at elevated temperatures due to exothermic
  • Such countermeasures can in an energy storage device according to the invention in the case of heating of the cell or a short circuit in a particularly advantageous manner, in particular by a rapid suppression of the electrochemical
  • At least one current collector a fluidizable material is disposed, between which and the interior of the cell space, a fluidic connection is provided, and which is fluidized at a temperature and therefore liquid or flowable, the at a defined limit value is, wherein the limit value lies within a defined distance above an operating temperature of the at least one Stromableiters.
  • a fluidisable material can be arranged on at least one current conductor, between at least one of them and the interior of the cell space
  • Fluidization temperature of the fluidizable material is formed a fluidic connection.
  • the connection can be designed, for example, as an approximately lateral opening of the cell space towards the current conductors or to a region of the current conductors outside the cell space.
  • the fluidisable material has free access to the interior of the cell space and, by fluidizing the fluidizable material in response to a defined elevated temperature, can further facilitate thermal stabilization of the energy store, as will be explained in detail later.
  • the fluidization point of the fluidizable material such as the
  • Melting point or point of glass in particular at a temperature which is within a defined limit.
  • This limit value can be above a working temperature of the at least one current conductor at a defined suitable distance.
  • Fluidize fluidizable material and thus cause a thermal stabilization of the energy storage The exact limit value or the exact fluidization temperature of the fluidizable material can be chosen in a suitable manner depending on the selected energy storage or the application of the energy storage. As a result, a thermal stabilization by fluidizing the fluidizable material can take place only when it is ensured that a thermal runaway would occur or is certainly imminent, with a suitable temperature overhang or temperature buffer may be advantageous. There are various ways to accomplish this task of thermal stabilization of the energy storage, as will be explained below. In principle, the fluidization of the fluidizable material makes it possible for a material, in particular a chemically inert material, to pass into the cell space and there to discharge the electrochemical energy that runs in the interior of the cell space
  • the fluidizable material can flow in a fluid state even into the cell space and thus prevent, for example, a flow of material or ion flow, which can bring the electrochemical reaction to a halt.
  • thermal stabilization can in particular mean a measure which can prevent, reduce or limit destruction or a different type of negative influence on the energy store, in particular by thermal runaway. Furthermore, from a thermal stabilization, the prevention of negative consequences of
  • the fluidisable material can fluidize at a temperature which is in a range of greater than or equal to 100 ° C. to less than or equal to 200 ° C., in particular in a range of greater than or equal to 100 ° C. to less than or equal to 160 ° C. , lies.
  • a temperature which is in a range of greater than or equal to 100 ° C. to less than or equal to 200 ° C., in particular in a range of greater than or equal to 100 ° C. to less than or equal to 160 ° C.
  • the fluidization temperature is low enough to initiate a thermal stabilization at a first sure sign of thermal runaway, so that the thermal stabilization is particularly safe and reliable possible.
  • the thermal stabilization is particularly safe and reliable possible.
  • the fluidisable material can be arranged outside the cell space.
  • the fluidizable material can be arranged outside the cell space.
  • the fluidizable material can thus be arranged so that a consequent influence on the electrochemical processes in the interior of the energy storage or in the cell space can be safely avoided. For example, neither the properties of the
  • the energy storage can be configured in a conventional manner, without requiring significant modifications, which also enables a particularly cost-effective production of the energy storage in this embodiment.
  • Arranging outside the cell space can mean, in particular, that the fluidisable material can be at least partially separated from the interior of the cell space, for example from the electrodes, the electrolyte or the separator, by a suitable housing, wherein a fluidic
  • Cell space basically mean a local spacing from the active area of the cell, such as from the active area of a cell coil.
  • the fluidizable material for example, when a corresponding, the cell coil and the current conductor surrounding housing is opened, can be visible and analyzable.
  • the fluidizable material can be ensured at all times that the fluidisable material is not subject to age-related effects, so that the fluidizable material can work safely
  • the fluidisable material can optionally be exchanged in a simple manner so as to be able to adapt the energy store to another field of application by adjusting the fluidization temperature of the fluidizable material. Therefore, a particularly large variety of applications of the energy storage is possible in this embodiment.
  • the fluidisable material can optionally be exchanged in a simple manner so as to be able to adapt the energy store to another field of application by adjusting the fluidization temperature of the fluidizable material. Therefore, a particularly large variety of applications of the energy storage is possible in this embodiment.
  • the fluidisable material can optionally be exchanged in a simple manner so as to be able to adapt the energy store to another field of application by adjusting the fluidization temperature of the fluidizable material. Therefore, a particularly large variety of applications of the energy storage is possible in this embodiment.
  • the fluidizable material can be particularly durable, which can make the energy storage even after prolonged use even more secure.
  • the fluidizable material may comprise an ionic liquid or a polymer.
  • the fluidisable material itself may already be chemically inert and thus reach the interior of the cell space itself, so as to prevent, for example, the exothermic electrochemical reaction taking place in the interior of the cell space.
  • the fluidizable material can be arranged in sufficient quantity on the current collector in order to thermally stabilize the energy storage can.
  • Energy storage in particular the cell size or
  • suitable ionic liquids include, for example, 1, 2,3-trimethylimidazolium methyl sulfate, which has a melting point of 1 13 ° C.
  • suitable polymers include, for example, thermoplastics. Specifically, for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyacrylates or
  • PVDF-HFP Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene
  • the fluidization temperature of polymers can be controlled in a manner understandable to the person skilled in the art via the molecular weight and / or the crystallinity.
  • chemically inert can be, in particular, a reaction inertness or inactivity with respect to within the Cell space and in particular to the electrochemical reaction of
  • the fluidisable material can be present embedded in a binder material.
  • influence can be taken on the flow behavior by a suitable choice of materials in a particularly simple and advantageous manner.
  • the adhesion of the fluid to the current conductor can be improved in a particularly advantageous manner.
  • suitable fluidisable materials may in particular comprise substances which are solid at room temperature, such as, for example, powders or ionic substances
  • binder materials in particular polymers, such as polyethylene, polypropylene or other in particular thermoplastic
  • Polymers which may or may also be fluid at a fluidizing temperature or in a range of the latter.
  • Embedding the fluidizable material in a binder material may in particular mean that the fluidisable material is at least partially surrounded by the binder material or adheres to it.
  • the fluidizable material may be formed as a coating of the current conductor.
  • a coating is particularly simple and can be applied to the current collector by conventional methods, such as lamination, so that producing an energy store in this embodiment can be particularly simple.
  • a coating in particular a good and surface contact between the current collector and the fluidizable material can be prepared, so that when the occurrence of unwanted temperature peaks quickly and safely the fluidizable material can be liquid, especially in the cell space can pass, and so on can cause thermal stabilization.
  • Amount of fluidizable material for thermal stabilization present can be.
  • Suitable layer thicknesses are in particular dependent on the energy store used and the size or geometry of the current conductor, wherein the coating thickness can essentially depend on the mass of the fluidizable material used.
  • Particularly suitable fluidisable materials that can be used particularly advantageously as a coating include polyethylene and polypropylene or other thermoplastic polymers, as already explained above.
  • the fluidisable material can form a container arranged on the current collector, in which a chemically inert fluid is arranged.
  • the fluidizable material can thus serve only as a casing or as an enclosure, which has or encloses a material that can enter the cell space and thus effect a thermal stabilization.
  • the fluidizable material will fluidize when a limit value of the temperature of the Stromableiters and thus the fluidization temperature of the fluidizable material is reached, and thus released the content.
  • Particularly advantageously usable as a container are fluidisable materials, such as polyethylene or polypropylene or other thermoplastic materials, for example as described above.
  • the container as a
  • Plastic bag to be formed which is mounted on the current conductor.
  • a particularly free choice of fluids flowing into the cell space can be selected.
  • the substance arranged in the container can already be fluid or flow-shaped at room temperature or operating temperature of the current conductor, or only at elevated temperature, which may be the same or lower or possibly higher than the fluidization temperature of the container, fluid or can form a fluid.
  • the term fluid with respect to the substance arranged in the container thus relates in particular to its state at the temperature of the fluidizing of the container or the desired activation temperature of the fluid.
  • the container can completely or partially surround the fluid.
  • Such a container can adhere to the current conductor in various ways.
  • Non-limiting examples include, for example, mechanical bonding to a bonding agent, such as a bonding agent Bracket or a plurality of brackets, the provision of a bonding agent
  • Adhesion promoters such as carboxylic acid modified or
  • Anhydride-modified polyolefins between the container and the current collector or arranged on the underside of the container connecting means.
