WO2023174659A1

WO2023174659A1 - Batteriezelle mit berstmembran

Info

Publication number: WO2023174659A1
Application number: PCT/EP2023/054466
Authority: WO
Inventors: Robin Ruecker; Alexander Rheinfeld; Andreas Schleicher; Patrick Osswald
Original assignee: Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date: 2022-03-16
Filing date: 2023-02-22
Publication date: 2023-09-21
Also published as: DE102022106076A1; CN118743095A

Abstract

Es wird eine Batteriezelle (1) angegeben, umfassend: - ein Batteriezellgehäuse (1) mit einer Berstmembran (5), - eine in dem Batteriezellgehäuse (10) angeordnete Elektrodeneinheit (2), - ein im Bereich der Berstmembran (5) angeordnetes entzündbares Material (6), das dazu eingerichtet ist, bei einer Überhitzung des Batteriezellgehäuses (10) und/oder der Batteriezelle (1) zu zünden und auf diese Weise die Berstmembran (5) zu öffnen.

Description

Batteriezelle mit Berstmembran

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle mit einem Batteriezellgehäuse, das eine Berstmembran aufweist, insbesondere eine Batteriezelle für eine Hochvolt-Batterie.

In elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen wie Elektrofahrzeugen, Hybrid- oder Plug-In- Hybridfahrzeugen werden Hochvolt-Batterien eingesetzt, die typischerweise ein oder mehrere Batteriemodule mit jeweils mehreren Batteriezellen aufweisen. Aufgrund der erzielbaren hohen Energiedichte werden in Kraftfahrzeugen insbesondere Lithiumionen-Batteriezellen eingesetzt. Hier und im Folgenden wird der Begriff „Lithiumionen-Batteriezelle“ synonym für alle im Stand der Technik gebräuchlichen Bezeichnungen für Lithium enthaltende galvanische Elemente und Zellen verwendet, wie beispielsweise Lithium-Batterie, Lithium-Zelle, Lithiumionen-Zelle, Lithium-Polymer-Zelle und Lithiumionen-Akkumulator. Insbesondere sind wieder aufladbare Batterien (Sekundärbatterien) inbegriffen. Auch werden die Begriffe „Batterie“ und „elektrochemische Zelle“ synonym zum Begriff „Lithiumionen-Batterie“ genutzt. Die Lithiumionen-Batteriezelle kann auch eine Festkörperbatterie sein, beispielsweise eine keramische oder polymerbasierte Festkörperbatterie.

Im Falle eines mechanischen Aufpralls auf die Batteriezelle, der beispielsweise eine Deformation und/oder das Eindringen eines spitzen Gegenstands in die Batteriezelle bewirkt, oder bei einer Überladung der Batteriezelle kann das Risiko einer Überhitzung der Batteriezelle bestehen. Durch exotherme Elektrodenreaktionen, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses der Elektroden, kann es zu einem thermischen Durchgehen (thermal runaway) der Batteriezelle kommen. Bei hohen Temperaturen kann es insbesondere zu einem Verdampfen des in der Batteriezelle enthalten Elektrolyten kommen, wodurch in der Batteriezelle ein kritischer Überdruck entsteht. In einem Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen kann das thermische Durchgehen einer Batteriezelle zu einer Ausbreitung der Überhitzung auf die benachbarten Batteriezellen führen, so dass ein Risiko der Schädigung des gesamten Batteriemoduls oder sogar der gesamten Hochvoltbatterie bestehen kann, wenn dies nicht durch geeignete Sicherheitsmaßnahmen verhindert wird.

