本发明涉及一种电化学蓄能器、一种交通工具、一种电池排气装置以及一种用于电化学蓄能器的电池排气装置的制造方法。尤其是本发明涉及电化学蓄能器针对故障情况的改善的保护。
背景技术：
1、私人客运的电气化目前进展迅速。对于能量存储使用的措施在于使用基于锂离子的电化学蓄能器。在电池内的故障情况中或在电池从外面的损坏的情况中，在蓄能器内的能量可能导致事故情况。例如在热触发(即达到临界温度)的情况中，分离器收缩/熔化并且导致电池的大面积的内部短路(从阳极至阴极)。在该瞬间，多个放热反应在电池中同时发生(分离器的进一步收缩、阴极的分解和因此氧气释放、阳极的保护层的降解等)。该反应级联可导致，在这些反应中产生的气体不可通过计划的气体通道和过压阀(电池排气装置)导出。在这里再次可以出现不希望的附加效应，例如电池排气装置由于堆叠或废料被闭塞、电池在排气装置打开之前由于气体形成而凸出或变形等。这些不希望的附加效应对在存储器中的传播和由此车辆的安全性有强烈的影响。
技术实现思路
1、因此，本发明的任务是，在故障情况的情况中减轻或消除现有技术的上面提到的缺点。尤其是要解决或阻止在温度的攀升阶段中的气泡出现和与此关联的效应如卷芯/堆叠运动或废料或电池排气装置堵塞。同时要消除尤其是通过电池排气装置到电池中的水扩散的问题或不削弱以防到电池中的水扩散的措施。
2、以上所述的任务尤其是通过如下方式解决，在电化学蓄能器的外壳(壳体)中设置2级的温度敏感的电池排气装置。该电池排气装置在高于预定的温度阈值的热异常的情况中打开，从而当发生电化学蓄能器的热触发时，可及早消减压力。及早的压力消减在此有助于，压力消减有序地并且尤其是在没有通过蓄能器的组成部分阻塞电池排气装置的情况下进行。
3、按照第一方面，提出一种用于电化学蓄能器的电池排气装置，所述电化学蓄能器例如可以设计为用于交通工具的牵引蓄能器。所述电化学蓄能器可以基于锂离子技术构造。电池排气装置具有包括金属或由金属制成的第一层。所述金属例如可以是铝或包括铝。第一层封闭电化学蓄能器的壳体开口，其设置用于在热的和/或压力技术的异常的情况中的压力消减。
4、按照本发明，附加地设置包括塑料的第二层，所述第二层也封闭所述电化学蓄能器或者说其压力消减开口。第二层可以尤其是完全由塑料或者说由第一塑料制造。第一层和第二层设置在电化学蓄能器的同一开口中。在这里，第一层和第二层关于在电池排气装置上的压力降相继设置或者说关于在电池排气装置的打开或响应之后通过电池排气装置的流动方向相继设置。也可以说，第一层和第二层串联相继地设置。通过第二层的塑料在热触发的情况中比第一层早地响应，相比于在现有技术中利用在电池排气装置中的仅一个第一层的情况而言，第二层可以在热触发的情况中较早地削弱。通过第一层和第二层串联相继连接，只要第二层完好，则第一层可以通过第二层辅助以防在电化学蓄能器内的压力。这表示，第一层可以比在现有技术中较薄地实施。这又表示，在第二层对在电化学蓄能器内的预定的温度发生响应之后，所有压力差施加在第一层上并且该层也可以比在现有技术的情况中早地响应。因此，可以较好地在通过热触发的事故情况的过程中进行压力消减并且可以避免在气体和材料从电化学蓄能器中流出时的不可预测的过程。
5、从属权利要求示出本发明的优选的扩展方案。
6、电池排气装置可以具有例如设置在第一层内的额定断裂点。为此，电池排气装置可以具有按照沟或缝隙的型式的预定的削弱部。为了防止通过额定断裂点的水扩散，可以在额定断裂点的区域中设置第三塑料，所述第三塑料构成对于扩散的水蒸汽而言的障碍物，然而不完全补偿以额定断裂点为目的的机械强度丧失。为了在额定断裂点的响应的情况中在电化学蓄能器的壳体中建立充分大的开口，所述额定断裂点可以具有环形形状。尤其是所述环形可以这样与所述壳体开口适配，使得所述环设置在第一层的外部区域中或沿着在壳体中的开口的壁上延伸。在这里，额定断裂点的环形形状可以具有中断部，由此在额定断裂点的响应之后，按份额剥离的区域还总是与第一层的剩余的区域连接，从而防止第一层的部分落到蓄能器或者说其壳体中。在饮料罐中已知对应的设计。
7、当第一塑料具有比第三塑料小的耐温性时，确保：相比于第一层而言，第二层在热触发的情况中屈服，从而随后在电化学蓄能器内的反应的全部压力或全部热量作用到第三塑料上并且在这里进一步削弱额定断裂点。随后，第一层也屈服，然而在比现有技术小的电池内压的情况下，从而不可预测的过程和电池排气装置的阻塞的可能性较小。
8、按照本发明的电池排气装置例如可以在从70℃开始、从80℃开始、从90℃开始或从100℃开始的温度情况下响应并且至少按份额释放电化学蓄能器的开口。替代地或附加地，上面提到的温度范围仅涉及所述两层中的一层。原则上，也可以稍微较高地选择所述耐温性，从而需要直至110℃或120℃的温度，以便打开电池排气装置的第一层和/或第二层。电池排气装置的第一层和第二层共同能够分别抵抗7至15巴的气压或从7至15巴的气压开始打开/撕破。在第一层中的额定断裂点尤其是可以100至150微米厚地设计，从而在使用铝的情况下实现在7至15巴的范围中的耐压性。
9、第一层和第二层可以直接相叠地设置。例如第一层和第二层可以彼此相叠地层压和/或粘接。尤其是第一层和第二层可以通过热作用彼此附着。替代地，第一层可以与第二层分开地实施，从而在两层之间可以存在气体或流体作为对于水扩散的障碍物。例如油或另一种合适的材料可以构成关于水扩散的另一个障碍物，而不会由所述填料引发明显的抗拉强度或耐温性。因此，通过所述材料几乎不影响所述电池排气装置针对过压和过热的设计。
10、第二层可以尤其是设计用于相较于第一层而言抵抗在所述电化学蓄能器中的更小的最大气压。换句话说，在电化学蓄能器中的气压升高时，首先第二层屈服，对此响应地，全部的气压在第一层上加载。以这种方式，可以实现电池排气装置的两级的打开，而在所述两级之间，可能设置在所述两层之间的体积实现电池内压的在此期间的压力消减并且进一步降低电池排气装置的爆炸式打开的概率。
11、第二层可以具有由第二塑料制成的衬垫，所述衬垫具有多个开口。例如所述衬垫可以构成由第二塑料制造的网或栅格或类似物。所述网或栅格的开口现在由第一塑料封闭，所述第一塑料在热触发的情况中个别地或逐渐地释放所述开口。一方面可以由此逐渐进行压力消减，另一方面通过衬垫防止杂质尤其是第一层的组成部分到达电池内部。此外，可以通过由第二塑料制成的衬垫基本上独立于第二层的热抵抗力来构造机械的(压力)稳定性。
12、尤其是第一塑料也可以具有比第二塑料小的耐温性。因此，所述衬垫在较高的温度的情况中也可以继续存在，从而也在这些较高的温度时实现上述优点。
13、尤其是第二塑料的耐热性可以高于第一和第三塑料的耐热性，而第三塑料的耐热性处于第一塑料和第二塑料的耐热性之间。以这种方式可以确保两层的热响应，而由第二塑料制成的衬垫进一步保护所述开口以防杂质侵入。
14、按照本发明的第二方面，提出一种用于电池排气装置的制造方法，如以上结合最先提到的发明方面已经详细说明的。在所述制造方法中，第一层和第二层可以从相应的膜中冲出。为此，首先两个膜片可以相叠并且随后利用唯一的冲压过程产生用于电池排气装置的第一层和第二层。分别按照设计，可以在第一膜和第二膜之间设置其他的层或材料/物质，所述其他的层或材料/物质随后例如也在电池排气装置中保留在第一层和第二层之间，直至故障情况出现。例如可以在第一膜和第二膜之间设置油、脂肪、粘合剂或其他的膜，所述油、脂肪、粘合剂或其他的膜随后设置在第一层和第二层之间并且保留在那里。在冲出的过程中，第一层和第二层也可以相互(例如热)连接。尤其是在第一层和第二层之间的边缘区域中，在冲出的过程中，挤压过程可以产生热能和/或摩擦力。在另一个步骤中，借助第一层和第二层来封闭在电化学蓄能器的电池壳体中的开口。在这里例如尤其是第一层可以借助激光焊接和/或摩擦焊接固定在所述开口中。在这里可以建立在第一层和所述开口或者说电化学蓄能器的壳体之间的金属连接。在这里可以涉及材料锁合的连接。只要第二层对于激光焊接过程不具有充分高的耐温性(或出于其他的原因不希望激光焊接)，则第二层可以在单独的接合步骤中与电池壳体的开口连接。例如可以在装配第一层之前或之后进行摩擦焊接过程、胶粘过程或类似物。替代地或附加地，在所述开口的区域中对第一层和/或第二层的夹紧(例如通过密封环或环凸缘)也可以相对于壳体固定第一层和第二层并且因此可靠地封闭处于电池壳体中的体积，直到故障情况出现。
15、按照第三方面，提出一种电化学蓄能器、例如用于交通工具的牵引蓄电池，其具有至少一个按照最先提到的发明方面的电池排气装置。所述电化学蓄能器可以具有存储电池，所述存储电池的能量在故障情况中可以通过按照本发明的电池排气装置消减。所述特征、特征组合和由此产生的优点这样明显地对应于按照本发明的电池排气装置，从而参阅上述实施方式以避免重复。
16、按照本发明的第四方面，提出一种交通工具，其具有按照所述第三发明方面的电化学蓄能器或按照最先提到的发明方面的电池排气装置。为了避免重复，关于按照本发明的交通工具的特征、特征组合和优点也参阅上述实施方式。
1.用于电化学蓄能器(2)的电池排气装置(1)，该电池排气装置具有：
2.按照权利要求1所述的电池排气装置(1)，其中，第一层(3)还具有额定断裂点，所述额定断裂点尤其是包括第三塑料(5)和/或优选具有环形形状。
3.按照权利要求2所述的电池排气装置(1)，其中，第一塑料(7)具有比第三塑料(5)小的耐温性。
4.按照权利要求1或2所述的电池排气装置(1)，其中，第一层(3)和第二层(6)直接彼此相叠地层压和/或粘接或者彼此分开地设置。
5.按照上述权利要求之一所述的电池排气装置(1)，其中，第二层(6)设计用于：相较于第一层(3)而言抵抗在所述电化学蓄能器(2)中的更小的最大气压。
6.按照上述权利要求之一所述的电池排气装置(1)，其中，第二层(6)还具有由第二塑料(8)制成的衬垫，所述衬垫具有多个由第一塑料(7)封闭的开口。
7.按照权利要求6所述的电池排气装置(1)，其中，第一塑料(7)具有比第二塑料(8)小的耐温性。
8.用于电池排气装置(1)的制造方法，所述电池排气装置是按照上述权利要求之一所述的电池排气装置，该制造方法具有步骤：
9.电化学蓄能器(2)，该电化学蓄能器具有按照上述权利要求1至7之一所述的电池排气装置(1)。
10.交通工具(10)，该交通工具包括按照上述权利要求1至7之一所述的电池排气装置(1)或按照权利要求9所述的电化学蓄能器(2)。
