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DE102014200197A1 - Batteriezelle mit erhöhter Sicherheit und Verfahren - Google Patents

Batteriezelle mit erhöhter Sicherheit und Verfahren Download PDF

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DE102014200197A1
DE102014200197A1 DE102014200197.8A DE102014200197A DE102014200197A1 DE 102014200197 A1 DE102014200197 A1 DE 102014200197A1 DE 102014200197 A DE102014200197 A DE 102014200197A DE 102014200197 A1 DE102014200197 A1 DE 102014200197A1
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DE
Germany
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battery cell
conductor carrier
stretching device
cell
dimensions
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102014200197.8A
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English (en)
Inventor
Markus Kohlberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102014200197.8A priority Critical patent/DE102014200197A1/de
Publication of DE102014200197A1 publication Critical patent/DE102014200197A1/de
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle (1) mit einem Leiterträger (3), der mit der Batteriezelle (1) über wenigstens eine elektrische Verbindung (2) verbunden ist, wobei die Batteriezelle (1) eine Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) aufweist, deren Form und/oder Abmessungen durch eine Erwärmung der Batteriezelle (1) und/oder eine Druckerhöhung im Inneren der Batteriezelle (1) veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der in ihrer Form und/oder ihren Abmessungen veränderten Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) wenigstens eine elektrische Verbindung (2) zwischen der Batteriezelle (1) und dem Leiterträger (3) mechanisch unterbrechbar ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Diese Erfindung betrifft eine Batteriezelle mit einem Leiterträger, der mit der Batteriezelle über wenigstens eine elektrische Verbindung verbunden ist, wobei die Batteriezelle eine Dehneinrichtung aufweist, deren Form und/oder Abmessungen durch eine Erwärmung der Batteriezelle und/oder eine Druckerhöhung im Inneren der Batteriezelle veränderbar sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum elektrischen Unterbrechen einer Verbindung zwischen einem Leiterträgers und einer Batteriezelle.
  • Die Lithium-Ionen-Technologie ist für ein breites Einsatzgebiet von Applikationen prädestiniert. Sie zeichnet sich unter anderem durch hohe Energiedichten und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Anwendungen finden sich im Consumer-Bereich, wie etwa bei Mobiltelefonen, MP3-Playern oder batteriebetriebenen Werkzeugen oder dergleichen, als auch im Bereich elektrisch betriebener Fahrzeuge, wie etwa Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge, Elektro-Fahrzeuge und Mikro-Hybrid-Fahrzeuge oder ähnlichem. Lithium-Ionen-Zellen besitzen mindestens eine positive und eine negative Elektrode, die Lithium-Ionen reversibel einlagern (Interkalation) oder wieder auslagern (Deinterkalation) können. Damit die Interkalation von Lithium-Ionen bzw. die Deinterkalation von Lithium-Ionen stattfinden kann, ist die Anwesenheit von einem Lithium-Ionen-Leitsalz erforderlich. Im Stand der Technik wird derzeit bei Lithium-Ionen-Zellen im Allgemeinen als Lithium-Leitsalz Lithium-hexa-fluorophosphat (LiPF6) eingesetzt. Die Lithium-Ionen dieses Salzes wandern beim Laden und Entladen der Lithium-Ionen-Zelle durch einen Separator zwischen den Elektroden der Batteriezelle hin und her. Analoge Mechanismen finden sich auch in anderen Chemiesystemen, wie etwa Nickel-Metall-Hybrid-Zellen, Lithium-Metall-Polymer-Zellen und Lithium-Polymer-Zellen oder dergleichen. Die Erfindung kann auch auf diese Zelltypen angewendet werden. Typischerweise werden bei vielen Systemen zur Kontrolle der Einzelspannung und der Temperatur der Batteriezellen in einem Batteriesystem, welches mehrere Batteriezellen umfasst, Sensorleitungen von den Zellanschlüssen zu einer Zellüberwachungseinrichtung geführt, die typischerweise auf einem als Leiterplatte ausgeführten Leiterträger als elektrischer Zellenüberwachungsschaltkreis realisiert ist.