  • Anhydride-modified polyolefins between the container and the current collector or arranged on the underside of the container connecting means.
  • arranged fluid comprise an ionic liquid, an oil or a powder.
  • ionic liquid an oil or a powder.
  • Such substances can be particularly easily filled into a container, and can also safely cause a thermal stabilization, as they easily get into the cell space and so an electrochemical
  • Suitable ionic liquids include, purely by way of example, 1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (BMIM Otf) having a melting point of 16 ° C. or 1-butyl-1-methylpyrrolidinium-bis (trifluoromethylsulfonyl) -imide (BMPyrr NTf2) having a melting point of -18 ° C, whereas examples of an oil may include, in particular, high melting or high boiling oils, such as silicone oils or paraffin oils, such as paraffin oils containing chlorine.
  • Suitable powders further include, for example, silica,
  • the fluids are Alumina or titania.
  • the fluids are alumina or titania.
  • the fluids are alumina or titania.
  • the fluid which is arranged in the container can also correspond to the fluidizable material of the container
  • Operating temperature of the energy storage is fixed, or which significantly changes its viscosity at elevated temperature, moves away from the current collector, and then is no longer available for thermal stabilization.
  • the fluid arranged in the container is also a fluidizable substance which is above the
  • Operating temperature of the current collector fluidized it can, as stated above, be dispensed with the provision of the container.
  • at least one fluid polymerizable monomer can be arranged in the container.
  • a substantially fluid monomer can reach the interior of the cell space and polymerize there, for example, by the resulting heat.
  • Reaction inertia against components within the cell space and in particular to the electrochemical reaction of the energy storage can take part.
  • fluid polymerizable monomers include, for example, styrene, divinylbenzene or acrylates.
  • Stromableiter be provided at least one guide for guiding a fluid into the interior of the cell space.
  • the guide device can serve, for example, to direct the fluidizable material and / or the fluid arranged in a container into the interior of the cell space.
  • the fluid can for example be directed or guided to an opening of the cell space.
  • the at least one guide device can be configured in particular as a guide rail.
  • a guide such as a
  • Guide rail can be made of a plastic or metal be, wherein the guide should also be fixed above the fluidization temperature of the fluidizable material.
  • the fluidizable material may be present together with at least one flame-retardant substance.
  • the electrochemical reaction can be prevented, and thus a further thermal runaway be prevented, but it can also be responded to that possibly even negative consequences, such as in particular flame formation has occurred.
  • the flame formation can be suppressed, so that even when reaching very high temperatures, flame formation is reduced or prevented, which offers a further safety advantage.
  • Substances can be used, for example, in the chemically inert and in the
  • Suitable examples of flame retardant substances include, for example, phosphorus compounds such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of the embodiment of Figure 1 in
  • Fig. 3 is a schematic representation of the embodiment of Figure 1 in
  • Fig. 4 is a schematic representation of the embodiment of Figure 1 in
  • Fig. 5a is a schematic representation of the embodiment of Figure 1 in
  • FIG. 5b shows the embodiment according to FIG. 5a in a side view offset by 90 °;
  • Fig. 6 is a schematic representation of the embodiment of Figure 1 in a further embodiment
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a further embodiment of an energy store according to the invention.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a further embodiment of an energy store according to the invention.
  • FIG. 9 is a further schematic representation of the embodiment of FIG.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a further embodiment of an energy store according to the invention.
  • Fig. 1 1 is a schematic representation of another embodiment of an energy storage device according to the invention.
  • Fig. 12 is a schematic representation of an embodiment of the
  • FIG. 1 shows an embodiment of an electrochemical energy store according to the invention.
  • an energy store can be used, for example, as a battery for especially portable computers,
  • Such an electrochemical energy store may in particular be a lithium-ion battery.
  • it may comprise a cell space 1, in which at least one anode, at least one cathode and an electrolyte arranged between the anode and the cathode is arranged.
  • a separator can be arranged between anode and cathode.
  • the cell space 1 according to FIG. 1 can, for example, be designed as a cell winding in a manner known per se and be open approximately at its side areas.
  • the cell space 1 may be at least partially surrounded by a housing, for example, or may optionally extend into a region outside the cell space 1 surrounding a housing.
  • an anode of a lithium-sulfur battery may, in particular, be an electrode which is made entirely of lithium or at least partially comprises lithium.
  • an anode in the context of the present invention may be understood to mean an electrode which, in particular, can reversibly intercalate lithium ions.
  • a cathode may, for example, sulfur or sulfur-containing
  • Composites as active material, a conduction improver such as carbon black, and a binder when the energy storage is about a lithium-sulfur battery As separators known from the conventional lithium-ion technology separators, such as Celgard, can be used and as the electrolyte may further conductive salts such as LiPF 6 or bis (trifluoromethyl) sulfonimide in ethers, such as 1, 2-dimethoxyethane or 1, 3-dioxolane, or find in carbonated solvents use.
  • At least one current conductor 2 connected to the at least one anode and at least one current conductor 3 connected to the at least one cathode for picking up electrical energy are provided.
  • the current conductors 2, 3 may be, for example, metallic sheets, such as copper.
  • a fluidizable material 5 is arranged on at least one current conductor 2, 3, preferably on a plurality of or on all current conductors 2, 3, between which and the interior of the cell space 1 a fluidic connection is provided.
  • the fluidisable material 5 can be arranged in particular completely outside the cell space 1.
  • the fluidisable material 5 can fluidize at a temperature which is at a defined limit value, wherein the limit value lies within a defined distance above an operating temperature of the at least one current conductor 2, 3.
  • the fluidisable material 5 may fluidize at a temperature or form a fluid which is in a range of greater than or equal to 100 ° C to less than or equal to 200 ° C, in particular in a range of greater than or equal to 100 ° C to less than or equal to 160 ° C is.
  • the fluidisable material 5 forms a container 4 arranged on the current collector 2, 3.
  • four containers 4 are provided, which are connected to the two current conductors 2, 3 to distribute.
  • the containers 4 is a chemically inert fluid. 6
  • the fluid 6 arranged in the container 4 or in the containers 4 may comprise or be an ionic liquid, an oil or a powder.
  • the fluid 6 arranged in the container 4 or in the containers 4 can be solid at room temperature or at an operating temperature, in particular of the current collector 2, 3, and form a fluid only at a defined limit value, or even at room temperature or at an operating temperature in particular Stromableiters 2, 3 form a fluid.
  • at least one fluid polymerizable monomer can be arranged in the container 4 or in the containers 4.
  • At least one flame-retardant substance may be provided.
  • FIG. 1 Furthermore, guiding devices are shown in FIG. 1 which, for example, guide or guide the fluid arranged in the containers 4 into the interior of the cell space 1.
  • four guide rails 1 1 are provided which, by means of a suitable alignment, can guide the fluid into the interior of the cell space 1, for example by guiding it to a corresponding opening.
  • the fluid will flow downwards through the gravitational force and be directed through the baffles into the cell space 1.
  • Cell space 1 is, as may be dispensed with in other cases, on guide devices 1 1, if necessary.
  • FIG. 2 shows a side view of the current conductor 2, 3, on which a container 4 is arranged.
  • the container 4 by a between the container 4 and the current collector 2, 3 arranged
  • Adhesion promoter 7 may have improved adhesion.
  • an adhesive element or
  • FIG. 3 An example of this embodiment is shown in FIG. 3 it can be seen that the container 4 can be fastened to the current conductor 2, 3 by approximately two, in particular U-shaped, clamps 8.
  • the container 4 can be fastened to the current conductor 2, 3 by approximately two, in particular U-shaped, clamps 8.
  • Clamps 8 can be pushed, for example, from one side to the current collector 2, 3, so that they embrace the current collector 2, 3 together with a part of the container 4 and the container 4 so fasten to the current collector 2, 3 or clamp.
  • Connecting means is shown in FIG. According to Figure 4, the container 4 by the introduction of a connecting means, such as a connecting pin 12, from above through one or a plurality of edge regions of the container 4 in or to the current collector 2, 3 are attached.
  • a connecting means such as a connecting pin 12
  • the connecting means or the connecting pin can be designed screw or nail-like. Another example of a mechanical connection between the container
  • FIGS. 5a and 5b Connection means is shown in FIGS. 5a and 5b, wherein FIGS. 5a and 5b show side views offset by 90 ° in each case onto a current conductor 2, 3 of an energy store according to the invention.
  • the container 4 attached to a plug-on body 13 which is pushed onto the current collector 2, 3 and the latter engages.
  • the plug-on body 13, the current conductor 2, 3 completely encompass, as shown in Figure 5b, or for example, be configured U-shaped and partially embrace the current conductor.
  • a plug-on body 14 is fixed by the provision of mechanical connection means, such as connecting pins 15, as described above, as described with reference to Figure 4 and shown in Figure 6.
  • FIG. 7 shows a further embodiment.
  • the fluidisable material 5 is formed as a coating 9 of the current collector 2, 3.
  • the coating 9, for example, comprise only the fluidizable material and be applied as by lamination.
  • FIG. 10 A corresponding embodiment according to FIG. 7 with a guide device is shown in FIG.
  • FIG. 10 it can be seen that locally limited and mutually separate coatings 9 of the fluidizable material 5 are provided.
  • a guide plate 11 is again shown as a guide on the current conductors 2, 3.
  • FIGS. 8 and 9 wherein FIG. 9 shows a side view of the current conductor 2, 3, the fluidisable material 5 is embedded in a binder material 10 or is present in a matrix of a binder material 10.
  • FIG. 11 A corresponding embodiment according to FIG. 8, 9 with a guide device is shown in FIG. 11. It can be seen in FIG. 11 that locally delimited and mutually separate regions of binder material 10 with embedded fluidizable material 5 are provided. Below the individual areas, in turn, in each case a baffle 1 1 is shown as a guide on the current conductors 2, 3.
  • FIG. 12 shows a further embodiment of the energy store according to the invention. In this embodiment, the current conductors 2, 3 are configured extended so that they can protrude from a housing 16. As a result, in particular the cell winding together with current conductors 2, 3 or the fluidisable material 5 can be protected and also a problem-free
  • Tapping of electrical energy to the current conductors 2, 3 be possible.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, umfassend einen Zellraum (1), in dem wenigstens eine Anode, wenigstens eine Kathode und ein zwischen Anode und Kathode angeordneter Elektrolyt angeordnet ist, wobei wenigstens ein mit der wenigstens einen Anode verbundener Stromableiter (2) und wenigstens ein mit der wenigstens einen Kathode verbundener Stromableiter (3) zum Abgreifen elektrischer Energie vorgesehen ist, und wobei an wenigstens einem Stromableiter (2, 3) ein fluidisierbares Material (5)angeordnet ist, zwischen dem und dem Inneren des Zellraums (1) eine fluidische Verbindung vorgesehen ist, und welches bei einer Temperatur fluidisiert, die bei einem definierten Grenzwert liegt, wobei der Grenzwert in einem definierten Abstand oberhalb einer Betriebstemperatur des wenigstens einen Stromableiters (2, 3) liegt. Bei einem derartigen Energiespeicher kann ein thermisches Durchgehen besonders effizient verhindert werden, wobei keine signifikanten Umbauten eines herkömmlichen Energiespeichers notwendig sind.

Description

Beschreibung Titel
Elektrochemischer Energiespeicher
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrochemischen Energiespeicher, wie insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie.
Stand der Technik
Für Lithium-Ionen-Batterien, wie beispielsweise für Lithium-Schwefel-Batterien, als Energiespeicher ist es bekannt, dass diese sehr hohe Energieinhalte besitzen. Die ist für Anwendungen mit hohem Leistungsbedarf vorteilhaft, bedingt jedoch, dass es im Falle einer Havarie, beispielsweise, zu einem thermischen Durchgehen (thermal runanway) kommen kann. Ein derartiges Ereignis kann beispielsweise dann auftreten, wenn innerhalb der Zelle die Temperatur so hoch ist, dass interne exotherme Reaktionen die Bildung von Wärme weiter beschleunigen. Dies kann zu einem gefährlichen Zustand der Batterie führen. Die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien kann besonders bei Elektrofahrzeugen eine Rolle spielen, die besonders hohe Kapazitäten und damit hohe
Energiedichten besitzen, was zu einer hohen, im Falle eines Unfalls
möglicherweise frei werdenden, Energie führen könnte. Um dieser Gefährdung zu begegnen ist es bisher bekannt, robuste Gehäuse, Sicherheitsventile, spezielle Separatoren, oder flammhemmende Additive im Elektrolyt vorzusehen.
Aus dem Dokument DE 10 2008 008 483 A1 , beispielsweise, ist ein Festpolymer- Elektrolytwerkstoff für eine elektrochemische Batterievorrichtung bekannt.
Gemäß dieser Druckschrift soll einem thermischen Durchgehen begegnet werden, indem der Festpolymer-Elektrolytwerkstoff wenigstens ein Polymer mit einer mikroporösen Struktur und ein Metallsalz aufweist. Dabei ist wenigstens in einem Teil der mikroporösen Struktur eine flüssigstoffartige Lithium- Salzkomponente angeordnet. Gemäß dieser Druckschrift soll einem thermischen Durchgehen somit durch das Vorsehen eines besonders ausgestalteten
Elektrolyten begegnet werden. Gleiches gilt für das Dokument US 2009/0104523 A1. Auch in diesem Dokument ist ein Polymerelektrolyt beschrieben, der einem thermischen Durchgehen entgegenwirken soll. Dazu umfasst ein derartiger Polymerelektrolyt ein lineares Blockcopolymer, welches durch einen Block aus einer Lithium-Ionen-leitfähigen Schicht und einen weiteren Block mit einem bestimmten elastischen Modul gekennzeichnet ist.
Aus dem Dokument DE 10 2009 051 216 A1 ist weiterhin ein elektrochemischer Energiespeicher und ein Verfahren zur thermischen Stabilisierung eines elektrochemischen Energiespeichers, insbesondere eines Lithium-Ionen- Akkumulators, bekannt. Ein derartiger elektrochemischer Energiespeicher weist wenigstens eine galvanische Zelle auf, die eine Komponente oder eine
Einrichtung enthält, die bei wenigstens lokaler Überschreitung einer
Grenztemperatur im Inneren der galvanischen Zelle eine zumindest zeitweilige Reduktion der Wärmeproduktion im Inneren der galvanischen Zelle und/oder zumindest zeitweilig eine Erhöhung der Wärmeabgabe dieser Zelle an ihre
Umgebung bewirkt. Dies kann beispielsweise realisiert werden durch das Anordnen einer die bestimmungsgemäße Zellreaktion störenden Substanz innerhalb der galvanischen Zelle.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elektrochemischer
Energiespeicher, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, umfassend einen Zellraum, in dem wenigstens eine Anode, wenigstens eine Kathode und ein zwischen Anode und Kathode angeordneter Elektrolyt angeordnet ist, wobei wenigstens ein mit der wenigstens einen Anode verbundener Stromableiter und wenigstens ein mit der wenigstens einen Kathode verbundener Stromableiter zum Abgreifen elektrischer Energie vorgesehen ist, und wobei an wenigstens einem Stromableiter ein fluidisierbares Material angeordnet ist, wobei zwischen dem fluidisierbaren Material und dem Inneren des Zellraums eine fluidische Verbindung vorgesehen ist, wobei das fluidisierbre Material bei einer Temperatur fluidisiert, die bei einem definierten Grenzwert liegt, wobei der Grenzwert in einem definierten Abstand oberhalb einer Betriebstemperatur von wenigstens einem der Stromableiter liegt.
Unter einer Lithium-Ionen-Batterie kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine zumindest teilweise auf Lithium basierende Batterie verstanden werden, welche bei dem elektrochemischen Prozess ihres Ladebeziehungsweise Entladezyklus Lithium beziehungsweise Lithium-Ionen verwendet. Beispielhaft kann als Lithium-Ionen-Batterie eine Lithium-Schwefel-
Batterie genannt werden. Ferner kann unter dem Begriff Batterie insbesondere eine Primärzelle wie auch eine Sekundärzelle, also insbesondere ein wieder aufladbarer Akkumulator verstanden werden. Weiterhin kann unter einem Zellraum im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein vorteilhafterweise zumindest teilweise gegenüber der äußeren Umgebung abgeschlossener Bereich einer insbesondere galvanischen Zelle verstanden werden. In anderen Worten kann in dem Zellraum insbesondere die eigentliche elektrochemische Reaktion des Energiespeichers ablaufen.
Beispielsweise kann unter einem Zellraum das Innere beziehungsweise die aktiven Bereiche eines Zellwickels verstanden werden.