In der Druckschrift DE 102015 014 343 A1 wird ein Zellhalter für eine Batteriezelle beschrieben, der an einer Gehäuseoberfläche eine Öffnung mit einer Berstmembran zum Überdruckabbau aufweist. Eine derartige Berstmembran ist dazu vorgesehen, das durch Verdampfung des Elektrolyten entstehende Gas abzuleiten und auf diese Weise den Überdruck in der Batteriezelle abzubauen, ohne dass benachbarte Batteriezellen geschädigt werden.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Batteriezelle mit einer Berstmembran anzugeben, das sich insbesondere durch ein zuverlässiges Öffnen der Berstmembran bei einem kritischen Zustand der Batteriezelle auszeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Batteriezelle gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Batteriezelle ein Batteriezellgehäuse mit einer Berstmembran auf. Das Batteriezellgehäuse kann beispielsweise ein prismatisches Batteriezellgehäuse sein. Alternativ kann das Batteriezellgehäuse ein zylindrisches Batteriezellgehäuse sein, insbesondere kann die Batteriezelle eine Rundzelle sein. Die Berstmembran ist als Gasauslass für den Fall vorgesehen, dass sich die Batteriezelle in einem kritischen Zustand hinsichtlich Druck und/oder Temperatur befindet. Die Berstmembran kann beispielsweise ein Bereich des Batteriezellgehäuse sein, in dem das Material des Batteriezellgehäuses gedünnt ist, oder in dem ein Material eingesetzt ist, dass bei einem vorgegebenen Druck berstet. Die Batteriezelle umfasst weiterhin mindestens eine Elektrodeneinheit, die beispielsweise als Elektrodenwickel (Jelly Roll) oder Elektrodenstapel ausgebildet ist. Die Batteriezelle kann insbesondere eine Lithiumionen-Batteriezelle sein.

Bei der Batteriezelle ist im Bereich der Berstmembran ein entzündbares Material angeordnet, das dazu eingerichtet ist, bei einer Überhitzung des Batteriezellgehäuses und/oder der Batteriezelle zu zünden und auf diese Weise die Berstmembran zu öffnen. Das entzündbare Material kann insbesondere dazu vorgesehen sein, beim Überschreiten einer kritischen Temperatur des Batteriezellgehäuse zu zünden, sodass die Berstmembran zuverlässig geöffnet wird.

Durch das auf diese Weise erreichte Öffnen der Berstmembran kann in einem kritischen Zustand der Batteriezelle Elektrolytgas aus der Batteriezelle entweichen und so verhindert werden, dass sich ein Überdruck in der Batteriezelle aufbaut. Da das Entweichen des Elektrolytgases eine endotherme Reaktion ist, kann dadurch die Zelltemperatur verringert werden. Außerdem vergrößert sich der Innenwiderstand der Batteriezelle durch das Entweichen des Elektrolyten. Auf diese Weise vermindert sich das Risiko eines thermischen Durchgehens der Batteriezelle. Bei einer in einem Batteriemodul angeordneten Batteriezelle wird so das Risiko vermindert, dass sich der kritische Zustand einer Batteriezelle auf benachbarte Zellen des Batteriemoduls ausbreitet.

