[发明专利]带有改进的排气系统的电池系统

说明书

本发明涉及一种电池系统（10），该电池系统具有带有多个电池单池（14）的电池模块（12），电池单池分别具有至少一个布置在单池壳体（16）内的单池单元，其中单池壳体（16）分别具有排气气门（18），所述排气气门用于对在故障情况下在单池壳体（16）内形成的排放物进行排气，且其中设置了用于将排放物从电池系统（10）中导出的排气收集器（20），排气收集器具有与排气气门（18）连接的开口，其特征在于，排气收集器（20）可因排放物而变形，从而可使得被排气收集器所包围的体积增大。总之，前述电池系统（10）可以实现廉价的、节约空间的、轻重量的且可靠的、用于在电池单池（14）发生故障的情况下排气的排气系统。

技术领域

本发明涉及一种电池系统。本发明特别地涉及一种带有改进的排气系统的电池系统，该排气系统用于在一个或多个电池单池发生故障的情况下对电池单池排气。

背景技术

电池系统、例如具有锂离子电池的电池系统在许多日常使用中被广泛推广。所述电池系统例如使用在计算机例如笔记本、移动电话、智能电话及其他应用中。在目前广泛推进的车辆电气化方面，如机动车的电气化方面，此类电池也提供了优点。

由于高压接触保护的原因、为了避免腐蚀风险和一般的污染风险、由于所进行的排气的原因且由于电磁兼容性的原因，电池系统及其子部件在此经常被封闭式地设计或被密封的和刚性的壳体包围。壳体部件的密封以及在壳体部件之间的界面处的密封通常作为在技术上十分有挑战性的部分来设计。

此外，电池系统会由于不同的机制特别是在故障情况下像发电机那样地起作用，其在几秒内产生大量的气体。锂离子电池例如会在这种情况下特别是由于电效应（例如过量充电）、机械效应（例如壳体损坏）或者在例如由金属物体导致的内部或外部短路时，或多或少地剧烈发热。此类发热通常通过所形成的气体引起单池内的压力升高。

一个唯一的电池单池在此会排出直至80升的有毒气体，例如一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、氢气（H₂）、会导致进一步的腐蚀的氟化氢（HF）或甲烷（CH₄）。此外，未分解的电解质成分例如碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙烯酯（EC）或者含磷化合物例如三氟氧化磷（POF₃），或者固体的可燃的组成部分例如石墨可以溢出。由此，存在以下风险：即，壳体由于快速的不可控的压力升高而被损坏并且环境被不利地影响或危害。

为了受控地将此气体或组成部分从电池导出，电池单池或其单池壳体通常具有破裂开口或排气气门（Entgasungsventil）。排气气门在此可以与排气系统连接，所述排气系统可以由稳定的软管或塑料管构造。为此，通常的结构是在一个或多个电池单池上方的顶盖，其中从收集器逸出的气体通过管或软管被向外引导。

由于排气气门或壳体自身的例如因湿气或泄漏电流而导致的腐蚀或简单的机械损坏，也会出现电解质的溢出，这仅渐渐地通过降低的单池电压和内阻的升高而可被注意到。

文献JP 2013-051048 A介绍了一种能量存储器，其中多个单池通过具有环绕的固定装置的两个端板和带状的横板固定。

从文献EP 2 538 470 A1中已知一种电池模块，其中前后相继地布置了多个分别具有通风部的单池，其中通风部在空间上成排地布置。在此设置了收集器以接收从通风部逸出的气体。

文献EP 2 509 084 A1和US 2012/0276426 A1介绍了一种用于存储电能的设备，所述设备具有多个分别布置在壳体内的存储器单元。柔性的通道焊接到壳体上且具有与壳体的内部连接的开口且此外具有止回阀。通道用于在单池的希望的放电或充电期间、即在能量存储设备的运行期间，接收来自单池的气体，其中，止回阀允许气体逸出但不允许气体进入。通过此构造应减少止回阀的数量，以便每个单池不再需要具有此类阀门。

文献US 2013/0143077 A1介绍了一种锂离子电池。此类电池具有柔性的壳体，所述壳体可以具有一个或多个用于排气的开口。