[发明专利]带有容器的电化学能量存储器

说明书

描述

本发明涉及电化学能量存储器，特别是基于锂离子工作的电化学能量存储器。

对于商业使用来说，电化学能量存储器除了其他因素外还很重要的是尽可能简洁、经济的构造方式和与此类能量存储器交流时最大可能的安全性。当其内所包含的伽伐尼电池通过剧烈的热量增长而过热或者面临这种过热的危险时，则尤其会对电化学能量存储器的安全性造成威胁。剧烈的热量增长例如可能是内部或外部短路，在过充电时、过载时外部热源流入的反应，以强电流充电，以高充电因子充电，在已经较高的温度下和较差的冷却时开始充电的结果。

温度升高导致在电池内的电解质被加热，直至它最终蒸发。由此产生的电解质蒸汽在气密密封的电池内部的聚积经常会导致内部压力的增大。当内压超过临界值时，可能导致电池爆炸，其中，对人体有害的电池内部物质可能溢出或者能够引发失火。

已知有用于电化学能量存储器的保护装置，当电池的内压超过预定的临界下限值时，通过尽可能排出所产生的气体，来抵抗气密密封的电池和/或电池堆栈之内过量的气体聚积。由背景技术中已知的一些保护装置具有阀门，该阀门实现了压力平衡。此类建议例如在专利文献US5,523,178中，其中，描述了用于伽伐尼电池的阀门。然而此类阀门的实现在实践中常常遇到困难。由于阀门设计的高度复杂性使得生产费用增加并因此导致制造电池的成本增加。复杂度较低的阀门设计有如下缺点，即它仅在较高压力时或仅在较窄的压力范围中开启。

由专利申请US2006/0019150A1中已知的另一个保护装置中设有装配了电池的壳体或带有破裂点的电池堆栈，该破裂点在一定的内压下碎裂，为给所生成的蒸汽提供被排放的可能。一些此类破裂点以如下方式设计，即它们在破裂时中断在电池的同类极化电极与组件的相应集流体之间的导电线路。

DE102008006026A1中公开了一种用于根据伽伐尼电池原理工作的电学设备的保护装置，其具有从第一工作状态到第二工作状态的此类装置的受控转换，其中，该装置的功能性并且尤其是反应潜力(Reaktionspotenzial)被降低或被完全消除。

鉴于与此类用于伽伐尼电池的保护装置有关的各种缺点或限制，本发明的任务在于，给出一种可严格密封的电化学能量存储器，其不依靠例如阀门、破裂点或破裂片的此类保护装置。

该任务将通过根据独立专利权利要求中任意一项所述的电化学能量存储器或通过用于制造该电化学能量存储器的方法得以完成。

依据本发明，电化学能量存储器设有电化学活性(aktive)组成部分，该组成部分安装在容器的内部。电化学活性组成部分或其他安装在容器中的组成部分以如下方式设计或安装，即只要在容器内作为化学反应的结果形成或可能形成超压时，所述组成部分就抑制能量存储器的至少一部分电化学活性组成部分的至少一个化学反应的进行。

联系本发明，电化学能量存储器被理解为如下装置，即能够将化学能直接转化为电能并且供使用的装置。这一概念不但包括特别是伽伐尼电池或由众多伽伐尼电池构成的组合体，而且还包括例如燃料电池和其他用于将化学能转化为电能的装置。在本发明范畴中，电化学存储器包括尤其是可充电的电化学能量存储器，该电化学存储器中能够输入电能，并且电能随后能以化学能的形式存储。关于此类电化学能量存储器的重要的例子是可充电的伽伐尼电池或由众多此类电池构成的组合体。

联系本发明，电化学能量存储器的容器被理解为以下类型的任何容器、壳体或包装，即合适于保护电化学活性组成部分和其他组成部分的容器、壳体或包装，其中所述其他组成部分基于其结构或者基于其作用来针对外部影响保护电化学活性组成部分。特别地，在这里可能涉及到刚性的或者柔性的壳体或薄膜包装，尤其涉及到多层薄膜包装，例如电极堆栈和将电极分隔开的分隔物与伽伐尼电池的电解质和电导体一起被包装到所述多层薄膜包装中。

联系本发明，电化学能量存储器的(电化学)活性组成部分被理解为此类能量存储器的如下组成部分，即以某种方式参与到能量存储器中的基本能量存储的电化学过程，或者支持该过程的组成部分。这一概念将尤其还理解为电极和所谓的电解质。伽伐尼电池的容器、壳体或包装并不属于电化学活性组成部分。支持组成部分的例子是分隔物或集流体，它们通常(但并不总是)不被当作电化学能量存储器的活性组成部分。