Die Erfindung beruht insbesondere auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen: Eine Berstmembran eines Batteriezellgehäuse ist typischerweise dazu vorgesehen, beim Überschreiten eines kritischen Drucks in der Batteriezelle zu bersten. Eine vergleichsweise fragile Auslegung der Berstmembran kann einerseits zwar die Sicherheit erhöhen, dass die Berstmembran bei einem kritischen Zustand der Batteriezelle tatsächlich berstet. Andererseits darf der kritische Druck, bei dem die Berstmembran berstet, nicht zu niedrig sein, damit nicht das Risiko besteht, dass die Berstmembran bereits bei der Herstellung der Batteriezelle oder unter herkömmlichen Betriebsbedingungen berstet. Außerdem soll die Berstmembran eine ausreichende Abdichtung des Zellgehäuses gegenüber Gasen, insbesondere Sauerstoff, oder Feuchtigkeit gewährleisten. Eine vergleichsweise steife und dichte Auslegung der Berstmembran würde andererseits das Risiko erhöhen, dass die Berstmembran erst bei einem Druck in der Batteriezelle berstet, beim dem Batteriezelle schon in einem sehr kritischen Zustand ist, der möglicherweise ein thermisches Durchgehen der Zelle zur Folge hat. Bei herkömmlichen Berstmembranen kann das Problem bestehen, dass der kritische Druck, bei dem die Berstmembran berstet, aufgrund von Fertigungstoleranzen nur mit einer Genauigkeit von etwa ± 2 bar eingestellt werden kann. Durch das entzündbare Material, das bei der hierin beschrieben Batteriezelle im Bereich der Berstmembran angeordnet ist, wird erreicht, dass die Berstmembran bei einer kritischen Temperatur, bei der das entzündbare Material zündet, zum Bersten gebracht wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass Gase, insbesondere das Gas eines bereits zumindest teilweise verdampften Elektrolyten, bereits bei Erreichen der kritischen Temperatur aus dem Batteriezellgehäuse entweichen können. Der Aufbau eines Überdrucks in der Zelle wird auf diese Weise verhindert. Mit anderen Worten erfolgt ein temperaturgetriggertes Öffnen der Berstmembran bereits bevor sich der Innendruck in der Batteriezelle signifikant erhöht. Dadurch wird das Risiko eines thermischen Durchgehens der Batteriezelle vermindert und so die Sicherheit erhöht.

Gemäß einer Ausführungsform ist das entzündbare Material mit mindestens einer Zündschnur verbunden, die an das Batteriezellgehäuse gekoppelt ist. Die mindestens eine Zündschnur grenzt beispielsweise direkt an das Batteriezellgehäuse an und/oder ist an dem Batteriezellgehäuse befestigt. Die Zündschnur ist insbesondere dazu eingerichtet, beim Überschreiten einer kritischen Temperatur des Batteriezellgehäuses zu zünden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das entzündbare Material gezündet wird, wenn die Temperatur des Batteriezellgehäuses die kritische Temperatur überschreitet. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn in einem Batteriemodul eine neben der Batteriezelle angeordnete weitere Batteriezelle eine kritische Temperatur überschreitet, beispielsweise wenn die weitere Batteriezelle thermisch durchgeht. Auf diese Weise wird verhindert, dass bei einem thermischen Durchgehen (thermal runaway) einer Batteriezelle in einem Batteriemodul auch benachbarte Batteriezellen thermisch durchgehen. Die Sicherheit des Batteriemoduls wird auf diese Weise erhöht.

Es ist möglich, dass das entzündbare Material mit mehreren Zündschnüren verbunden ist, die an verschiedenen Stellen an das Batteriezellgehäuse angrenzen. Beispielsweise können bei einem prismatischen Batteriezellgehäuse mehrere Zündschnüre an mehreren Seitenflächen angeordnet sein. Vorzugsweise ist an jeder Seitenfläche des Batteriezellgehäuses jeweils mindestens eine Zündschnur angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Überhitzung einer der Seitenflächen die jeweilige Zündschnur zündet. In einem Batteriemodul ist vorzugsweise zumindest an jeder Seitenfläche der Batteriezelle, die an eine benachbarte Batteriezelle angrenzt, eine Zündschnur angeordnet.

Die kritische Temperatur, bei der die Zündschnur zündet, beträgt insbesondere zwischen einschließlich 90 °C und einschließlich 120 °C. Bevorzugt beträgt die kritische Temperatur nicht mehr als 100 °C, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 90 °C und einschließlich 100 °C. Durch ein Zünden des entzündbaren Materials und das dadurch bedingte Öffnen der Berstmembran in diesem Temperaturbereich können vorteilhaft Reaktionen gestoppt werden, die einem thermischen Durchgehen der Batteriezelle vorangehen, insbesondere ein Auflösen der Festkörper-Elektrolyt-Grenzfläche (SEI, Solid Electrolyte Interface) oder die Zersetzung des Elektrolyten. Auf diese Weise kann das Risiko eines thermischen Durchgehens der Batteriezelle vorteilhaft vermindert werden.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Zündschnur zumindest bereichsweise eine thermisch isolierende Ummantelung auf. Die thermisch isolierende Ummantelung ist beispielsweise eine Glasfaserummantelung. Die Zündschnur wird durch die thermisch isolierende Ummantelung insbesondere von der Elektrodeneinheit getrennt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Zündung der Zündschnur nicht zu einem Anzünden der Elektrodeneinheit führt.

