用于执行安全测试的电池单元制造技术

执行安全测试的电池单元，包括：大量层状构造的阳极、大量层状构造的阴极、用于电绝缘阳极和阴极的大量隔板层，其中阳极具有中央布置的阳极导体以及带有阳极活性材料的在双侧布置到阳极导体处的覆层，其中阴极具有中央布置的阴极导体以及带有阴极活性材料的在双侧布置到阴极导体处的覆层，其中至少设置有由第一和第二在单侧覆层的阳极构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极构成的对，其中由第一和第二在单侧覆层的阳极构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极构成的对分别在其未覆层的侧面上相邻布置，使得在阳极和/或阴极的相邻的彼此毗邻的未覆层的侧面之间形成有间隙，用于引入用于启动短路的启动元件。用于引入用于启动短路的启动元件。用于引入用于启动短路的启动元件。

【技术实现步骤摘要】
用于执行安全测试的电池单元


[0001]本专利技术涉及一种电池单元(Batteriezelle)、一种系统以及一种用于执行安全测试的方法。

技术介绍

[0002]随着电动汽车的提高的接受度，对作为电动汽车的能量源的电池单元的安全性的要求同样增长。风险在此由电池单元内的短路出发，其导致如下，即，不是仅仅各个电池单元而是整个电池模块损坏。这种短路的原因例如是在充电阶段中局部发生的电池单元的过载。例如，在锂离子电池中，这导致元素锂沉积在阳极处，并且所谓的枝晶(Dendriten)生长。枝晶可以刺穿阳极和毗邻的阴极之间的隔板层，并最终在阳极和阴极之间建立接触，这引起短路。在短路中产生的热量可此外点燃易燃电解质，这可扩散到相邻的电池且最终整个电池模块上。
[0003]为了提高电池单元的安全性，从现有技术已知不同的方式。如此，文件US 2018/0198132 A1例如提出将集电器(Stromabnehmer)引入到电池单元或电池中，借助于其可以在短路的情形中在异常形势的情况中强烈提高短路电阻，且由此强烈降低短路电流，从而通过短路产生的热量强烈减少，且改善了电池的安全性能。
[0004]该已知的安全机制然而仅当在电池单元内的短路快速地充分已知时支持。为了可更好地估计和预报短路的可能的风险，迄今不利地关于电池单元内导致短路的电池过程还已知过少。因此对于提高安全性需要的是，更准确地研究电池单元的短路行为。
[0005]对此，从现有技术(例如从US 2018/0123166 A1)已知不同的方法，在其中故意引起在电池单元内的短路，以便研究在该形势中电池的行为且由此获得关于电池单元的短路行为的进一步的知识。在这样的安全测试中，电池单元在实验室中例如通过强行引入导电钉、通过电池变形、通过过热、通过外部短路、通过引入高能激光辐射或易熔合金和蜡或通过引入外部颗粒来刺激生成短路。引起的短路在此优选地取决于大量另外的可变的参数来执行，且可以以该方式有助于更好地理解电池单元的短路行为。已知的方法的缺点然而是，在该解决方案中材料被带入到电池中，来自电池的活性材料被移除或电池必须被打开，从而电池单元的状态在人工启动短路的情形中显著地区分于电池单元的自然电池状态。这又降低了安全测试的说服力。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的任务是，至少部分地克服上文描述的缺点，尤其，本专利技术的任务是，提出一种用于使用于安全测试的电池单元，其可结构上简单且成本适宜地制造且在安全测试中尤其提供关于电池单元的自然电池行为的尽可能有说服力的信息。
[0007]上面的任务通过一种根据本专利技术的电池单元、一种根据本专利技术的系统以及一种根据本专利技术的方法解决。另外的特征和细节从说明书和附图得出。对于根据本专利技术的电池单元公开的技术特征在此同样结合根据本专利技术的系统或根据本专利技术的方法适用且反过来，从
而关于对于各个专利技术方面的公开始终可互相参考。
[0008]用于执行安全测试的根据本专利技术的电池单元在此包括大量层状构造的阳极、大量层状构造的阴极和用于电绝缘阳极和阴极的大量隔板层，其中阳极具有中央布置的阳极导体(Anodenableiter)以及带有阳极活性材料的在双侧布置到阳极导体处的覆层，且阴极具有中央布置的阴极导体(Kathodenableiter)以及带有阴极活性材料的在双侧布置到阴极导体处的覆层。根据本专利技术，此外至少设置有由第一和第二在单侧覆层的阳极构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极构成的对，其中由第一和第二在单侧覆层的阳极构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极构成的对分别如此在其未覆层的侧面上彼此相邻布置，使得在阳极和/或阴极的相邻的彼此毗邻的未覆层的侧面之间形成有间隙，用于引入用于启动在单侧覆层的阳极和/或阴极和毗邻的在双侧覆层的阳极和/或阴极之间的短路的启动元件。显然，除了根据本专利技术设置的由第一和第二在单侧覆层的阳极构成的对和/或第一和第二在单侧覆层的阴极的对以外，附加地各个在单侧覆层的阳极和/或阴极可布置在根据本专利技术的电池单元中。其可然后尤其在边缘处或在缠绕的电池堆垛中在中间布置，因为根据本专利技术的电池单元的最外部的层例如然后不再在双侧而是仅在单侧覆层。