Weiterhin kann unter einem Stromableiter insbesondere ein mit wenigstens einer Elektrode verbundenes elektrisch leitfähiges Element verstanden werden, welches beispielsweise vom Inneren des Zellraums in einen Bereich außerhalb des Zellraums und gegebenenfalls in einen Bereich außerhalb eines den Zellraum umgebenden Gehäuses verlaufen kann, und somit insbesondere zum Abgreifen elektrischer Energie des Energiespeichers dienen kann.
Ein fluidisierbares Material kann ferner im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Material beziehungsweise eine Substanz sein, die
insbesondere bei Raumtemperatur oder der Betriebstemperatur des
Energiespeichers beziehungsweise des Stromableiters fest sein kann, jedoch insbesondere temperaturgesteuert ein Fluid ausbilden kann. Beispielsweise kann ein derartiges Material beziehungsweise eine derartige Substanz einen geeigneten Schmelzpunkt, etwa bei zumindest teilweise kristallinen Polymeren, oder Glaspunkt, etwa bei vollständig amorphen Polymeren, aufweisen, oberhalb denen das Material ein Fluid ausbilden beziehungsweise flüssig werden kann. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann die Fluidisierungstemperatur, also beispielsweise der Schmelzpunkt oder der Glaspunkt, insbesondere in einem Bereich oberhalb der Betriebstemperatur des Energiespeichers beziehungsweise des Stromableiters liegen. Somit kann das fluidisierbare Material beispielsweise bei der Betriebstemperatur fest sein und bei einem definierten Grenzwert fluidisieren beziehungsweise ein Fluid ausbilden. Ein Fluid kann dabei insbesondere eine Substanz sein, die fließförmig sein kann.
Ein erfindungsgemäßer Energiespeicher kann insbesondere ermöglichen, beispielsweise auch hohe Energieinhalte, wie sie etwa in einer Lithium-Ionen- Batterie durch das Vorsehen hoch energetischer Materialien auftreten, zu jeder Zeit sicher handhaben zu können. Bei derartigen Energiespeichern kann es beispielsweise bei erhöhten Temperaturen etwa aufgrund von exothermen
Reaktionen der hoch energetischen Substanzen zu einem thermischen
Durchgehen und weiter zu einem Entzünden der Batterie kommen, wenn keine geeigneten Gegenmaßnahmen erfolgen. Derartige Gegenmaßnahmen können bei einem erfindungsgemäßen Energiespeicher im Falle einer Erwärmung der Zelle beziehungsweise eines Kurzschlusses in besonders vorteilhafter Weise insbesondere durch ein schnelles Unterbinden der elektrochemischen
Reaktionen realisiert werden.
Dies kann erfindungsgemäß bei einem vorbeschriebenen Energierspeicher dadurch erreicht werden, dass an wenigstens einem Stromableiter ein fluidisierbares Material angeordnet ist, zwischen dem und dem Inneren des Zellraums eine fluidische Verbindung vorgesehen ist, und welches bei einer Temperatur fluidisiert und demnach flüssig beziehungsweise fließfähig wird, die bei einem definierten Grenzwert liegt, wobei der Grenzwert in einem definierten Abstand oberhalb einer Betriebstemperatur des wenigstens einen Stromableiters liegt.
Im Detail kann erfindungsgemäß ausgenutzt werden, dass bei einem
Energiespeicher, wie beispielsweise einer Lithium-Ionen-Batterie, die
Stromableiter zu den heißesten Positionen gehören, welche ferner besonders schnell erhitzt werden. Daher eignen sich die Stromableiter zur Detektion von Temperaturspitzen beziehungsweise ist eine erhöhte Temperatur, die
beispielsweise ein bevorstehendes thermisches Durchgehen anzeigen kann, an einem Stromableiter besonders gut ermittelbar. Erfindungsgemäß kann an wenigstens einem Stromableiter ein fluidisierbares Material angeordnet sein, zwischen dem und dem Inneren des Zellraums zumindest bei einer
Fluidisierungstemperatur des fluidisierbaren Materials eine fluidische Verbindung ausgebildet ist. Die Verbindung kann beispielsweise als etwa seitliche Öffnung des Zellraums hin zu den Stromableitern, beziehungsweise zu einem Bereich der Stromableiter außerhalb des Zellraums, ausgestaltet sein. Dadurch hat das fluidisierbare Material einen freien Zugang zu dem Inneren des Zellraums und kann durch das Fluidisieren des fluidisierbaren Materials in Reaktion auf eine definierte erhöhte Temperatur im weiteren eine thermische Stabilisierung des Energiespeichers ermöglichen, wie dies später im Detail erläutert wird. Hierzu liegt der Fluidisierungspunkt des fluidisierbaren Materials, wie etwa der
Schmelzpunkt oder der Glaspunkt, insbesondere bei einer Temperatur, die bei einem definierten Grenzwert liegt. Dieser Grenzwert kann in einem definierten geeigneten Abstand oberhalb einer Betriebstemperatur des wenigstens einen Stromableiters liegen. In anderen Worten ist der Fluidisierungspunkt
beziehungsweise die Fluidisierungstemperatur des fluidisierbaren Materials derart gewählt, dass dieses bei einem normalen, gewollten Betrieb des
Energiespeichers und der damit im Inneren des Energiespeichers erzeugten üblichen Wärme, fest ist, beziehungsweise noch kein Fluid ausbildet. Erst, wenn ein definierter Grenzwert der Temperatur des Stromableiters erreicht wird, der in einem geeigneten Abstand von der Betriebstemperatur liegt, wird das
fluidisierbare Material fluidisieren und somit eine thermische Stabilisierung des Energiespeichers bewirken. Der genaue Grenzwert beziehungsweise die exakte Fluidisierungstemperatur des fluidisierbaren Materials kann dabei in geeigneter Weise in Abhängigkeit des gewählten Energiespeichers beziehungsweise des Anwendungsbereichs des Energiespeichers gewählt werden. Dadurch kann in geeigneter weise eine thermische Stabilisierung durch ein Fluidisieren des fluidisierbaren Materials erst dann erfolgen, wenn sichergestellt ist, dass ein thermisches Durchgehen erfolgen würde beziehungsweise sicher bevorsteht, wobei ein geeigneter Temperaturüberhang beziehungsweise Temperaturpuffer vorteilhaft sein kann. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten, diese Aufgabe der thermischen Stabilisierung des Energiespeichers zu erfüllen, wie dies im Folgenden erläutert wird. Grundsätzlich wird durch das Fluidisieren des fluidisierbaren Materials ermöglicht, dass ein insbesondere chemisch inertes Material in den Zellraum gelangt und dort die in dem Inneren des Zellraums ablaufende elektrochemische
Reaktion abschwächt oder ganz verhindert, wodurch die entstehende
Temperatur gesenkt wird und ein thermisches Durchgehen verhindert werden kann. Beispielsweise kann das fluidisierbare Material in fluidem Zustand selbst in den Zellraum fließen und so beispielsweise einen Stofffluss oder lonenfluss unterbinden, was die elektrochemische Reaktion zum Erliegen bringen kann.