Gemäß einer Ausführungsform enthält das entzündbare Material ein Gemisch, das Eisen(lll)- oxid und Aluminium enthält. Das Eisen(l I l)-oxid und das Aluminium liegen in dem Gemisch vorteilhaft als Pulver oder Granulat vor, das Gemisch ist insbesondere ein rieselfähiges Gemenge. Ein solches Gemisch ist unter der Bezeichnung „Thermit“ bekannt. Durch Zündung des Gemisches wird eine exotherme Reaktion in Gang gesetzt, bei der das Eisen(l I l)-oxid mit dem Aluminium unter Entwicklung starker Hitze zu Eisen und Aluminiumoxid reagiert (Thermitreaktion).

Das entzündbare Material ist in einem derartigen Abstand zur Berstmembran angeordnet, dass die Berstmembran durch die exotherme Reaktion geöffnet wird. Der Abstand zwischen dem entzündbaren Material und der Berstmembran beträgt insbesondere weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm oder sogar weniger als 3 mm.

Gemäß einer Ausführungsform ist das entzündbare Material durch ein thermisch isolierendes Material von der Elektrodeneinheit getrennt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Zündung des entzündbaren Materials nicht zu einem Anzünden der Elektrodeneinheit führt. Das thermisch isolierende Material weist beispielsweise Glas oder eine Keramik auf.

Die hierein beschriebene Batteriezelle kann insbesondere eine prismatische oder eine zylindrische Batteriezelle sein. Im Fall einer prismatischen Batteriezelle kann das Batteriezellgehäuse eine rechteckige Grundfläche aufweisen und im Wesentlichen quaderförmig sein. Prismatische Batteriezellen können vorteilhaft leicht gestapelt und zu einem Batteriemodul zusammengesetzt werden. Im Fall einer zylindrischen Batteriezelle, auch Rundzelle genannt, weist die Batteriezelle eine kreisförmige Grundfläche auf und ist im Wesentlichen zylinderförmig.

Das Batteriezellgehäuse kann beispielsweise eine Boden, eine oder mehrere Seitenwände und einen Deckel aufweisen. Die Berstmembran ist beispielsweise an dem Deckel des Batteriezellgehäuses angeordnet. Die elektrischen Anschlüsse der Batteriezelle sind zum Beispiel aus dem Deckel herausgeführt. Die Berstmembran kann beispielsweise zwischen den elektrischen Anschlüssen im Deckel des Batteriezellgehäuses angeordnet sein. Es werden weiterhin ein Batteriemodul mit mehreren der hierin beschriebenen Batteriezellen sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriemodul vorgeschlagen. Die hierin beschriebene Batteriezelle kann aufgrund der verbesserten Sicherheit vorteilhaft in einem Batteriemodul verwendet werden, das Traktionsbatterie in einem elektrisch angetrieben Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann.

Im Folgenden wird anhand der Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigen schematisch

Fig. 1A eine Schnittansicht parallel zur Längsseite einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 1 B eine Draufsicht auf die Batteriezelle der Fig. 1 A,

Fig. 1C eine Schnittansicht parallel zur Querseite der Batteriezelle der Fig. 1A,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen,

Fig. 3A bis 3C jeweils die Batteriezelle gemäß Fig. 1A zu verschiedenen Zeitpunkten im Fall einer Überhitzung des Batteriezellgehäuses.

Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.