[0009]代表性的电池单元在此尤其以锂离子电池单元的形式形成，如其当今设置用于使用在智能手机、笔记本电脑、电动或混动车辆中那样。同样然而可设想，代表性的电池单元以钠离子电池、镁离子电池或锌、铝或其他金属氧化物电池的形式形成，在其中通过枝晶生长可出现在电池的阳极和阴极之间的短路。优选地，电池单元可构造为软袋电池(Pouch
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Zelle)。
[0010]层状构造的阳极或层状构造的阴极在本专利技术的范畴中可尤其理解为阳极或阴极材料的平面扩展的团块，在其中层厚小于层宽。在双侧覆层的阳极或阴极在此在阳极或阴极导体的两侧上覆层，而在单侧覆层的阳极或阴极相应地仅在一侧上覆层。
[0011]用于电绝缘阳极和/或阴极的代表性的隔板层可优选地由微孔聚合物、尤其由微孔聚合物膜片形成且例如多层地实施。同样，隔板层可由精细的、优选地陶瓷覆层的非织造织物形成，其不仅提供高柔性而且提供高耐温性，且由此具有免于电池的热引起的失控的较大的安全性。同样，例如在电池单元作为固体电池的构造方案的范畴中可设置成，陶瓷、聚合物或硫化物布置在阳极和阴极层之间且形成“隔板层”。
[0012]鉴于在根据本专利技术实施的在单侧覆层的电极和相邻布置的在双侧覆层的电极之间的短路的尽可能快速且受控的生成，由在单侧覆层的电极构成的对可形成为由在单侧覆层的阳极构成的对。
[0013]鉴于电子的有效的吸收和导走，根据本专利技术尤其可设置成，阳极导体和/或阴极导体由金属板形成，其中金属板优选地基本上平面平行于在阳极和/或阴极处毗邻的隔板层布置。有利地，阳极导体元件可在此由铜材料形成和/或阴极导体元件可由铝材料形成。代表性的金属板在此可尤其以导体或金属薄膜的形式构造。同样，可设想多孔的导体、如例如格栅结构等。
[0014]在本专利技术的范畴中已知，通过代表性的电池单元的根据本专利技术的设计方案可启动短路，而不较大地改变电池的结构或毁坏电池结构，从而用于安全测试的电池单元仅略微不同于通常使用的电池单元。此外已知，通过在电池单元内的短路的构造方案的尽可能逼真的模仿，可获得关于鉴于短路的生成的电池单元的自然电池行为的特别有说服力的信
息。借助于该信息然后可特别有针对性地获取用于提高电池单元和电池模块的安全性的有效措施。
[0015]在根据本专利技术的电池单元的范畴中获得的在单侧覆层的电极在此具有通过较大的导体横截面的较小的阻抗且因此相比其他的电极趋势上较强地运行。这在将电池单元实施为锂离子电池的情形中导致所谓的“镀锂(Lithium
‑
Plating)”，在其中金属锂沉积在阳极上，这最终导致短路。
[0016]如已经实施的那样，结构上的改变优选地布置在阳极处，然而同样可设想，结构上的改变布置在阴极处。同样，多于一个第一和第二在单侧覆层的电极也可布置在电池单元内。如此，可例如除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于执行安全测试的电池单元(2)，包括：
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大量层状构造的阳极(6)，
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大量层状构造的阴极(8)，
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用于电绝缘所述阳极(6)和所述阴极(8)的大量隔板层(4)，
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其中所述阳极(6)具有中央布置的阳极导体(10)以及带有阳极活性材料的在双侧布置到所述阳极导体(10)处的覆层(14)，
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其中所述阴极(8)具有中央布置的阴极导体(12)以及带有阴极活性材料的在双侧布置到所述阴极导体(12)处的覆层(16)，其特征在于，至少设置有由第一和第二在单侧覆层的阳极(6')构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极(8')构成的对，其中由第一和第二在单侧覆层的阳极(6')构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极(8')构成的对分别如此在其未覆层的侧面上彼此相邻布置，使得在所述阳极(6')和/或所述阴极(8')的相邻的彼此毗邻的未覆层的侧面之间形成有间隙(18)，用于引入用于启动在单侧覆层的阳极(6')和/或阴极(8')和毗邻的在双侧覆层的阳极(6)和/或阴极(8)之间的短路的启动元件(20)。2.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2)，其特征在于，所述启动元件(20)以用于使毗邻的在单侧覆层的阳极(6')和/或阴极(8')变形的变形元件的形式形成。3.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2)，其特征在于，所述启动元件(20)局部地布置在用于引入所述启动元件(20)的所述间隙(18)内。4.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2)，其特征在于，所述启动元件(20)完全地填满用于引入所述启动元件(20)的所述间隙。5.根据前述权利要求中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：