  • EP 1 710 858 A1 offenbart eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Zelle, die mit einer Membran ausgestattet ist, die sich bei Auftreten eines erhöhten Innendrucks in der Batteriezelle in Richtung des Zellenäußeren wölbt und dabei eine Leiterplatte zerstört. Durch das Zerstören der Leiterplatte wird beispielsweise eine weitere Überladung der Batteriezelle verhindert. Somit kann eine Überhitzung und eine mögliche anschließende Explosion der Batteriezelle verhindert werden. Um die Leiterplatte zu zerbrechen, ist ein erheblicher Innendruck der Batteriezelle erforderlich. Um diesen zu erreichen, ist gemäß der EP 1 710 858 A1 im Inneren der Batteriezelle eine bei Erwärmung Gas entwickelnde Chemikalie vorgesehen, die schon bei relativ geringer Erwärmung zu starker Gasentwicklung führt. Um die Gasentwicklung noch weiter zu beschleunigen, kann beispielsweise ab einer bestimmten Spannung, die mit einer Überladung der Batteriezelle einhergeht, eine elektrische Zusatzheizung im Inneren der Batteriezelle aktiviert werden. Diese Zusatzheizung überhitzt die Batteriezelle lokal, so dass an dieser Stelle eine starke Gasentwicklung entsteht, die zu dem Auswölben der Membran und somit zur Zerstörung der Leiterplatte führt. Durch das Zerstören der Leiterplatte wird weiterer Stromfluss zu der Batteriezelle unterbunden. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass bei einer Überladung und dem Auslösen des Zerbrechens der Leiterplatte ein relativ hoher Innendruck erforderlich ist. Somit ist damit zu rechnen, dass die Batteriezelle zerstört ist, wenn es zum Auslösen dieses Mechanismus' kommt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Batteriezelle mit einem Leiterträger, der typsicherweise, jedoch nicht zwingend, als Leiterplatte ausgeführt ist, wobei wenigstens eine elektrische Verbindung zwischen der Batteriezelle und dem Leiterträger mechanisch unterbrechbar ist, wenn in der Batteriezelle erhöhter Innendruck oder erhöhte Temperatur vorliegt. Dazu ist eine Dehneinrichtung vorgesehen, die durch erhöhten Innendruck oder erhöhte Temperatur der Batteriezelle ihre Form und/oder ihre Abmessungen ändern kann. Sie ist weiter so angeordnet, dass sie bei einer entsprechenden Form- oder Abmessungsänderung mechanisch nur wenigstens eine elektrische Verbindung zwischen der Batteriezelle und dem Leiterträger unterbricht. Da hierfür sehr viel weniger Energie erforderlich ist als für das Zerbrechen einer Leiterplatte, kann dieser Mechanismus schon bei geringeren Drücken bzw. Temperaturen als gemäß dem Stand der Technik das mechanische Trennen einer elektrischen Verbindung bewirken. Typischerweise ist die Dehneinrichtung an einer Außenoberfläche der Batteriezelle und/oder zwischen dem Leiterträger und einer Außenoberfläche der Batteriezelle angeordnet. Typischerweise ist auf dem Leiterträger, insbesondere einer Leiterplatte oder Leiterfolie oder dergleichen, eine Zellüberwachungseinrichtung realisiert. Da eine Zellenüberwachungseinrichtung in Vorgänge wie Laden oder Entladen eingreifen kann, können Fehlfunktionen können daher zu unerwünschtem Verhalten und damit auch zu Überhitzung, Entgasen der Batteriezelle, Bränden und Explosion führen. Im Falle von Fehlern auf dieser Platine, wie etwa Kurzschlüssen oder Defekten von Bauteilen, die zu einer Fehlfunktion führen können, kann eine elektrische Abtrennung der Zellenüberwachungseinrichtung von der Batteriezelle die Auswirkungen solcher Fehler beenden und somit die Batteriezelle vor weiterer Schädigung geschützt werden. Solche Fehler können beispielsweise die Folge eines Unfalls oder einer anderweitigen Beschädigung der Zellenüberwachungseinrichtung sein. Die elektrische Verbindung zwischen der Batteriezelle und dem Leiterträger, auf dem bevorzugt wenigstens