In den Figuren 1A, 1B und 1C ist ein Ausführungsbeispiel einer Batteriezelle 1 in einem Schnitt parallel zur Längsseite, in einer Draufsicht und in einem Schnitt parallel zur Querseite dargestellt. Die Batteriezelle 1 weist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein prismatisches Batteriezellgehäuse 10 auf. Das Batteriezellgehäuse 10 weist bei dem Ausführungsbeispiel eine rechteckige Grundfläche auf und ist im Wesentlichen quaderförmig. Das Batteriezellgehäuse 10 bildet einen mechanisch festen Mantel für eine darin angeordnete Elektrodeneinheit 2 der Batteriezelle 1 aus. Die Elektrodeneinheit 2 kann beispielsweise als Elektrodenstapel oder Elektrodenwickel vorliegen. Das Batteriezellgehäuse 10 kann aus einem Metall wie zum Beispiel Aluminium oder Stahl gebildet sein. Es ist möglich, dass das Batteriezellgehäuse 10 zumindest bereichsweise eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweist. Das Batteriezellgehäuse 10 weist ein erstes Terminal 3 und ein zweites Terminal 4 auf, die beispielsweise an einem Deckel des Batteriezellgehäuses 10 angeordnet sind. Die Terminals 3, 4 sind zur elektrischen Kontaktierung der positiven und negativen Elektroden der Elektrodeneinheit 2 der Batteriezelle 10 vorgesehen. Die Terminals 3, 4 sind beispielsweise jeweils mittels elektrischer Anschlüsse 11 mit der Elektrodeneinheit 2 verbunden.

In der Figur 1 ist weiterhin eine an dem Deckel des Batteriezellgehäuses 10 angeordnete Berstmembran 5 zu sehen, die beispielsweise im Bereich zwischen den Terminals 3, 4 angeordnet ist. Die Berstmembran 5 hat eine Sicherheitsfunktion beim Betrieb der Batteriezelle 1. Ein in der Batteriezelle 1 enthaltener Elektrolyt kann beim Überschreiten einer kritischen Temperatur zumindest teilweise verdampfen. Insbesondere ist die Berstmembran 5 dazu vorgesehen, beim Überschreiten eines kritischen Drucks in der Batteriezelle 1 zu bersten, so das Gas und/oder Flüssigkeit aus der Batteriezelle 1 entweichen kann. Bei dem Gas und/oder der Flüssigkeit kann es sich insbesondere um den Elektrolyten der Batteriezelle 1 handeln. Die Berstmembran 5 weist beispielsweise Aluminium auf oder besteht daraus. Die Berstmembran 5 kann beispielsweise ein Bereich des Batteriezellgehäuses 10 sein, in dem das Material des Batteriezellgehäuses 10 gedünnt ist. Die Dicke der Berstmembran 5 beträgt vorzugsweise von einschließlich 100 pm bis einschließlich 300 pm.

In der Batteriezelle 1 ist im Bereich der Berstmembran 5 ein entzündbares Material 6 angeordnet. Das entzündbare Material 6 ist insbesondere ein Gemenge von mindestens zwei verschiedene Materialien, die stark exotherm miteinander reagieren können. Vorzugsweise ist das entzündbare Material ein Gemenge aus Eisenoxid und Aluminium, auch bekannt unter der Bezeichnung „Thermit“. Beim Entzünden wird eine stark exotherme Reaktion in Gang gesetzt, wobei durch die entstehende Hitze und/oder den entstehenden Druck die Berstmembran 5 geöffnet wird. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn das entzündbare Material 6 in einem geringen Abstand von der Berstmembran 5 angeordnet ist, beispielsweise in einem Abstand von weniger als 10 mm, weniger als 5 mm oder sogar weniger als 3 mm. Das entzündbare Material 6 ist durch ein thermisch isolierendes Material 8 von der Elektrodeneinheit 2 getrennt. Auf diese Weise wird das Risiko vermindert, dass beim Zünden des entzündbaren Materials 6 die Elektrodeneinheit 2 überhitzt oder in Brand gesetzt wird. Das thermische isolierende Material 8 kann beispielsweise Glas oder Keramik aufweisen.

