[发明专利]用于电池的多层保护元件

说明书

提出了用于热隔离电池的多层保护元件、具有这种保护元件的电池以及保护元件在火灾的情况下过滤逸出的气体并防止火焰和/或火花逸出的用途。高气体可透过的保护元件包括织物载体层和以缝合无纺布织物形式的可压缩的纤维层。保护元件被布置在电池的至少一个电池单元和壳体壁之间，并在内侧上覆盖壳体壁的出口。这能够在火灾和/或短路的情况下实现良好的压力补偿，其中，特别地通过纤维层过滤逸出的气体并且防止火焰或火花通过出口逸出。

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于电池的、特别是用于热隔离电池的的多层保护元件，根据权利要求10的前序部分的具有多层保护元件的电池，以及根据权利要求15的前序部分的多层保护元件的用途。

在本发明中，术语“保护元件”优选地被理解为具有层结构的平坦部件，特别地为层叠件，其被设计成和/或使用成用于电池和/或电池单元的热隔离和/或任何其他屏蔽。特别地，保护元件被构造成在电池中发生不受控的和/或过量的生热的情况下减少和/或延迟热量释放到环境，特别是到车辆内部空间，和/或阻挡和/或减少和/或延迟电池中热量的蔓延。

在本发明中，术语“电池”被理解为特别是可再充电的存储元件和/或用于通过转换化学能提供电能的次级元件。电池优选地由若干互联的蓄电池单元和/或单元块、即电池单元、组成。

特别地，电池被构造为牵引电池和/或用于驱动电动车辆和/或被构造为锂离子电池。这里，为了在例如由于交通事故引起的电池过热的情况下保护车辆的驾乘人员，至少直到救援服务到达，可靠的和/或有效的热隔离是重要的。

由于锂离子电池的化学组成，锂离子电池特别具有相对高的不稳定性。如果例如由于分隔电极的分隔器被捕获的外部颗粒污染和/或机械作用或破坏，在电池单元中发生内部电极的局部短路，则强短路电流在短时间内将电池单元加热至高达800℃，有时高达1300℃。这种过程称为热击穿。一个电池单元的热击穿可以容易地和/或快速地蔓延至其他相邻的电池单元，尤其是由于分隔器在相对低的温度、例如高于120℃、下已失去稳定性，因此短路可以快速地在相邻的电池单元中发生。这导致不可停止的连锁反应，其中，电池中存储的能量在短时间内释放，通常爆发式地释放和/或伴随有毒气体以及伴随火焰和/或火花的形成。当内部压力相应地升高时，还存在电池爆裂的风险。

WO 2019/121641 A1公开了一种用于电池热隔离的多层保护元件。保护元件包括耐热载体层和耐热可压缩纤维层。为了在火灾和/或爆炸的情况下能够实现压力平衡，电池壳体具有配备有过滤器或阀的出口。

由此，期望将与遭受热击穿和/或过热的电池相邻定位的电池单元尽可能长时间保持在特定极限温度以下，优选地120℃，特别地80℃以下。高于80℃，电池单元的老化过程显著加快，以及高于120℃，电池单元中的分隔器通常开始融化，伴随不可逆的损坏和/或短路。

同样地，对相邻区域和/或空间尤其是车辆内部空间的有效的和/或长久保持的热保护存在高的要求，以免受电池中不受控的生热。特别地，在救援和/或恢复措施已经完全齐备之前，应保护驾乘人员和/或物体避开热量。

此外，在救援行动期间，当电池遭受热击穿时，还应保护救援人员免受不受控的爆炸，以及应降低有毒气体(例如气态氢氟酸)、火花和火焰逸出的风险。

本发明的目的是提供用于电池的特别是热隔离的多层保护元件、具有这种保护元件的电池和保护元件的用途，其中，在火灾和/或过热或短路的情况下，采用简单、低成本的构造来实现良好的压力补偿以防止电池爆裂成为可能，并且同时，逸出的气体被过滤和/或使火焰和/或火花的泄漏减少或者甚至防止火焰和/或火花的泄漏。

上述目的通过根据权利要求1的多层保护元件、通过根据权利要求10的电池或通过根据权利要求15的用途实现。有利的实施方式是从属权利要求的主题。