Teile der Zellenüberwachungseinrichtung angeordnet sind, kann beispielsweise mittels eines Bonddrahts, eine Kontaktierungsstelle, wie etwa einer Lötstelle oder einer Klebestelle mit Leitkleber, eines Steckkontakts oder aneinander angedrückter Kontakte oder dergleichen realisiert sein. Das mechanische Trennen kann irreversibel sein, insbesondere, indem die Verbindung durch übermäßigen Zug, Biegung, Torsion, Schub oder eine ähnliche Überlastung abgerissen wird. Alternativ kann auch ein reversibles Außerkontaktbringen stattfinden, etwa das Trennen eines Steck- oder Andruckkontakts, der nach Abbau von Wärme bzw. Innendruck in der Batteriezelle wieder verbindbar ist. Dann kann die Batteriezelle einschließlich der Zellenüberwachungsschaltkreises im besten Fall ohne weitere Maßnahmen weiter verwendet werden. Im Sinne der Erfindung zählen alle Elemente
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • In einer Ausführungsform der Batteriezelle wird durch die Wirkung der Dehneinrichtung eine elektrische Verbindung für die Erfassung einer Spannung oder einer Temperatur der Batteriezelle mechanisch unterbrochen. Insbesondere durch das dadurch entstehende Vorliegen eines extremen Messwerts, beispielsweise etwa 0V für die Zellenspannung oder ein Maximalwert einer messbaren Temperatur oder dergleichen, kann die Zellenüberwachungseinrichtung erkennen, dass eine Verbindung, insbesondere eine Sensorleitung, unterbrochen ist. Dann leitet die Zellenüberwachungseinrichtung vorzugsweise Notfallmaßnahmen ein, die zu einer Stabilisierung oder einem Rückgang von Druck bzw. Temperatur in der Batteriezelle führen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Batteriezelle wird durch die Dehneinrichtung eine Verbindung zwischen dem Leiterträger und der Batteriezelle unterbrochen, die die Batteriezelle mit ihrer Umgebung verbindet. Insbesondere wird über diese Verbindung ein Lade- und Entladestrom geführt. Dann kann die Dehneinrichtung bewirken, dass zum Beispiel ein weiteres Überladen oder ein Überstrom beim Entladen unterbrochen wird und sich die Batteriezelle nicht weiter aufheizt oder ausgast.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Batteriezelle weist die Dehneinrichtung eine Gasaufnahmeeinrichtung auf, in die Gas aus der Batteriezelle einströmen kann, um die Form und/oder die Abmessungen der Dehneinrichtung zu verändern. Insbesondere weist eine solche Gasaufnahmeeinrichtung einen dünnwandigen Bereich oder eine Membran auf, die sich unter Druck in der Gasaufnahmeeinrichtung in Richtung von deren Äußerem aufwölben können. Durch dieses Aufwölben können Kräfte auf den Leiterträger ausgeübt werden, um mit Hilfe dieser Kräfte eine Verbindung zu der Batteriezelle zu trennen. Alternativ kann die Dehneinrichtung einen Bimetall aufweisen, der sich durch Wärmezufuhr aus der Batterie verformen kann. Diese Verformung wirkt auf den Leiterträger ein, so dass durch entsprechende Kräfte eine Verbindung zu der Batteriezelle getrennt werden kann. In noch einer weiteren Variante weist die Dehneinrichtung einen Dehnstoff auf, der insbesondere einen besonders hohen Volumendehnkoeffizienten aufweisen kann. Durch Wärmezufuhr aus der Batteriezelle kann die Dehnung des Dehnstoffs so gelenkt werden, dass die Dehnkräfte auf den Leiterträger einwirken, so dass eine Verbindung des Leiterträgers zu der Batteriezelle unterbrochen wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Batteriezelle ist die Verbindung zwischen der Batteriezelle und dem Leiterträger reversibel unterbrechbar.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Batteriezelle ist die Batteriezelle zum Wiederaufladen vorgesehen. Insbesondere handelt es sich um eine Nickel-Metall-Hybrid-Zelle, eine Lithium-Metall-Polymer-Zelle oder eine Lithium-Polymer-Zelle.
  • In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem ein Leiterträger von einer Batteriezelle wenigstens teilweise elektrisch getrennt werden kann. Dabei wird vorausgesetzt, dass der Leiterträger vor dem Trennen mit wenigstens einer elektrischen Verbindung mit der Batteriezelle verbunden ist. Das Trennen der elektrischen Verbindung wird mechanisch durch Wirkung einer Dehneinrichtung erreicht, welche durch Einwirkung von Wärme und/oder Druck aus der Batteriezelle ihre Form und/oder Abmessungen ändert. Es ergeben sich dieselben Vorteile, wie schon in Bezug auf den Aspekt einer Batteriezelle diskutiert wurde.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine elektrische Verbindung zwischen der Batteriezelle und dem Leiterträger, die entweder eine Erfassung einer Spannung oder einer Temperatur der Batteriezelle oder der Verbindung der Batteriezelle zu ihrer Umgebung dient, mechanisch mittels der Dehneinrichtung unterbrochen. In noch einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Dehneinrichtung vergrößert, indem Gas aus der Batteriezelle in die Dehneinrichtung einströmt. Dazu hat das Gas in der Batteriezelle vorzugsweise einen höheren Druck als den Umgebungsdruck. Die Dehneinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass die Unterbrechung der Verbindung bei einem vorgegebenen Druck stattfindet. In einer Alternative dieser Ausführungsform verformt sich die Dehneinrichtung aufgrund von thermischer Einwirkung der Batteriezelle auf Teile der Dehneinrichtung mit verschiedenen Temperaturkoeffizienten, insbesondere auf ein Bimetallelement, etwa einen Bimetallstreifen, wobei sich insbesondere zumindest eine Abmessung der Dehneinrichtung vergrößert. In noch einer weiteren Alternative dehnt sich ein Dehnstoff in der Dehneinrichtung aus, wobei insbesondere dessen Volumenausdehnung so genutzt wird, dass sich wenigstens eine Abmessung der Dehneinrichtung vergrößert. Ein Dehnstoff kann etwa ein organisches Material mit besonders hohem Volumenausdehnungskoeffizienten sein. In noch einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Verbindung zwischen der Batteriezelle und dem Leiterträger reversibel unterbrochen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
  • 1a ein schematischer Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Batteriezelle mit elektrischen Verbindungen zu einem Leiterträger, der eine erste Variante einer Dehneinrichtung im Normalzustand zeigt,
  • 1b ein schematischer Querschnitt durch dieselbe erste Ausführungsform einer Batteriezelle mit elektrischen Verbindungen zu einem Leiterträger, der eine erste Variante einer Dehneinrichtung im Zustand mit erhöhtem Innendruck der Batteriezelle zeigt,
  • 2a ein schematischer Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Batteriezelle mit elektrischen Verbindungen zu einem Leiterträger, der eine zweite Variante einer Dehneinrichtung im Normalzustand zeigt,
  • 2b ein schematischer Querschnitt durch dieselbe zweite Ausführungsform einer Batteriezelle mit elektrischen Verbindungen zu einem Leiterträger, der eine zweite Variante einer Dehneinrichtung im Zustand mit erhöhter Temperatur der Batteriezelle zeigt,
  • 2c ein schematischer Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Bimetalls, der Teil der zweiten Variante der Dehneinrichtung der zweiten Ausführungsform der Batteriezelle sein kann,
  • 2d ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bimetalls, der Teil der zweiten Variante der Dehneinrichtung der zweiten Ausführungsform der Batteriezelle sein kann,
  • 3a ein schematischer Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Batteriezelle mit elektrischen Verbindungen zu einem Leiterträger, der eine dritte Variante einer Dehneinrichtung im Normalzustand zeigt, und
  • 3b ein schematischer Querschnitt durch dieselbe dritte Ausführungsform einer Batteriezelle mit elektrischen Verbindungen zu einem Leiterträger, der eine dritte Variante einer Dehneinrichtung im Zustand mit erhöhter Temperatur der Batteriezelle zeigt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1a zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Batteriezelle 1 mit einer elektrischen Verbindung 2 zu einem als Leiterplatte 3 ausgeführten Leiterträger. An der Batteriezelle 1 sind Pole 4 angeordnet, die elektrisch und mechanisch mit den Verbindungen 2 verbunden sind. Die Verbindungen 2 sind an ihrem anderen Ende zusätzlich jeweils mit der Leiterplatte 3 verbunden. Zwischen der Batteriezelle 1 und der Leiterplatte 3 ist ein Dehnelement 5 angeordnet, das eine Membran 6 aufweist. Das Dehnelement 5 weist in seinem Inneren einen Hohlraum auf, der über einen Durchtritt 7 mit dem Inneren der Batteriezelle 1 verbunden ist, so dass Gas aus dem Inneren der Batteriezelle 1 in das Innere der Dehneinrichtung 5 überströmen kann. 1a zeigt die Batteriezelle 1 in einem Normalzustand. Der Druck im Inneren der Batteriezelle ist gegenüber Außendruck nicht wesentlich erhöht. Die Batteriezelle 1 ist gegenüber ihrer Umgebung druckdicht verschlossen. Die Verbindungen 2 dienen der Erfassung der Spannung der Batteriezelle 1. Die Leiterplatte 3 trägt zumindest Teile eines Zellenüberwachungsschaltkreises.
  • Die 1b zeigt dieselbe Ausführungsform der Batteriezelle 1 schematisch in demselben Querschnitt, jedoch mit dem Unterschied, dass in der 1a der Innendruck der Batteriezelle gegenüber dem Druck in der Umgebung der Batteriezelle erhöht ist. Dadurch ist Gas aus dem Inneren der Batteriezelle 1 in das Innere der Dehneinrichtung 5 übergeströmt. Somit wölbt sich in der 1 die Membran 6 der Dehneinrichtung 5 auf die Leiterplatte zu und legt sich an diese an. Der Druck in der Batteriezelle 1 ist so groß, dass die durch die Membran 6 auf die Leiterplatte 3 ausgeübten Kräfte ausreichen, um die Verbindung 2 zumindest an einem der Pole 4, oder, wie in der 1b dargestellt, an beiden Polen abzureißen. Alternativ kann auch nur die Verbindung 2 zu einem der Pole 4 abreißen. Da wenigstens eine der elektrischen Verbindungen 2 unterbrochen ist, kann die Zellüberwachungseinrichtung die Spannung der Batteriezelle 1 nicht mehr erfassen. Aufgrund der Erfassung eine entsprechenden Fehlerwertes können Gegenmaßnahmen gegen weiteren Anstieg des Drucks in der Batteriezelle eingeleitet werden.
  • 2a zeigt schematisch in einem Querschnitt eine zweite Ausführungsform der Batteriezelle 1 mit einer zweiten Variante der Dehneinrichtung 8, 9. Die 2a ist in weiten Teilen mit der 1a identisch. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht noch einmal gesondert beschrieben; es sei auf 1a verwiesen. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform weist die zweite Ausführungsform der Batteriezelle eine zweite Variante der Dehneinrichtung 8, 9 auf.
  • Die Dehneinrichtung 8, 9 weist als wesentliches Element ein Bimetallelement 8, 9 auf, das als flächiges Gebilde, insbesondere als Streifen, ausgebildet ist. Die Dehneinrichtung 8, 9 kann, wie in der 2a dargestellt, über ein Befestigungselement 10 an der Batteriezelle 1 befestigt sein. Die 2a zeigt die Batteriezelle 1 bei einer Normaltemperatur, bei der das Bimetallelement 8, 9 unverformt ist, wobei die Leiterplatte 3 über die Verbindungen 2 mit den Polen 4 verbunden ist.