Das Entzünden des entzündbaren Materials 6 kann mittels einer Zündschnur 7 erfolgen, die von dem entzündbaren Material 6 zum Batteriezellgehäuse 10 geführt ist und vorzugsweise am Batteriezellgehäuse 10 befestigt ist. Es ist möglich, dass das Batteriezellgehäuse 10 mehrere Zündschnüre 7 aufweist, beispielsweise jeweils eine Zündschnur 7 an den vier Seitenflächen des Batteriezellgehäuses 10. Vorzugsweise sind die Zündschnüre 7 sowohl von den Längsseiten als auch von den Querseiten des Batteriezellgehäuses zu dem entzündbaren Material 6 geführt. Die mindestens eine Zündschnur 7 weist vorzugsweise ein Material auf, das bei einer kritischen Temperatur im Bereich von etwa 90 °C bis 120 °C, beispielsweise bei etwa 100 °C, zündet. Die Zündschnur 7 kann durch eine Erhitzung des Batteriezellgehäuses 10 gezündet werden, wenn die Temperatur des Batteriezellgehäuses 10 die kritische Temperatur überschreitet. Die Zündschnur 7 ist von der Elektrodeneinheit 2 thermisch isoliert. Insbesondere kann die Zündschnur 7 zumindest bereichsweise eine thermische isolierende Ummantelung 9 aufweisen, die beispielweise Glas, Glasfasern oder Keramik aufweist. Auf diese Weise wird das Risiko vermindert, das durch das Zünden der Zündschnur 7 die Elektrodeneinheit 2 in Brand gesetzt wird.

In Figur 2 ist schematisch eine Draufsicht auf ein Batteriemodul 12 gezeigt, das mehrere Batteriezellen 1 , T aufweist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind hier beispielhaft zehn Batteriezellen 1 , T dargestellt, wobei die Anzahl der Batteriezellen 1 , T in dem Batteriemodul 12 aber keinen Einschränkungen unterliegt. Weiterhin ist es möglich, dass das Batteriemodul 12 anstelle der hier dargestellten prismatischen Batteriezellen 1 , T beispielsweise Rundzellen aufweist. In Figur 2 ist der Fall der Überhitzung einer Batteriezelle T dargestellt, beispielsweise durch einen Defekt dieser Batteriezelle T. Beispielsweise kann die überhitzte Batteriezelle T in einem Zustand des thermischen Durchgehens (thermal runaway) sein. Die überhitzte Batteriezelle T kann Wärme an benachbarte Batteriezellen 1 abgeben, wie durch die Pfeile T symbolisiert. In diesem Fall kann ohne geeigneten Gegenmaßnahmen das Risiko bestehen, dass die überhitzte Batteriezelle T so viel Wärme an die benachbarte Batteriezellen 1 abgibt, dass auch diese Batteriezellen 1 thermisch durchgehen und auf diese Weise eine Kettenreaktion in dem Batteriemodul 12 ausgelöst wird, bei der das gesamte Batteriemodul 12 geschädigt wird. Eine solche Kettenreaktion kann gemäß dem hierin vorgeschlagenen Prinzip vorteilhaft verhindert werden. Dies wird im Folgenden anhand der Figuren 3A bis 3C näher erläutert. In Figur 3A ist eine Batteriezelle 1 im Querschnitt gezeigt, die beispielsweise wie die Batteriezelle gemäß den Figuren 1A bis 1C ausgeführt ist. Wenn sich das Batteriezellgehäuse 10, an dem die mindestens eine Zündschnur 7 befestigt ist, in diesem Bereich auf eine kritische Temperatur erhitzt, wird die Zündschnur 7 gezündet. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn eine benachbarte Batteriezelle überhitzt oder sogar thermisch durchgeht.

