[发明专利]用于电池电芯的安全元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种原电池，尤其是锂离子-电池电芯。

背景技术

锂离子-电池电芯用作具有电驱动装置的车辆的牵引用电池。多个锂离子-电池电芯被连接成一个电池模块。单个的锂离子-电池电芯包括至少一个电极，所述电极能够将锂离子(Li⁺)存储(嵌入)或释放(脱嵌)。

DE 10 2008 063 136 A1公开一种用于在由于例如短路或过量充电的故障造成热和/或电过载的情况下保护锂离子-电池的方法和装置。根据DE 10 2008 063 136 A1的解决方案可以应用在混合动力车辆或电动车辆中。电池电子器件在电流值、电压、温度和电芯内部压力方面监测锂离子-电池的运行状态。当超过存储的极限值时借助断开装置将锂离子-电池与车辆的车载电网分开。断开装置布置在锂离子-电池与车载电网之间，其中断开装置可以是继电器、可逆的保险装置或烟火方式的开关。断开装置集成在电流通路内，其中在激活的情况下电流通路被中断，进而电流流动被中断。

DE 10 2010 049 611 A1公开一种用于车辆的电池模块单元，其包括多个串联连接的电池单电芯，当在规定的预定断裂点处发生故障的情况下这些电池单电芯通过安全装置被分隔成子模块，其电网电压低于临界电压。安全装置包括多个相同的或不同类型地形成的、可以由控制单元激活的分离装置，其中可以直接或间接地通过相关的变量，例如通过撞击-或气囊-传感器探测至少一个单电芯的机械损伤。

DE 10 2010 036 379 A1涉及一种用于混合动力车辆或电动车辆的高压电池，其包括彼此相连接的电池模块，其中设置有分离装置，所述分离装置在正常运行状态下布置在电连接的外部。由此没有额外的电阻。由事故传感器探测到的事故触发分离装置的激活。

在锂离子-电池电芯技术范围内已经证明，锂离子-电池电芯或连接完毕的锂离子-电池、在这里也称为电池模块的过量充电情况是非常危险的。如果在给锂离子-电池电芯充电时超过最大允许电压，会导致电芯的损伤直到导致也被称作热逸出(Thermal Runaway)的过程。在电池电芯的这种“失控(Durchgehen)”的情况下可能导致电芯的开放，甚至可能发生电池电芯的爆裂直至爆炸。电池电芯的这种“失控”是与锂离子-电池电芯相关的最有可能发生的事故。

由于电池的电池管理系统能够识别出电压降或发生的短路或者通过充电器的短路中止充电过程，因而可以通过安全装置例如熔断保险装置停止过量充电过程。但是如果电流继续流动，则存在过充电保护装置(OSD)的膜片材料熔融的危险。在这种情况下电流重新流入电池电芯或形成一个新的原电池，与由铝制成的电池电芯的壳体相对地包括当前的正极。这再次使得可能发生电压电弧或电解，在电压电弧或电解的过程中会在电池电芯的内部出现枝晶生长。这根据电压水平会直接导致产生电弧，还有可能会发生形成短路，再次开始反应和导致火灾。很难在电极集合(Elektrodenensemble)的电极之间进行屏蔽，因为整个的电芯壳体作为一个电极作用。

即使在发生外部短路的情况下至今使用的熔断保险装置也会触发并且将电极集合分隔开。在这里直接地形成一个新的原电池，即与由铝制成的电池电芯的壳体相对地包括当前的正极。现在那里具有其余的，可能还完好的电池电芯的电压水平，这如上所述地导致产生相同的情况。将熔断保险装置集成在负的、通常由铜制造的集电器内的试验是失败的。

发明内容

按照本发明提供一种原电池，特别是锂离子-电池电芯，其包括壳体、负极-端子、正极-端子和分别配属于所述端子的集电器，其设计成，壳体形成为不锈钢壳体并且位于负电位或中性电位上。至今使用的硬盒-壳体是用铝制造，其具有的电导率属于36.59x10⁶S/m这一量级，而按照本发明所使用的不锈钢壳体具有的电导率属于1.4x10⁶S/m这一量级。此外，以不锈钢制造的壳体一方面已经经过验证可应用于锂离子技术领域并且并不比用铝制造的用于容纳电池电芯的壳体贵。

在一个优选实施方式中电池电芯的负极-端子和配属于该端子的、在壳体的内部将电极集合与负极-端子相连接的集电器或集流管是由铜(Cu)制造，而电池电芯的正极-端子和配属于该端子的集电器或集流管是由铝(Al)制造。