  • 2b zeigt die zweite Ausführungsform der Batteriezelle schematisch in demselben Querschnitt, wie 2a. Im Unterschied zu der 2A weist die Batteriezelle 1 eine erhöhte Temperatur auf, die dazu führt, dass das Bimetallelement 8, 9 verformt ist. Die Schicht 9 des Bimetallelements 8, 9 hat einen höheren Wärmedehnungskoeffizienten als die Schicht 8 des Bimetallelements. Die Schicht 9 des Bimetallelements 8, 9 ist näher an der Batteriezelle 1 angeordnet als die Schicht 8. Dadurch biegt sich das Bimetallelement 8, 9 bei Erwärmung von der Batteriezelle 1 weg in Richtung der Leiterplatte 3. Diese wird bei einer Berührungstemperatur von dem Bimetallelement 8, 9 berührt, wobei sich mit zunehmender Temperatur zunehmend stärkere Kräfte auf die Leiterplatte 3 aufbauen, die dazu führen, dass zumindest eine der Verbindungen 2 der Leiterplatte 3 zu den Polen 4 abreißt. Daraus ergeben sich die Folgen, die schon in Bezug auf 1b diskutiert wurden. Um eine zuverlässige Funktion der Dehneinrichtung zu gewährleisten, wird diese vorzugsweise mit einer guten thermischen Anbindung an die Batteriezelle 1 ausgeführt.
  • 2c zeigt einen Querschnitt durch das Bimetallelement 8, 9 in einem ersten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schicht 8 mit der Schicht 9 flächig verbunden, beispielsweise durch Sprengplattieren, Walzen, Löten oder ähnliche Verfahren. Dadurch entfällt der Spalt zwischen den Schichten 8 und 9.
  • 2d zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bimetallelements 8, 9. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schichten 8 und 9 nicht großflächig, sondern nur an ihren Enden miteinander verbunden. Dazu sind die Schichten 8 und 9 mit zueinander passenden Perforierungen versehen, durch die jeweils ein Verbindungselement 12 gesteckt ist, beispielsweise ein Niet. Durch die feste Verbindung der beiden Schichten 8 und 9 mit unterschiedlichen Dehnungskoeffizienten biegt sich das Bimetallelement 8, 9 bei Erwärmung.
  • 3a zeigt schematisch in einem Querschnitt eine dritte Ausführungsform der Batteriezelle 1 mit einer dritten Variante des Dehnelements, das einen Dehnstoff 15 aufweist. Die 3a ist in großen Teilen mit den 1a und 2a identisch. Für gleiche Merkmale sind gleiche Bezugsziffern verwendet. Diese Merkmale werden nicht noch einmal gesondert beschrieben; es sei auf die Beschreibung zu der 1a verwiesen. Im Unterschied zu den 1a und 2a ist in der 3a ein Dehnelement gezeigt, das ein Gehäuse 13, einen Druckstempel 14, einen Dehnstoff 15 und ein Rückstellelement 16 umfasst. Der Stempel 14 wirkt als Kolben und ist im Inneren des Gehäuses 13 angeordnet, welches als Zylinder wirkt. Zwischen dem Stempel 14 und dem Gehäuse 13 ist der Dehnstoff 15 angeordnet. Zwischen dem Stempel 14 und dem Gehäuse 13 ist das Rückstellelement 16 angeordnet. In der 3a hat die Batteriezelle 1 eine Normaltemperatur. Die Leiterplatte 3 ist über die Verbindungen 2 mit den Polen 4 verbunden. Der Dehnstoff 15 hat ein Volumen, das dazu führt, dass der Stempel 14 keine oder geringe Kräfte auf die Leiterplatte 3 ausübt.