Nach dem Abbrennen der Zündschnur 7 wird das entzündbare Material 6 gezündet (s. Figur 3B). Auf diese Weise wird eine Reaktion gestartet, bei der das entzündbare Material, beispielsweise ein Gemisch aus Eisenoxid und Aluminium (Thermit), exotherm reagiert. In Folge des bei der exothermen Reaktion im Bereich der Berstmembran 5 entstehenden Drucks und/oder der Wärme wird die Berstmembran 5 geöffnet (s. Figur 3C). Auf diese Weise wird erreicht, dass die Berstmembran 5 des Batteriezellgehäuses 10 schon dann geöffnet wird, wenn sich das Batteriezellgehäuse 10 stark erhitzt, insbesondere auf eine kritische Temperatur im Bereich von etwa 90 °C bis 120 °C. Die kritische Temperatur, bei der die Zündschnur 7 gezündet wird, kann insbesondere kleiner sein als die Temperatur, bei der die Batteriezelle 1 thermisch durchgeht. Die Temperatur, bei der die Batteriezelle 1 thermisch durchgeht, kann beispielsweise 150 °C oder mehr betragen. Durch das Öffnen der Berstmembran 5, wenn das Batteriezellgehäuse 10 eine kritische Temperatur erreicht hat, können bereits vor dem thermischen Durchgehen heiße Gase aus der Batteriezelle 1 entweichen. Auf diese Weise verringert sich die Temperatur in der Batteriezelle 1 und es vergrößert sich der Innenwiderstand der Batteriezelle 1 durch das Entweichen des Elektrolyten. Dadurch wird das Risiko eines thermischen Durchgehens der Batteriezelle 1 vermindert und so die Sicherheit erhöht.

Obwohl die Erfindung im Detail anhand von Ausführungsbeispielen illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Vielmehr können andere Variationen der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den durch die Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste

1 Battenezelle

T überhitzte Batteriezelle 2 Elektrodeneinheit

3 erstes Terminal

4 zweites Terminal

5 Berstmembran

6 entzündbares Material 7 Zündschnur

8 thermisch isolierendes Material

9 thermisch isolierende Ummantelung

10 Batteriezellgehäuse

11 elektrischer Anschluss 12 Batteriemodul

Claims

Patentansprüche

1. Batteriezelle (1), umfassend

- ein Batteriezellgehäuse (10) mit einer Berstmembran (5),

- eine in dem Batteriezellgehäuse (10) angeordnete Elektrodeneinheit (2),

- ein im Bereich der Berstmembran (5) angeordnetes entzündbares Material (6), das dazu eingerichtet ist, bei einer Überhitzung des Batteriezellgehäuses (10) und/oder der Batteriezelle (1) zu zünden und auf diese Weise die Berstmembran (5) zu öffnen.

2. Batteriezelle nach Anspruch 1 , wobei das entzündbare Material (6) mit mindestens einer Zündschnur (7) verbunden ist, die an das Batteriezellgehäuse (10) gekoppelt ist.

3. Batteriezelle nach Anspruch 2, wobei die Zündschnur (7) dazu eingerichtet ist, beim Überschreiten einer kritischen Temperatur des Batteriezellgehäuses (10) zu zünden.

4. Batteriezelle nach Anspruch 3, wobei die kritische Temperatur zwischen einschließlich 90 °C und einschließlich 120 °C beträgt.

5. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Zündschnur (7) zumindest bereichsweise eine thermisch isolierende Ummantelung (9) aufweist.

6. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das entzündbare Material (6) ein Gemisch umfassend Eisen(ll l-)oxid und Aluminium (Thermit) enthält.

7. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das entzündbare Material (6) in einem Abstand von nicht mehr als 10 mm von der Berstmembran (5) angeordnet ist.

8. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das entzündbare Material (6) durch ein thermisch isolierendes Material (8) von der Elektrodeneinheit (2) getrennt ist.

9. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batteriezelle (1) eine prismatische Batteriezelle oder eine Rundzelle ist.

10. Batteriemodul (12), umfassend mehrere Batteriezellen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.