Ein thermisches Stabilisieren kann dabei insbesondere eine Maßnahme bedeuten, welche ein Zerstören oder eine andersartige negative Beeinflussung des Energiespeichers, insbesondere durch ein thermisches Durchgehen, verhindern, reduzieren oder einschränken kann. Weiterhin kann aus einem thermischen Stabilisieren das Verhindern negativer Folgen von
Temperaturspitzen verstanden werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung kann das fluidisierbare Material bei einer Temperatur fluidisieren, die in einem Bereich von größer oder gleich 100 °C bis kleiner oder gleich 200°C, insbesondere in einem Bereich von größer oder gleich 100°C bis kleiner oder gleich 160 °C, liegt. In dieser Ausgestaltung kann besonders sichergestellt werden, dass insbesondere für Lithium-Ionen-Batterien ein Fluidisieren des fluidisierbaren Materials und damit ein Auslösen der thermischen Stabilisierung während eines normalen Betreibens des
Energiespeichers nicht erfolgt, was ein besonders verlässliches Arbeiten des Energiespeichers bewirken kann. Darüber hinaus ist die Fluidisierungstemperatur niedrig genug, um schon bei einem ersten sicheren Anzeichen eines thermischen Durchgehens eine thermische Stabilisierung in die Wege leiten zu können, so dass auch das thermische Stabilisieren besonders sicher und verlässlich möglich ist. Somit kann in dieser Ausgestaltung besonders sichergestellt werden, dass der Energiespeicher bei einem normalen Betreiben sicher und verlässlich arbeitet, bei einem thermischen Durchgehen jedoch die Gefahr für die Umwelt sicher reduziert werden kann. Darüber hinaus sind eine Vielzahl an Materialien bekannt, die als fluidisierbare Materialien im Sinne dieser Ausgestaltung beziehungsweise in diesem Temperaturbereich Verwendung finden können. Daher kann ein Energiespeicher in dieser Ausgestaltung ferner besonders kostengünstig herstellbar sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das fluidisierbare Material außerhalb des Zellraums angeordnet sein. Insbesondere kann das fluidisierbare
Material vollständig außerhalb des Zellraums angeordnet sein. In dieser
Ausgestaltung kann das fluidisierbare Material somit derart angeordnet werden, dass eine hierdurch bedingte Beeinflussung der elektrochemischen Vorgänge im Inneren des Energiespeichers beziehungsweise in dem Zellraum sicher vermieden werden kann. Beispielsweise werden weder die Eigenschaften der
Elektroden noch die des Elektrolyten negativ beeinflusst. Weiterhin kann der Energiespeicher in herkömmlicher Weise ausgestaltet werden, ohne signifikante Umbauten zu erfordern, was auch in dieser Ausgestaltung ein besonders kostengünstiges Herstellen des Energiespeichers ermöglicht. Ein Anordnen außerhalb des Zellraums kann dabei insbesondere bedeuten, dass das fluidisierbare Material von dem Inneren des Zellraums, wie beispielsweise von den Elektroden, dem Elektrolyt oder dem Separator, durch ein geeignetes Gehäuse zumindest teilweise getrennt sein kann, wobei eine fluidische
Verbindung zwischen dem fluidisierbaren Material und dem Inneren des
Zellraums vorhanden sein sollte. Weiterhin kann ein Anordnen außerhalb des
Zellraums grundsätzlich eine lokale Beabstandung von dem aktiven Bereich der Zelle, wie etwa von dem aktiven Bereich eines Zellwickels, bedeuten.
Somit ist zu erkennen, dass in dieser Ausgestaltung als weiterer Vorteil bewirkt werden kann, dass das fluidisierbare Material, beispielsweise wenn ein entsprechendes, den Zellwickel und die Stromableiter umgebendes Gehäuse geöffnet wird, sichtbar und analysierbar sein kann. Dadurch kann zu jeder zeit sichergestellt werden, dass das fluidisierbare Material keinen alterungsbedingten Effekten unterlegen ist, so dass ein sicheres Arbeiten des fluidisierbaren
Materials jederzeit vorliegt beziehungsweise überprüfbar sein kann. Weiterhin kann das fluidisierbare Material gegebenenfalls auf einfache Weise ausgetauscht werden, um so den Energiespeicher an ein anderes Anwendungsgebiet anpassen zu können, indem die Fluidisierungstemperatur des fluidisierbaren Materials angepasst werden kann. Daher ist in dieser Ausgestaltung eine besonders große Anwendungsvielfalt des Energiespeichers möglich. Als weiterer
Vorteil ist zu erkennen, dass das fluidisierbare Material nicht den elektrochemischen Prozessen während eines normalen Arbeitens des
Energiespeichers ausgesetzt ist. Dadurch kann das fluidisierbare Material besonders langlebig sein, was den Energiespeicher auch nach einem längeren Gebrauch noch besonders sicher machen kann.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das fluidisierbare Material eine ionische Flüssigkeit oder ein Polymer umfassen. In dieser Ausgestaltung kann das fluidisierbare Material selbst bereits chemisch inert sein und somit selbst in das Innere des Zellraums gelangen, um so beispielsweise die im Inneren des Zellraums ablaufende exotherme elektrochemischen Reaktion zu unterbinden.
Dadurch kann eine derartige Reaktion beziehungsweise ein für eine derartige Reaktion notwendiger Stoff- und/oder lonentransport im Inneren des Zellraums beziehungsweise in der galvanischen Zell zumindest teilweise beziehungsweise zumindest lokal unterdrückt, begrenzt oder ganz verhindert werden. Dadurch kann das Freisetzen weiterer Hitze verhindert werden, was ein thermisches stabilisieren des Energiespeichers bedingt. In dieser Ausgestaltung kann somit das fluidisierbare Material in ausreichender Menge auf dem Stromableiter angeordnet sein, um den Energiespeicher thermisch stabilisieren zu können. Die genaue Masse beziehungsweise Menge des fluidisierbaren Materials kann der Fachmann dabei problemlos in Abhängigkeit der genauen Ausgestaltung des
Energiespeichers, wie insbesondere der Zellgröße beziehungsweise
Zellgeometrie, wählen. Rein beispielhaft kann die gewählte Menge
beziehungsweise Masse des fluidisierbaren Materials kleiner gleich der Menge beziehungsweise Masse des Elektrolyten sein. Beispiele für geeignete ionische Flüssigkeiten umfassen beispielsweise 1 ,2,3-Trimethylimidazolium-methyl-sulfat, welches einen Schmelzpunkt von 1 13°C aufweist. Beispiele für geeignete Polymere umfassen beispielsweise Thermoplaste. Konkret können rein beispielhaft Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyacrylate oder
Polyvinylidenfluorid-Hexafluoropropylen (PVDF-HFP) oder ähnliche
insbesondere chemisch inerte Substanzen Verwendung finden. Grundsätzlich lässt sich die Fluidisierungstemperatur bei Polymeren in für den Fachmann verständlicher Weise über das Molekulargewicht und/oder die Kristallinität steuern.
Chemisch inert kann dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung, insbesondere eine Reaktionsträgheit beziehungsweise Inaktivität gegenüber innerhalb des Zellraums und insbesondere an der elektrochemischen Reaktion des
Energiespeichers teilnehmenden Komponenten, bevorzugt unter den im Inneren des Zellraums möglichen Bedingungen bedeuten. Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das fluidisierbare Material eingebettet in ein Bindermaterial vorliegen. In dieser Ausgestaltung kann durch eine geeignete Wahl an Materialien in besonders einfacher und vorteilhafter Weise Einfluss auf das Fließverhalten genommen werden. Weiterhin kann in dieser Ausgestaltung in besonders vorteilhafter Weise das Haftungsvermögen des Fluids an dem Stromableiter verbessert werden. Beispielsweise kann die
Mischung durch Laminieren aufgebracht werden. Geeignete fluidisierbare Materialien können in dieser Ausgestaltung insbesondere bei Raumtemperatur feste Substanzen umfassen, wie beispielsweise Pulver oder ionische
Flüssigkeiten, wohingegen geeignete Bindermaterialien insbesondere Polymere, wie etwa Polyethylen, Polypropylen oder weitere insbesondere thermoplastische
Polymere umfassen können, die bei einer Fluidisierungstemperatur oder in einem Bereich der letzteren ebenfalls fluid sein können beziehungsweise werden. Ein Einbetten des fluidiserbaren Materials in ein Bindermaterial kann dabei insbesondere bedeuten, dass das fluidisierbare Material zumindest teilweise von dem Bindermaterial umgeben ist beziehungsweise an diesem haftet.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das fluidisierbare Material als Beschichtung des Stromableiters ausgebildet sein. Eine Beschichtung ist besonders einfach und mit herkömmlichen Verfahren, wie etwa Laminieren, auf den Stromableiter aufbringbar, so dass ein Herstellen eines Energiespeichers in dieser Ausgestaltung besonders einfach sein kann. Darüber hinaus kann durch eine Beschichtung insbesondere ein guter und flächiger Kontakt zwischen dem Stromableiter und dem fluidisierbaren Material hergestellt werden, so dass bei dem Auftreten von ungewünschten Temperaturspitzen schnell und sicher das fluidisierbare Material flüssig werden kann, insbesondere in dem Zellraum gelangen kann, und so ein thermisches Stabilisieren bewirken kann. Weiterhin kann durch eine Variation der Schichtdicke der Beschichtung oder deren
Ausdehnung auf besonders einfache Weise das vorhandene fluidisierbare Material beziehungsweise seine Menge an den entsprechenden Energiespeicher angepasst werden, so dass sichergestellt werden kann, dass eine ausreichende
Menge an fluidisierbarem Material für ein thermisches Stabilisieren vorhanden sein kann. Geeignete Schichtdicken sind insbeosndere abhängig von dem verwendeten Energiespeicher und der Größe beziehungsweise Geometrie des Stromableiters, wobei die Beschichtungsdicke im Wesentlichen von der verwendeten Masse des fluidisierbaren Materials abhängen kann. Besonders geeignete fluidisierbare Materialien, die besonders vorteilhaft als Beschichtung verwendet werden können, umfassen Polyethylen und Polypropylen oder weitere, thermoplastische Polymere, wie vorstehend bereits ausgeführt.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das fluidisierbare Material ein auf dem Stromableiter angeordnetes Behältnis bilden, in dem ein chemisch inertes Fluid angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung kann das fluidisierbare Material somit lediglich als Hülle beziehungsweise als Einhausung dienen, welche ein Material aufweist beziehungsweise umschließt, dass in den Zellraum gelangen und so ein thermisches Stabilisieren bewirken kann. In dieser Ausgestaltung wird somit das fluidisierbare Material fluidisieren, wenn ein Grenzwert der Temperatur des Stromableiters und somit die Fluidisierungstemperatur des fluidisierbaren Materials erreicht ist, und somit den Inhalt freigegeben. Besonders vorteilhaft als ein Behältnis verwendbar sind fluidisierbare Materialien, wie etwa Polyethylen oder Polypropylen oder weitere thermoplastische Materialien, etwa wie vorstehend beschrieben. Beispielsweise kann das Behältnis als ein
Kunststoff säckchen ausgebildet sein, welches auf dem Stromableiter befestigt ist. In dieser Ausgestaltung kann eine besonders freie Wahl an in den Zellraum einfließenden Fluiden gewählt werden. Dabei ist ersichtlich, dass die in dem Behältnis angeordnete Substanz schon bei Raumtemperatur beziehungsweise Betriebstemperatur des Stromableiters fluide beziehungsweise fließförmig sein kann, oder erst bei erhöhter Temperatur, welche gleich oder niedriger oder gegebenenfalls auch höher als die Fluidisierungstemperatur des Behältnisses sein kann, fluide werden kann beziehungsweise ein Fluid ausbilden kann. Der Begriff Fluid mit Bezug auf die in dem Behältnis angeordnete Substanz bezieht sich somit insbesondere auf ihren Zustand bei der Temperatur des Fluidisierens des Behältnisses oder der gewünschten Aktivierungstemperatur des Fluids. Weiterhin kann das Behältnis das Fluid vollständig oder teilweise umgeben.
