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Mechanismus zur Druckentlastung bei Zellausdehnung zur Vermeidung der Propagation innerhalb eines Batteriemoduls


Kurzfassung

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen. In solchen Modulen besteht die Gefahr der Propagation eines thermischen Durchgehens einer Zelle. Wird diese nicht unterbunden, kann dies zur Zerstörung des gesamten Batteriemoduls und des umgebenen Bauteils führen. Insbesondere bei großen Batteriesystemen stellt die Propagation ein wesentliches Problem dar. Experimentelle Untersuchungen der Erfinder haben jedoch ergeben, dass Batteriezellen, die sich frei ausdehnen können, eine deutlich niedrigere Oberflächentemperatur aufweisen als verspannte Batteriezellen. 


Hintergrund

Batteriesysteme in elektrischen und hybrid-elektrischen Fahrzeugen bestehen aus mehreren Batteriemodulen, die wiederum mindestens drei Lithium-Ionen-Batteriezellen enthalten.


Problemstellung

Bei dieser Batterieart besteht unter bestimmten Voraussetzungen die Gefahr eines thermischen Durchgehens, dem sogenannten Thermal Runaway. Ein solcher Vorfall kann durch einen Kurzschluss (intern oder extern) und hohe Temperaturen entstehen, da jeweils sich selbst verstärkende, exotherme Reaktionen ablaufen. Diese Reaktionen können dann ebenfalls in benachbarten Batteriezellen hervorgerufen werden. 


Lösung

Eine Sollbruchstelle in dem Rahmen, der die Batteriezellen eines Moduls verspannt, kann durch die entstehende Kraft bei der Ausdehnung einer einzelnen Batteriezelle den Verbund der Zellen auflösen, die Ausdehnung der einzelnen Batteriezelle ermöglichen und somit die Erwärmung der angrenzenden Zellen und deren thermisches Durchgehen verhindern. Eine parallel ausgeführte Sollbruchstelle an den elektrischen Kontakten erhöht die Sicherheit.


Vorteile

  • Eine sichere Bauweise von Lithium-Ionen-Batteriemodulen bei angepasster Batteriesystemarchitektur ohne negativen Einfluss auf die Energiedichte
  • Einfache Integration in die vorhandene Modulbauweise
  • Abschwächung der Auswirkungen eines Thermal Runaway einer Batteriezelle
  • Keine zusätzlichen Aggregate und/oder weitere Isolation notwendig


Anwendungsbereiche

Die Erfindung kann auf sämtliche Batteriesysteme mit Batteriemodulen angewendet werden, die Lithium-Ionen-Batterien beinhalten.


Service

Lizenz zur gewerblichen Nutzung/Kooperation möglich


EZN Erfinderzentrum Norddeutschland GmbH

Dr.-Ing. Tobias Braunsberger
0511 850 308-0
braunsberger@ezn.de
www.ezn.de
Adresse
Theaterstraße 2
30159 Hannover



Entwicklungsstand

Idee


Patentsituation

  • DE anhängig

Stichworte

Batteriemodul, Batteriesystem, elektrische Fahrzeuge, Leistungselektronik, Lithium-Ionen-Batterien, Propagation, Sicherheit, Thermal Runaway, TU Braunschweig

Angebot Anbieter-Website


Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr