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1、10申请公布号CN104051702A43申请公布日20140917CN104051702A21申请号201410233835122申请日20140311102013204341420130313DEH01M2/3420060171申请人罗伯特博世有限公司地址德国斯图加特申请人三星SDI株式会社72发明人M科尔贝格尔74专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人苏娟54发明名称用于电池电芯的安全元件57摘要本发明涉及一种原电池10，尤其是锂离子电池电芯10。所述原电池包括壳体34、负极端子12、正极端子14和分别配属于所述端子的、用于接触位于壳体34的内部空间30中的电极集合18的集电器。
2、20、22。壳体34是不锈钢壳体34，并且位于负电位36或中性电位上。30优先权数据51INTCL权利要求书1页说明书4页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页10申请公布号CN104051702ACN104051702A1/1页21原电池，尤其是锂离子电池电芯10，其包括壳体34、负极端子12、正极端子14和分别配属于所述端子的集电器20、22，其特征在于，所述壳体34是不锈钢壳体34，并且位于负电位36或中性电位上。2根据权利要求1所述的原电池，其特征在于，所述负极端子12和配属于该端子的集电器22由铜制造。3根据权利要求1所述的原电池，其。
3、特征在于，所述正极端子14和配属于该端子的集电器20由铝制造。4根据前述权利要求中任一项所述的原电池，其特征在于，在配属于所述正极端子14的集电器20内设置有熔断保险装置32。5根据前述权利要求中任一项所述的原电池，其特征在于，所述不锈钢壳体34具有开口24，能变形的膜片46位于所述开口内。6根据权利要求5所述的原电池，其特征在于，所述能变形的膜片46由不锈钢或镍制造。7根据权利要求5或6所述的原电池，其特征在于，所述膜片46是过充电保护装置26的一部分。8根据权利要求4至7中任一项所述的原电池，其特征在于，所述熔断保险装置32由在所述集电器20内的开口40形式的横截面缩减部38构成，所述集电。
4、器与所述原电池10的所述正极端子14连接。9根据前述权利要求中任一项所述的原电池，其特征在于，所述开口40为长形缝42。10根据前述权利要求中任一项所述的原电池，其特征在于，在所述不锈钢壳体34内的负极端子12和正极端子14都分别配置有能变形的不锈钢的膜片/镍的膜片46，并且每个端子12、14都配置有过充电保护装置26。权利要求书CN104051702A1/4页3用于电池电芯的安全元件技术领域0001本发明涉及一种原电池，尤其是锂离子电池电芯。背景技术0002锂离子电池电芯用作具有电驱动装置的车辆的牵引用电池。多个锂离子电池电芯被连接成一个电池模块。单个的锂离子电池电芯包括至少一个电极，所述电。
5、极能够将锂离子LI存储嵌入或释放脱嵌。0003DE102008063136A1公开一种用于在由于例如短路或过量充电的故障造成热和/或电过载的情况下保护锂离子电池的方法和装置。根据DE102008063136A1的解决方案可以应用在混合动力车辆或电动车辆中。电池电子器件在电流值、电压、温度和电芯内部压力方面监测锂离子电池的运行状态。当超过存储的极限值时借助断开装置将锂离子电池与车辆的车载电网分开。断开装置布置在锂离子电池与车载电网之间，其中断开装置可以是继电器、可逆的保险装置或烟火方式的开关。断开装置集成在电流通路内，其中在激活的情况下电流通路被中断，进而电流流动被中断。0004DE102010。
6、049611A1公开一种用于车辆的电池模块单元，其包括多个串联连接的电池单电芯，当在规定的预定断裂点处发生故障的情况下这些电池单电芯通过安全装置被分隔成子模块，其电网电压低于临界电压。安全装置包括多个相同的或不同类型地形成的、可以由控制单元激活的分离装置，其中可以直接或间接地通过相关的变量，例如通过撞击或气囊传感器探测至少一个单电芯的机械损伤。0005DE102010036379A1涉及一种用于混合动力车辆或电动车辆的高压电池，其包括彼此相连接的电池模块，其中设置有分离装置，所述分离装置在正常运行状态下布置在电连接的外部。由此没有额外的电阻。由事故传感器探测到的事故触发分离装置的激活。0006。
7、在锂离子电池电芯技术范围内已经证明，锂离子电池电芯或连接完毕的锂离子电池、在这里也称为电池模块的过量充电情况是非常危险的。如果在给锂离子电池电芯充电时超过最大允许电压，会导致电芯的损伤直到导致也被称作热逸出THERMALRUNAWAY的过程。在电池电芯的这种“失控DURCHGEHEN”的情况下可能导致电芯的开放，甚至可能发生电池电芯的爆裂直至爆炸。电池电芯的这种“失控”是与锂离子电池电芯相关的最有可能发生的事故。0007由于电池的电池管理系统能够识别出电压降或发生的短路或者通过充电器的短路中止充电过程，因而可以通过安全装置例如熔断保险装置停止过量充电过程。但是如果电流继续流动，则存在过充电保护。
8、装置OSD的膜片材料熔融的危险。在这种情况下电流重新流入电池电芯或形成一个新的原电池，与由铝制成的电池电芯的壳体相对地包括当前的正极。这再次使得可能发生电压电弧或电解，在电压电弧或电解的过程中会在电池电芯的内部出现枝晶生长。这根据电压水平会直接导致产生电弧，还有可能会发生形成短路，再次开始反应和导致火灾。很难在电极集合ELEKTRODENENSEMBLE的电极之间进行屏蔽，因为整个的电芯壳体作为一个电极作用。说明书CN104051702A2/4页40008即使在发生外部短路的情况下至今使用的熔断保险装置也会触发并且将电极集合分隔开。在这里直接地形成一个新的原电池，即与由铝制成的电池电芯的壳体相。
9、对地包括当前的正极。现在那里具有其余的，可能还完好的电池电芯的电压水平，这如上所述地导致产生相同的情况。将熔断保险装置集成在负的、通常由铜制造的集电器内的试验是失败的。发明内容0009按照本发明提供一种原电池，特别是锂离子电池电芯，其包括壳体、负极端子、正极端子和分别配属于所述端子的集电器，其设计成，壳体形成为不锈钢壳体并且位于负电位或中性电位上。至今使用的硬盒壳体是用铝制造，其具有的电导率属于3659X106S/M这一量级，而按照本发明所使用的不锈钢壳体具有的电导率属于14X106S/M这一量级。此外，以不锈钢制造的壳体一方面已经经过验证可应用于锂离子技术领域并且并不比用铝制造的用于容纳电池。
10、电芯的壳体贵。0010在一个优选实施方式中电池电芯的负极端子和配属于该端子的、在壳体的内部将电极集合与负极端子相连接的集电器或集流管是由铜CU制造，而电池电芯的正极端子和配属于该端子的集电器或集流管是由铝AL制造。0011根据本发明提供的原电池在配属于正极端子且由铝制造的集电器或集流管内包含熔断保险装置。在发生短路的情况下熔断保险装置熔融，使得电极集合与正极端子之间的电流流动中断。可能的电弧或可能的枝晶生长只是在端子在按照本发明的解决方案中是正极端子的并非位于不锈钢壳体的电位上的上部直到熔断保险装置才可能出现。熔断保险装置的上部能够通过使用塑料件进行屏蔽。在按照本发明提供的解决方案中壳体、尤其。
11、原电池的不锈钢壳体是位于负电位或中性电位上，其中过充电保护装置OSDOVERCHARGESAFETYDEVICE构造成使集成在不锈钢壳体内的膜片同样用不锈钢材料或镍制造。配置给与原电池的正极端子相连接的集流管或集电器的熔断保险装置例如通过与电极集合接触的集电器或集流管内的横截面缩减部来提供。横截面缩减部可以是集电器材料内的一个开口，所述开口尤其构造成缝形式。0012在按照本发明的基本思路的一个优选的实施方式变型方案中存在这样一种可能性，即在原电池的不锈钢制成的壳体内将电池放置在中性电位上并且在每一个接线端子，即正极端子和负极端子处配置两个膜片作为过充电保护装置，所述膜片通过在壳体的内部空间中出。
12、现的压力发生变形。0013本发明的优点0014按照本发明提供的用于原电池的壳体或集成在该壳体内的过充电保护装置的解决方案应追溯到不锈钢壳体，其已经在使用过程中得到验证并且在费用方面并不比沿用至今的铝质壳体贵。在发生短路的情况下位于与原电池的正极端子相连接的集电器内的熔断保险装置熔融，使得正极端子与电极集合之间的电流流动中断。可能的电弧或可能的枝晶生长只在端子的上部直到熔断保险装置才会出现，其中熔断保险装置通过塑料件屏蔽。在这里尤其涉及集电器或集流管的位于熔断保险装置之前并且此外利用端子对外连接的区域。通过熔断保险装置的熔断，集电器或集流管的与电极集合相连接的剩余部分不再与正极端子连接，电连接中。
13、断。说明书CN104051702A3/4页50015按照本发明集成在不锈钢壳体内的过充电保护装置包括至少一个膜片，所述膜片可以由不锈钢或镍制造。所述的材料比过充电保护装置的沿用至今的膜片材料具有更高的熔点。通常不锈钢壳体与铝构成的正极端子是组合制造的，按照本发明提供的解决方案可以推迟枝晶生长。附图说明0016下面借助附图对本发明进行详细说明。0017其中0018图1示出了按照本发明提供的用于原电池的壳体的实施方式，0019图2示出了包含可变形膜片的过充电保护装置的响应，以及0020图3示出了构造在集电器或集流管中的熔断保险装置的示意图。具体实施方式0021图1的示图示出了按照本发明提供的原电池。
14、的第一实施方式变型方案，该原电池具有过充电保护装置OVERCHARGESAFETYDEVICEOSD。0022在图1中示出了原电池10，该原电池优选是锂离子电池电芯。在按照图1的实施方式的变型方案中原电池的壳体形成为不锈钢壳体34。按照图1中的示图的原电池10的不锈钢壳体34位于负电位或中性电位上。原电池10的负极端子12由铜制成。与负极端子12不同，按照图1中的示图的原电池10的正极端子14由铝AL制造。不锈钢壳体34在这里通过附图标记36所示地位于负电位或中性电位上。此外，不锈钢壳体34还包括开口24，不锈钢的膜片或镍的膜片46嵌入所述开口内。不锈钢的膜片或镍的膜片46通过在发生故障或事故。
15、时在不锈钢壳体34的内部空间30里面产生的过压可以发生变形并且可以如在图2中所示地向外拱起，使得用铝制造的正极端子14的突起28被接触并在那里出现短路。0023当发生短路时布置在由铝构成的集电器或集流管20内的熔断保险装置32熔化，原电池10的电极集合18通过所述集电器或集流管与正极端子14连接。在熔断保险装置32熔化的情况下向原电池10内的电流流动中断，因为从现在起熔断保险装置32后面的电极集合18相对于不锈钢壳体34绝缘。在短路的情况下调整短路电流通路，所述通路从负极端子12经不锈钢壳体34的盖部、集成在壳体内的向外拱起的不锈钢的膜片或镍的膜片46朝着正极端子14延伸。例如用塑料材料制成的。
16、屏蔽部44位于熔断保险装置32之上参照图3所示。0024如果在例如通过有缺陷的充电器或类似的装置给原电池10充电时发生过量充电，在不锈钢壳体34的内部空间30中产生过压，所述过压使过充电保护装置26的不锈钢的膜片/镍的膜片46向外拱起，使得砧状的凸起、在由铝制成的正极端子14上形成的突起28被接触并发生短路。0025参照图3的示图，熔断保险装置32优选形成为横截面缩减部38。熔断保险装置32优选集成在与正极端子14连接的并且由铝制成的集电器或集流管20内。铝材料在这方面具有的优点是，铝会在相对较低的温度条件下熔化，但是通过氧化层不会发生熔化材料的滴落并且尤其是这种材料不发热。避免发热会大幅降低。
17、了点燃存在于电极集合18内说明书CN104051702A4/4页6的电解质的危险。0026因为在按照本发明提供的解决方案中参照根据图1和图2的示图使用不锈钢的膜片或镍的膜片46作为过充电保护装置26的一部分，并且其具有相当高的熔点，因此会大幅降低不锈钢的膜片46或镍的膜片46熔融的危险，使得能够阻止电流重新流入原电池10内或形成一种新的、包括当前的阳极和壳体34的原电池。通过按照本发明提供的措施可以避免，在不锈钢壳体34的内部空间30中发生电压电弧，此外还能有效地阻止伴随着在不锈钢壳体34的内部空间30中枝晶生长的电解的发生。0027图3所示为构造在正极集电器中的熔断保险装置的示意图。0028。
18、正极集电器20与正极端子14连接。由正极端子14与正极集电器20组成的结构优选形成为一体并且由铝制成。在按照图3的实施方式变型方案中熔断保险装置32构造为长形缝42形式的材料缩减部38。替代缝形式42，作为材料缩减部38的开口40的其它几何形状当然也是可行的。0029至今使用的不是由镍或不锈钢制造的、而是例如由铝制造的膜片46在出现高的短路电流的时候可能会熔化。在按照本发明提供的实施方式中使用不锈钢的膜片46或镍的膜片46，所述不锈钢的膜片或镍的膜片不必强制性地具有与不锈钢壳体34相同的金属合金，所述金属合金提高了电阻并且因此允许极小的电流流动以及具有较高的熔点。通过所述的参数按照本发明提供的、尤其是构造成锂离子电池的原电池10的可靠性得以大幅改善。此外对于至今使用的、由铝制造的膜片46所存在的问题是，在出现潮湿的情况下这种膜片会从外部腐蚀或氧化。通过按照本发明提供的材料选择同样可以防止出现这种磨损现象。0030此外，从图3的示图中可以看出，构造成长形缝42的熔断保险装置32被一个由塑料材料制成的屏蔽部44盖住。说明书CN104051702A1/2页7图1图2说明书附图CN104051702A2/2页8图3说明书附图CN104051702A。