  • 3b zeigt die zweite Ausführungsform der Batteriezelle 1 schematisch in demselben Querschnitt wie in 3a. In 3b ist die Temperatur der Batteriezelle 1 jedoch erhöht. Durch einen Wärmeübergang aus der Batteriezelle 1 in die Dehneinrichtung und dort in den Dehnstoff 15 vergrößert dieser sein Volumen. Dadurch wird der Stempel 14 aus dem Gehäuse 13 getrieben, wodurch er erhöhte Kräfte auf die Leiterplatte 3 ausübt. Diese sind ab einer Trenntemperatur so groß, dass wenigstens eine der Verbindungen 2, oder, wie in der 3b dargestellt ist, beide Verbindungen unterbrochen werden. Dies kann ein reversibler oder irreversibler Prozess sein. Wenn die Batteriezelle 1 abkühlt, verringert sich das Volumen des Dehnstoffs 15 wieder. Die Rückstelleinrichtung 16 sorgt dafür, dass der Stempel 14 wieder in das Gehäuse 13 eingefahren wird. In einer bezüglich der Abtrennung der Leiterplatte 3 reversibel arbeitenden Variante der Batteriezelle 1 ist der Stempel 14 vorzugsweise mit der Leiterplatte 3 verbunden, beispielsweise verklebt. Das Einfahren des Stempels 14 führt dann dazu, dass die Leiterplatte 3 den Polen 4 angenähert wird. Vorzugsweise sind dann die Verbindungen 2 so ausgeführt, dass sie bei einer Annäherung der Leiterplatte 3 an die Pole 4 wieder einen elektrischen Kontakt herstellen. Beispielsweise können die Verbindungen 2 als Steckkontakte ausgeführt sein. Nach einer Überhitzung kann eine solche Batteriezelle 1 vorzugsweise weiter verwendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1710858 A1 [0003, 0003]

Claims (9)

  1. Batteriezelle (1) mit einem Leiterträger (3), der mit der Batteriezelle (1) über wenigstens eine elektrische Verbindung (2) verbunden ist, wobei die Batteriezelle (1) eine Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) aufweist, deren Form und/oder Abmessungen durch eine Erwärmung der Batteriezelle (1) und/oder eine Druckerhöhung im Inneren der Batteriezelle (1) veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der in ihrer Form und/oder ihren Abmessungen veränderten Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) wenigstens eine elektrische Verbindung (2) zwischen der Batteriezelle (1) und dem Leiterträger (3) mechanisch unterbrechbar ist.
  2. Batteriezelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektrische Verbindung (2) für die Erfassung einer Spannung oder einer Temperatur der Batteriezelle (1), die im normalen Betriebszustand zwischen der Batteriezelle (1) und dem Leiterträger (3) besteht, mechanisch unterbrechbar ist.
  3. Batteriezelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) eine Gasaufnahmeeinrichtung (6) aufweist, in welche Gas aus der Batteriezelle (1) unter Vergrößerung ihrer Abmessungen einströmbar ist, ein Bimetall (8, 9) aufweist, welches durch die Batteriezelle (1) erwärmbar ist, oder/und einen Dehnstoff (15) aufweist, der bei Erwärmung durch die Batteriezelle (1) die Abmessungen der Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) vergrößernd ausdehnbar ist.
  4. Batteriezelle (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Batteriezelle (1) und dem Leiterträger (3) reversibel unterbrechbar ist.
  5. Batteriezelle (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (1) zum Wiederaufladen vorgesehen ist und insbesondere eine Nickel-Metall-Hydrid-Zelle, eine Lithium-Metall-Poymer-Zelle oder eine Lithium-Poymer-Zelle ist.
  6. Verfahren zum Unterbrechen einer elektrischen Verbindung (2) zwischen einem Leiterträger (3) und einer Batteriezelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung (2) zwischen der Batteriezelle (1) und dem Leiterträger (3) mittels einer Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15), die durch Einwirkung von Wärme und /oder Druck aus der Batteriezelle (1) ihre Form und/oder Abmessungen ändert, mechanisch unterbrochen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung (2) für die Erfassung von einer Spannung oder einer Temperatur der Batteriezelle (1), welche im normalen Betriebszustand zwischen der Batteriezelle (1) und dem Leiterträger (3) besteht, mechanisch unterbrochen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) durch Einströmen von Gas aus der Batteriezelle (1) vergrößert wird, die Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) sich auf Grund unterschiedlicher Temperaturkoeffizienten von Teilen der Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) und auf Grund von Temperatureinwirkung aus der Batteriezelle (1) auf die Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) biegt oder sich zur Vergrößerung der Abmessungen der Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) ein Dehnstoff (15) in der Dehneinrichtung (5, 6, 8, 9, 14, 15) auf Grund von Temperatureinwirkung aus der Batteriezelle (1) ausdehnt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (2) zwischen der Batteriezelle (1) und dem Leiterträger (3) reversibel unterbrochen wird.
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