[发明专利]用于执行安全测试的蓄电池单池

说明书

本发明涉及一种用于执行安全测试的蓄电池单池(2)，其包括至少一个层状构造的阳极(6)、至少一个层状构造的阴极(8)、多个用于阳极(6)和/或阴极(8)的电绝缘的隔离层(4)，其中，阳极放电元件(10)布置在至少一个阳极(6)内，并且阴极放电元件(12)布置在至少一个阴极(8)内，其中，在阳极放电元件(10)和阴极放电元件(12)之间布置有用于在阳极(6)和阴极(8)之间产生短路的开关元件(14)，其中，开关元件(14)直接与阳极放电元件(10)和/或阴极放电元件(12)连接。

技术领域

本发明涉及一种用于执行安全测试的蓄电池单池、一种系统以及一种方法。

背景技术

随着对电动车的接受程度越来越高，对作为用于电动车的能量源的蓄电池单池的安全性的要求也在增加。在此，一种危险是蓄电池单池内的短路，这不仅导致单个蓄电池单池的损坏，而且也导致整个蓄电池模块的损坏。这些短路的原因是例如在充电阶段蓄电池单池的局部发生的过充。这例如在锂离子电池中导致单池内存在的锂离子在阳极积聚和使得所谓的锂枝晶生长。锂枝晶可以刺穿阳极和相邻的阴极之间的隔离层并且最终建立阳极和阴极之间的接触，这造成短路。短路时产生的热此外会点燃可燃的电解质，这会扩散到相邻的单池上并最终扩散到整个蓄电池模块上。

为了提高蓄电池单池的安全性，由现有技术已知各种方法。例如文献US 2017/0133872 A1和EP 3 376 584 A1建议在识别到短路时通过快速放电机制使得蓄电池单池快速地放电，以防止火势蔓延或爆炸。

然而这些已知的安全机制只在蓄电池单池内的短路被足够快地识别时才能提供保护。为了能够更好地估计和预测短路的可能的危险，不利的是迄今为止对蓄电池单池内导致短路的单池过程了解不多。因此，为了提高安全性需要的是，更详细地研究蓄电池单池的短路特性。

为此由现有技术已知各种方法，其中，有意在蓄电池单池内引发短路，以研究单池在这些情况中的特性并以此获得关于蓄电池单池的短路特性的进一步知识。在这种安全测试中，蓄电池单池在实验室中被刺激以产生短路，例如通过导电的钉子的暴力插入、通过单池变形、通过过热、通过外部短路、通过引入高能激光辐射或可熔化合金和蜡或通过引入外来颗粒。引发的短路在此优选根据多个其他可变的参数执行，并且可以以该方式有助于更好地理解蓄电池单池的短路特性。然而已知方法的一个缺点是，在这些解决方案中材料必须被引入单池中、活性材料必须被从单池移除或者单池必须被断开，因此在人造启动短路时，蓄电池单池的状态与蓄电池单池的自然的单池状态显著不同。这又降低了安全测试的说服力。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，至少部分克服上述缺点，本发明要解决的技术问题尤其是，提出一种用于安全测试的蓄电池单池，其在设计上可以简单和廉价地生产，并且在安全测试中尤其提供在蓄电池单池的自然的单池特性方面尽可能有说服力的信息。

上述技术问题由具有本发明的特征的蓄电池单池、根据本发明的系统以及根据本发明的方法来解决。其他特征和细节从说明书和附图得出。相对于根据本发明的蓄电池单池公开的技术特征在此结合根据本发明的系统或根据本发明的方法也适用，反之亦然，使得在相对于本发明的各个方面的公开方面总是相互引用或者可以总是相互引用。本发明的适宜的设计方案在本发明中说明。

根据本发明的用于执行安全测试的蓄电池单池在此包括至少一个层状构造的阳极、至少一个层状构造的阴极和多个用于阳极和/或阴极的电绝缘的隔离层，其中，阳极放电元件布置在至少一个阳极内，并且阴极放电元件布置在至少一个阴极内，其中，在阳极放电元件和阴极放电元件之间布置有开关元件，用于在阳极和阴极之间产生短路。在此，根据本发明的蓄电池单池的特征在于，开关元件直接与阳极放电元件和/或阴极放电元件连接。

在本发明的范围内已经已知，尤其通过尽可能逼真地模仿蓄电池单池内短路的形成，可以获得关于在产生短路方面蓄电池单池的自然的单池特性的特别有说服力的信息。然后可以借助这些信息采取特别有针对性的有效措施，以提高蓄电池单池和蓄电池模块的安全性。