[发明专利]具有电芯复合物的电池电芯及其制造方法

说明书

本发明涉及一种具有电芯复合物(3)的电池电芯(1)，该电芯复合物(3)具有至少一个阳极(7)、一个阴极(6)和一个布置在它们之间的隔膜(5)并且被外壳(14)封装，其中另外提供功能层(12)，其至少部分地封装电芯复合物(3)并且包含阻燃物质(13)。

技术领域

本发明涉及一种具有电芯复合物（Zellverbund）的电池电芯，所述电芯复合物具有至少一个阳极、一个阴极和一个布置在它们之间的隔膜并被外壳封装。

背景技术

由现有技术已知，电池，如特别是锂离子电池，至少由一个电池电芯或多个电池电芯组成。此外，电池电芯优选具有多个单层。这些层形成为呈阴极以及阳极形式的电极和布置在其间的隔膜。

在制造电池电芯时，这些层例如可以彼此堆叠成电芯包，或者通过卷绕集合成电芯包。

在例如可以用前面提到的锂离子电池来进行的能量的电化学存储中存在的一个挑战是确保电池电芯在运行期间的安全性。在此，必须考虑不同的不寻常事件或安全事件，例如内部或外部的电气短路、由于外部气候条件和/或高性能要求以及由于电芯的机械变形引起的高的温差。后者例如可以在每个充电循环中以较小的形式出现，并且在车辆事故中，当其伴随着车辆结构的显著变形时，以极端形式出现。所有这些所提及的因素都会导致电池电芯着火，从而会引发火灾，并蔓延到整个电池系统。

可以采取作用于不同层面的各种措施。因此可以通过适当选择材料来保护电池电芯内使用的部件。例如，这些材料可以是具有特殊的安全涂层的隔膜或混合到电池电芯的电解质中的阻燃添加剂。其他措施可以包括，例如通过外围设备，例如电池管理系统，及时识别并避免危险时刻。这种电池管理系统例如可以防止电池电芯过度充电或防止其加热超过某个极限温度。

然而，这些措施通常与重量能量密度和/或体积能量密度的电池电芯性能损失有关。此外，这些措施还与不可忽视的成本相关联，由此电池系统的制造成本明显增加。例如，外围设备例如电池管理系统需要额外的安装空间，额外增加了本来已经包括多个电池电芯的电池系统的重量。这是以能量密度为代价的，并且通常增加了电池系统的成本和/或重量。此外，这种外围设备仅起到防止危险时刻发生的作用，但不能在其发生时降低电池电芯的可燃性。

发明内容

因此，本发明的目的是至少部分地解决由现有技术产生的问题。具体地，应给出一种电池电芯，该电池电芯具有改善的阻燃性并且同时能够成本有利地制造。

具有根据权利要求1的特征的方法有助于实现所述目的。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。在权利要求中单独列出的特征能够以技术上有意义的方式相互组合并且可以通过说明书中的阐述的事实情况和/或附图中的细节来补充，由此示出了本发明的其它实施变型。

提出了一种具有电芯复合物的电池电芯，该电芯复合物具有至少一个阳极、一个阴极和一个布置在它们之间的隔膜并且被外壳封装。该电池电芯此外具有功能层，该功能层至少部分地封装所述电芯复合物并且包含阻燃物质。在此，该电芯复合物例如可以形成为电芯卷、电芯堆或电芯包。在电芯卷的情况下，为此至少三个层片，即阳极、阴极和隔膜，被卷绕成电芯复合物。在电芯堆的情况下，所述至少三个层片彼此堆叠并且在电芯包的情况下额外地还彼此接合。

之前描述的解决方案提供，给那些直接对于电池电芯的功能而言起决定性作用的组成部分配备以阻燃性，而现在已认识到，改进的阻燃性可以通过那些对于电池电芯的功能而言不起决定性作用或者仅仅间接起决定性作用的(附加的)组件来实现。

如已经表明，直接与功能相关的组件（例如液体电解质、隔膜和/或阴极和阳极的活性层）中的阻燃性导致电池电芯的电性能变差或效率变差。

因此，这里在配备有阻燃性的电池电芯中提供功能层。然而，该功能层在此基本上不影响电池电芯的电性能。