Weiterhin kann ein derartiges Behältnis auf verschiedenste Weise auf dem Stromableiter haften. Nicht beschränkende Beispiele umfassen beispielsweise ein mechanisches Verbinden mit einem Verbindungsmittel, wie etwa einer Klammer oder einer Mehrzahl an Klammern, das Vorsehen eines
Haftungsvermittlers, wie beispielsweise carbonsäuremodifizierte oder
anhydridmodifizierte Polyolefine, zwischen dem Behältnis und dem Stromableiter oder eines an der Unterseite des Behältnisses angeordneten Verbindungsmittels. In Abhängigkeit des für das Behältnis verwendeten Materials kann bereits das
Material des Behältnisses an sich ausreichende Haftungseigenschaften aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das in dem Behältnis
angeordnete Fluid eine ionische Flüssigkeit, ein Öl oder ein Pulver umfassen. Derartige Substanzen können besonders einfach in ein Behältnis gefüllt werden, und können ferner sicher ein thermisches Stabilisieren bewirken, da sie auf einfache Weise in den Zellraum gelangen und so eine elektrochemische
Reaktion durch ihre chemische Inertheit reduzieren oder unterbinden können. Beispiele für geeignete ionische Flüssigkeiten umfassen rein beispielhaft 1 -Butyl- 3-methyl-imidazolium-trifluormethansulfonat (BMIM Otf) mit einem Schmelzpunkt von 16°C oder 1 -Butyl-1 -methyl-pyrrolidinium-bis-(trifluormethylsulfonyl)-imid (BMPyrr NTf2) mit einem Schmelzpunkt von -18°C, wohingegen Beispiele für ein Öl insbesondere hochschmelzende beziehungsweise hochsiedende Öle, wie etwa Silikonöle oder Paraffinöle, etwa chlorhaltige Paraffinöle, umfassen können. Geeignete Pulver umfassen weiterhin beispielsweise Siliziumdioxid,
Aluminiumoxid oder Titanoxid. Beispielsweise können auch die Fluide
beziehungsweise kann auch das Fluid, das in dem Behältnis angeordnet ist, einen zu dem fluidisierbaren Material des Behälters entsprechenden
Fluidisierungspunkt aufweisen. Dadurch kann selbst bei einem Beschädigen des Behältnisses verhindert werden, dass das Fluid, insbesondere wenn es ein schmelzbares Fluid ist, welches bei Raumtemperatur oder der
Betriebstemperatur des Energiespeichers fest ist, oder welches seine Viskosität bei erhöhter Temperatur signifikant verändert, sich von dem Stromableiter wegbewegt, und dann nicht mehr für ein thermisches Stabilisieren zur Verfügung steht. Für den rein beispielhaften Fall, dass das in dem Behältnis angeordnete Fluid ebenfalls eine fluidisierbare Substanz ist, die oberhalb der
Betriebstemperatur des Stromableiters fluidisiert, kann dabei, wie vorstehend ausgeführt, auch auf das Vorsehen des Behältnisses verzichtet werden. Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann in dem Behältnis wenigstens ein fluides polymerisierbares Monomer angeordnet sein. In dieser Ausgestaltung kann somit ein im Wesentlichen fluides Monomer in das Innere des Zellraums gelangen und dort etwa durch die entstandene Hitze polymerisieren. Durch einen Polymerisationsschritt unmittelbar im Inneren des Zellraums kann ein Stofffluss beziehungsweise ein lonenfluss besonders wirksam reduziert und damit ein thermisches Durchgehen besonders sicher verhindert werden. In dieser
Ausgestaltung ist dem Fachmann ersichtlich, dass chemisch inert Sinne der vorliegenden Erfindung, wie bereits beschrieben, insbesondere eine
Reaktionsträgheit gegenüber innerhalb des Zellraums und insbesondere an der elektrochemischen Reaktion des Energiespeichers teilnehmenden Komponenten bedeuten kann. Eine Reaktion des Monomeren untereinander, gegebenenfalls zusätzlich zu einem etwa notwendigen Polymerisationskatalysator, ist im Sinne der Erfindung von dem Begriff chemisch inert umfasst. Beispiele für fluide polymerisierbare Monomere umfassen beispielsweise Styrol, Divinylbenzol oder Acrylate.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann auf wenigstens einem
Stromableiter wenigstens eine Leiteinrichtung zum Führen eines Fluids in das Innere des Zellraums vorgesehen sein. Die Leiteinrichtung kann dabei beispielsweise dazu dienen, dass fluidisierbare Material und/oder das in einem Behältnis angeordnete Fluid in das Innere des Zellraums zu leiten. Dazu kann das Fluid beispielsweise gezielt zu einer Öffnung des Zellraums geleitet beziehungsweise geführt werden. In dieser Ausgestaltung kann besonders sicher realisiert werden, dass das Fluid in das Innere des Zellraums gelangt, um so ein thermisches Stabilisieren zu bewirken. Ein Verlust an Fluid durch ein Fließen an eine unbeabsichtigte Stelle etwa außerhalb des Zellraums kann so vermieden werden. Dabei kann die wenigstens eine Leiteinrichtung insbesondere als Leitschiene ausgestaltet sein. Diese kann beispielsweise einstückig mit dem Stromableiter ausgestaltet sein oder aber durch geeignete Befestigungsmittel oder etwa durch Kleben auf dem Stromableiter befestigt sein. Dies ist eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung, um ein sicheres Führen des Fluids in das Innere des Zellraums zu bewirken. Eine Leiteinrichtung wie beispielsweise eine
Leitschiene kann dabei etwa aus einem Kunststoff oder aus Metall ausgestaltet sein, wobei die Leiteinrichtung auch oberhalb der Fluidisierungstemperatur des fluidisierbaren Materials fest sein sollte.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das fluidisierbare Material zusammen mit wenigstens einer flammhemmenden Substanz vorliegen. In dieser Ausgestaltung kann somit nicht nur die elektrochemische Reaktion unterbunden werden, und so ein weiteres thermisches Durchgehen verhindert werden, sondern es kann vielmehr auch darauf reagiert werden, dass gegebenenfalls schon negative Folgen, wie insbesondere Flammenbildung, erfolgt ist. Weiterhin kann die Flammenbildung unterdrückt werden, so dass selbst bei dem Erreichen von sehr hohen Temperaturen eine Flammenbildung reduziert oder verhindert wird, was einen weiteren Sicherheitsvorteil bietet. Die flammhemmenden
Substanzen können beispielsweise in dem chemisch inerten und in dem
Behältnis angeordneten Fluid fein verteilt vorliegen. Geeignete Beispiele für flammhemmende Substanzen umfassen beispielsweise Phosphorverbindungen, wie etwa Trimethylphosphat, Triethylphosphat.
Zeichnungen und Beispiele
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die
Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Energiespeichers;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Ausführungsform aus Figur 1 in
einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Ausführungsform aus Figur 1 in
einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Ausführungsform aus Figur 1 in
einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig. 5a eine schematische Darstellung der Ausführungsform aus Figur 1 in
einem weiteren Ausführungsbeispiel; Fig. 5b die Ausführungsform gemäß Figur 5a in einer um 90° versetzten Seitenansicht;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Ausführungsform aus Figur 1 in einem weiteren Ausführungsbeispiel
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeichers;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeichers;
Fig. 9 eine weitere schematische Darstellung der Ausführungsform aus Figur
8;
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeichers;
Fig. 1 1 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeichers; und
Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des
Energiespeichers mit einem Gehäuse.
In Figur 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers gezeigt. Ein derartiger Energiespeicher kann beispielsweise Verwendung finden als Batterie für insbesondere tragbare Computer,
Mobiltelefone und andere Consumeranwendungen. Weitere Anwendungsgebiete umfassen beispielsweise Elektrowerkzeuge, Gartenwerkzeuge sowie elektrisch angetriebene Fahrzeuge, beispielsweise Hybrid-, oder Plug-in-Hybridfahrezuge oder vollständig elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
Ein derartiger elektrochemischer Energiespeicher kann insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie sein. Er kann dabei einen Zellraum 1 umfassen, in dem wenigstens eine Anode, wenigstens eine Kathode und ein zwischen Anode und Kathode angeordneter Elektrolyt angeordnet ist. Ferner kann zwischen Anode und Kathode ein Separator angeordnet sein. Der Zellraum 1 gemäß Figur 1 kann beispielsweise in an sich bekannter Weise als Zellwickel ausgestaltet und etwa an seinen Seitenbereichen geöffnet sein. Weiterhin kann der Zellraum 1 etwa durch ein Gehäuse zumindest teilweise umgeben sein beziehungsweise kann gegebenenfalls in einen Bereich außerhalb des Zellraums 1 ein diesen umgebendes Gehäuses verlaufen. Eine Anode einer Lithium-Schwefel-Batterie kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere an Elektrode sein, die vollständig aus Lithium ausgebildet ist, oder die zumindest teilweise Lithium umfasst. Weiterhin kann unter einer Anode im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Elektrode verstanden werden, die insbesondere reversibel Lithium-Ionen interkalieren kann. Eine Kathode kann beispielsweise Schwefel oder schwefelhaltige
Komposite als Aktivmaterial, einen Leitungsverbesserer, wie etwa Ruß, und einen Binder umfassen, wenn der Energiespeicher etwa eine Lithium-Schwefel- Batterie ist. Als Separatoren können aus der konventionellen Lithium-Ionen- Technik bekannte Separatoren, wie beispielsweise Celgard, verwendet werden und als Elektrolyt können weiterhin Leitsalze wie LiPF6 oder Li- bis(trifluormethyl)sulfonimid in Ethern, wie beispielsweise 1 ,2-Dimethoxyethan oder 1 ,3-Dioxolan, oder in carbonathaltigen Lösungsmitteln Verwendung finden.
Es ist ferner wenigstens ein mit der wenigstens einen Anode verbundener Stromableiter 2 und wenigstens ein mit der wenigstens einen Kathode verbundener Stromableiter 3 zum Abgreifen elektrischer Energie vorgesehen. Die Stromableiter 2, 3 können beispielsweise metallische Bleche sein, wie etwa aus Kupfer. Dabei ist an wenigstens einem Stromableiter 2, 3, vorzugsweise an mehreren oder an sämtlichen Stromableitern 2, 3, ein fluidisierbares Material 5 angeordnet, zwischen dem und dem Inneren des Zellraums 1 eine fluidische Verbindung vorgesehen ist. Vorzugsweise kann das das fluidisierbare Material 5 insbesondere vollständig außerhalb des Zellraums 1 angeordnet sein. Dabei kann das fluidisierbare Material 5 bei einer Temperatur fluidisieren, die bei einem definierten Grenzwert liegt, wobei der Grenzwert in einem definierten Abstand oberhalb einer Betriebstemperatur des wenigstens einen Stromableiters 2, 3 liegt. Beispielsweise kann das fluidisierbare Material 5 bei einer Temperatur fluidisieren beziehungsweise ein Fluid ausbilden, die in einem Bereich von größer oder gleich 100 °C bis kleiner oder gleich 200°C, insbesondere in einem Bereich von größer oder gleich 100°C bis kleiner oder gleich 160 °C liegt.
In der Ausgestaltung gemäß Figur 1 bildet das fluidisierbare Material 5 ein auf dem Stromableiter 2, 3 angeordnetes Behältnis 4. Im Detail sind gemäß Figur 1 vier Behältnisse 4 vorgesehen, welche sich auf die beiden Stromableiter 2, 3 verteilen. In den Behältnissen 4 ist dabei ein chemisch inertes Fluid 6
angeordnet, welches bei einem Fluidisieren des fluidisierbaren Materials 5 in den Zellraum 1 gelangen kann und so eine thermische Stabilisierung durchführen kann.
Beispielsweise kann das in dem Behältnis 4 oder in den Behältnissen 4 angeordnete Fluid 6 eine ionische Flüssigkeit, ein Öl oder ein Pulver umfassen oder sein. Dabei kann das in dem Behältnis 4 oder in den Behältnissen 4 angeordnete Fluid 6 bei Raumtemperatur oder bei einer Betriebstemperatur insbesondere des Stromableiters 2, 3 fest sein und erst bei einem definierten Grenzwert ein Fluid ausbilden, oder aber schon bei Raumtemperatur oder bei einer Betriebstemperatur insbesondere des Stromableiters 2, 3 ein Fluid ausbilden. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Behältnis 4 oder in den Behältnissen 4 wenigstens ein fluides polymerisierbares Monomer angeordnet sein.
Darüber hinaus, kann, um nicht nur ein thermisches Durchgehen sondern auch dessen Folgen zu reduzieren oder ganz zu verhindern, beispielsweise in dem Behältnis 4 oder in den Behältnissen 4, wenigstens eine flammhemmende Substanz vorgesehen sein.
Weiterhin sind in Figur 1 Leiteinrichtungen gezeigt, welche beispielsweise das in den Behältnissen 4 angeordnete Fluid in das Innere des Zellraums 1 leiten beziehungsweise führen. Gemäß Figur 1 sind vier Leitschienen 1 1 vorgesehen, welche durch eine geeignete Ausrichtung das Fluid in das Innere des Zellraums 1 , beispielsweise durch ein Führen zu einer entsprechenden Öffnung, führen können. Im Detail wird das Fluid durch die Erdanziehungskraft nach unten fließen und durch die Leitbleche in den Zellraum 1 geleitet. Dabei ist für den Fachmann ersichtlich, dass für den beispielhaften Fall etwa, wenn der Energiespeicher um 90° gedreht angeordnet ist, und ein Stromableiter 2, 3 sich oberhalb des
Zellraums 1 befindet, wie auch in anderen Fällen auf Leiteinrichtungen 1 1 gegebenenfalls verzichtet werden kann.
In Figur 2 ist eine Seitenansicht auf den Stromableiter 2, 3 gezeigt, auf dem ein Behältnis 4 angeordnet ist. In Figur 2 ist zu erkennen, dass das Behältnis 4 durch ein zwischen dem Behältnis 4 und dem Stromableiter 2, 3 angeordneten
Haftungsvermittler 7 ein verbessertes Haftungsvermögen aufweisen kann.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Haftelement beziehungsweise
Befestigungsmittel vorgesehen sein, welches etwa eine mechanische
Verbindung zwischen dem Behältnis 4 und dem Stromableiter 2, 3 herstellen oder verbessern kann.
Ein Beispiel für diese Ausgestaltung ist in Figur 3 gezeigt. In Figur 3 ist ersichtlich, dass das Behältnis 4 etwa durch zwei insbesondere U-förmig ausgestaltete Klammern 8 an dem Stromableiter 2, 3 befestigt sein kann. Die
Klammern 8 können beispielsweise von einer Seite auf den Stromableiter 2, 3 geschoben werden, so dass sie den Stromableiter 2, 3 zusammen mit einem Teil des Behältnisses 4 umgreifen und das Behältnis 4 so an dem Stromableiter 2, 3 befestigen beziehungsweise festklemmen.
Ein weiteres Beispiel für eine mechanische Verbindung zwischen dem Behältnis 4 und dem Stromableiter 2, 3 beziehungsweise für eine Verbindung zwischen dem Behältnis 4 und dem Stromableiter 2, 3 durch ein mechanisches
Verbindungsmittel ist in Figur 4 gezeigt. Gemäß Figur 4 kann das Behältnis 4 durch das Einbringen eines Verbindungsmittels, wie eines Verbindungsstiftes 12, von oben durch einen oder eine Mehrzahl an Randbereichen des Behältnisses 4 in oder an den Stromableiter 2, 3 befestigt werden. Im Detail kann das
Verbindungsmittel oberhalb des Behältnisses und/oder unterhalb des
Stromableiters 2, 3 verbogen werden oder auf andere, dem Fachmann bekannte Weise eine mechanische Verbindung zwischen dem Behältnis 4 und dem
Stromableiter 2, 3 bereitstellen. Beispielsweise kann das Verbindungsmittel beziehungsweise der Verbindungsstift schrauben- oder nagelartig ausgestaltet sein. Ein weiteres Beispiel für eine mechanische Verbindung zwischen dem Behältnis
4 und dem Stromableiter 2, 3 beziehungsweise für eine Verbindung zwischen dem Behältnis 4 und dem Stromableiter 2, 3 durch ein mechanisches
Verbindungsmittel ist in Figuren 5a und 5b gezeigt, wobei Figuren 5a und 5b jeweils um 90° versetzte Seitenansichten auf einen Stromableiter 2, 3 eines erfindungsgemäßen Energiespeichers zeigen. Gemäß den Figuren 5a und 5b ist das Behältnis 4 an einem Aufsteckkörper 13 befestigt, der auf den Stromableiter 2, 3 aufschiebbar ist und letzteren umgreift. Dabei kann der Aufsteckkörper 13 den Stromableiter 2, 3 vollständig umgreifen, wie dies in Figur 5b gezeigt ist, oder beispielsweise U-förmig ausgestaltet sein und den Stromableiter teilweise umgreifen.
Insbesondere für letztere Ausgestaltung kann es von Vorteil sein, wenn ein Aufsteckkörper 14 durch das Vorsehen von mechanischen Verbindungsmitteln, wie etwa Verbindungsstiften 15, wie oben beschrieben, befestigt ist, wie dies entsprechend mit Bezug auf Figur 4 beschrieben und in Figur 6 gezeigt ist.
In Figur 7 ist eine weitere Ausgestaltung gezeigt. Gemäß Figur 7 ist das fluidisierbare Material 5 als Beschichtung 9 des Stromableiters 2, 3 ausgebildet. Dabei kann die Beschichtung 9 beispielsweise nur das fluidisierbare Material umfassen und etwa durch Laminieren aufgebracht sein.
Eine entsprechende Ausgestaltung gemäß Figur 7 mit einer Leiteinrichtung ist in der Figur 10 gezeigt. In Figur 10 ist zu erkennen, dass lokal begrenzte und voneinander getrennte Beschichtungen 9 des fluidisierbaren Materials 5 vorgesehen sind. Unterhalb der einzelnen Beschichtungen 9 ist wiederum jeweils ein Leitblech 1 1 als Leiteinrichtung auf den Stromableitern 2, 3 gezeigt.
In einer weiteren Ausgestaltung, die in den Figuren 8 und 9 gezeigt ist, wobei die Figur 9 eine Seitenansicht auf den Stromableiter 2, 3 zeigt, ist das fluidisierbare Material 5 eingebettet in ein Bindermaterial 10 beziehungsweise liegt in einer Matrix aus einem Bindermaterial 10 vor.
Eine entsprechende Ausgestaltung gemäß Figur 8, 9 mit einer Leiteinrichtung ist in der Figur 1 1 gezeigt. In Figur 1 1 ist zu erkennen, das lokal begrenzte und voneinander getrennte Bereiche von Bindermaterial 10 mit eingebettetem fluidisierbaren Material 5 vorgesehen sind. Unterhalb der einzelnen Bereiche ist wiederum jeweils ein Leitblech 1 1 als Leiteinrichtung auf den Stromableitern 2, 3 gezeigt. Die Figur 12 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiespeichers. In dieser Ausgestaltung sind die Stromableiter 2, 3 verlängert ausgestaltet, so dass sie aus einem Gehäuse 16 vorstehen können. Dadurch kann insbesondere der Zellwickel mitsamt Stromableitern 2, 3 beziehungsweise dem fluidisierbaren Material 5 geschützt werden und ferner ein problemloses
Abgreifen elektrischer Energie an den Stromableitern 2, 3 möglich sein. Dabei kann das Material der Stromableiter 2, 3 außerhalb des Gehäuses ein anderes oder das gleich sein, wie das der Stromableiter 2, 3 innerhalb des Gehäuses.

Claims

Ansprüche
Elektrochemischer Energiespeicher, insbesondere Lithium-Ionen-Batterie, umfassend einen Zellraum (1 ), in dem wenigstens eine Anode, wenigstens eine Kathode und ein zwischen Anode und Kathode angeordneter Elektrolyt angeordnet ist, wobei wenigstens ein mit der wenigstens einen Anode verbundener Stromableiter (2) und wenigstens ein mit der wenigstens einen Kathode verbundener Stromableiter (3) zum Abgreifen elektrischer Energie vorgesehen ist, und wobei an wenigstens einem Stromableiter (2, 3) ein fluidisierbares Material (5) angeordnet ist, wobei zwischen dem
fluidisierbaren Material (5) und dem Inneren des Zellraums (1 ) eine fluidische Verbindung vorgesehen ist, und wobei das fluidisierbare Material (5) bei einer Temperatur fluidisiert, die bei einem definierten Grenzwert liegt, wobei der Grenzwert in einem definierten Abstand oberhalb einer
Betriebstemperatur von wenigstens einem der Stromableiter (2, 3) liegt.
Energiespeicher nach Anspruch 1 , wobei das fluidisierbare Material (5) bei einer Temperatur fluidisiert, die in einem Bereich von größer oder gleich 100°C bis kleiner oder gleich 200°C liegt.
Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das
fluidisierbare Material (5) außerhalb des Zellraums (1 ) angeordnet ist.
Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das fluidisierbare Material (5) eine ionische Flüssigkeit oder ein Polymer umfasst.
Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das fluidisierbare Material (5) eingebettet in ein Bindermaterial (10) vorliegt. 6. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das fluidisierbare Material (5) als Beschichtung (9) des Stromableiters (2, 3) ausgebildet ist.
7. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das fluidisierbare Material (5) ein auf dem Stromableiter (2, 3) angeordnetes Behältnis (4) bildet, in dem ein chemisch inertes Fluid (6) angeordnet ist.
8. Energiespeicher nach Anspruch 7, wobei das Behältnis (4) durch einen
Haftvermittler (7) oder durch ein mechanisches Befestigungsmittel an dem Stromableiter (2, 3) befestigt ist.
9. Energiespeicher nach Anspruch 7 oder 8, wobei das in dem Behältnis (4) angeordnete Fluid (6) eine ionische Flüssigkeit, ein Öl oder ein Pulver umfasst.
10. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei in dem Behältnis (4) wenigstens ein fluides polymerisierbares Monomer angeordnet ist.
1 1 . Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei auf wenigstens einem Stromableiter (2, 3) wenigstens eine Leiteinrichtung zum Führen eines Fluids in das Innere des Zellraums (1 ) vorgesehen ist.
12. Energiespeicher nach Anspruch 1 1 , wobei die wenigstens eine
Leiteinrichtung als Leitschiene (1 1 ) ausgestaltet ist.
13. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das
fluidisierbare Material (5) zusammen mit wenigstens einer
flammhemmenden Substanz vorliegt.
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