電池系統(tǒng)的氣體清潔單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于蓄能器系統(tǒng)的氣體清潔單元以及一種相應(yīng)的蓄能器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋰單電池的受損情況下，單電池會(huì)出現(xiàn)脫氣。在這種情況下，會(huì)有氣體從單電池中排出或釋放出來(lái)，這種氣體可以含有一些組分，這些組分有時(shí)可以輕易地點(diǎn)燃、有害于環(huán)境、危及健康和/或有毒。
[0003]已知的是，在電池組中利用脫氣機(jī)構(gòu)以管道方式引導(dǎo)這種氣體，或者將其從電池組中排出。
[0004]文獻(xiàn)DE 10 2009 000 660 A1記載了一種電池模塊，其帶有用于引出氣體和蒸汽的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)設(shè)有用于把有毒的和/或有害于環(huán)境的物質(zhì)從氣體和蒸汽中分離出去的吸附劑。
[0005]文獻(xiàn)DE 10 2010 051 014 A1描述了一種用于蓄存電能的裝置，其帶有包圍至少一個(gè)蓄電池單體的殼體。在該殼體中有至少一種化學(xué)物質(zhì)，這種物質(zhì)與可能從蓄電池單體中排出的危害性物質(zhì)反應(yīng)成非危害性的化合物或元素，和/或它們的反應(yīng)促成了非危害性的化合物或元素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主題是一種用于蓄能器系統(tǒng)的氣體清潔單元，其包括帶有內(nèi)腔的容器、用于把可從蓄能器排出的氣體的氣體流引入到容器的內(nèi)腔中的氣體入口和用于把氣體流從容器的內(nèi)腔引出的氣體出口，其中，容器的內(nèi)腔包括用于分離可排出的氣體的至少一種組分的至少一種分離機(jī)構(gòu)，其中，在容器的內(nèi)腔中設(shè)置有至少一種表面增大結(jié)構(gòu)。
[0007]分離機(jī)構(gòu)尤其可以是一種用來(lái)把可排出的氣體的至少一種組分從該氣體中分離出去的機(jī)構(gòu)。這種分離在此例如可以按下述方式進(jìn)行:利用分離機(jī)構(gòu)把至少一種組分通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成另一種物質(zhì)，和/或使得至少一種組分物理地例如以溶解在和/或消散在液體中的形式從可排出的氣體中分離出去。在此，分離機(jī)構(gòu)例如可以包括至少一種化學(xué)的化合物和/或至少一種化學(xué)元素，借此使得所述至少一種組分可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為另一種物質(zhì)，和/或借此使得所述至少一種組分可物理地例如以溶解在和/或消散在液體中的形式從可排出的氣體中分離出去。
[0008]表面增大結(jié)構(gòu)尤其可以是一種構(gòu)件，其-相對(duì)于無(wú)表面增大結(jié)構(gòu)的容器內(nèi)腔表面-增大單位容器內(nèi)腔容積的被氣體流過(guò)的表面。
[0009]至少一種表面增大結(jié)構(gòu)因而尤其可以構(gòu)造成構(gòu)件的形式。
[0010]氣體尤其既可以是一種氣體，又可以是一種氣體混合物，其有時(shí)也可以含有液態(tài)的和/或固態(tài)的組分，例如也可以稱(chēng)為蒸汽。
[0011]蓄能器系統(tǒng)尤其可以是電池系統(tǒng)例如電池組。電池系統(tǒng)在此尤其可以是基于二次或一次的特別是二次的電池單體的系統(tǒng)?；诙坞姵貑误w的系統(tǒng)即所謂的蓄電池，在此尤其也可以稱(chēng)為蓄電池系統(tǒng)。蓄能器系統(tǒng)或電池系統(tǒng)例如可以是比如用于混合動(dòng)力車(chē)輛或電動(dòng)車(chē)輛的牽引電池、(其它)移動(dòng)式電池系統(tǒng)例如(其它)車(chē)輛電池或比如用于光伏設(shè)備的靜止式電池系統(tǒng)(蓄電池系統(tǒng))。蓄能器系統(tǒng)或電池系統(tǒng)尤其可以是包括鋰二次單電池的鋰電池系統(tǒng)。
[0012]在有些情況下，例如在單電池受損情況下，在蓄能器系統(tǒng)比如鋰電池系統(tǒng)中會(huì)發(fā)生脫氣過(guò)程，其中，會(huì)排出一種氣體，這種氣體可以含有一種或多種對(duì)人類(lèi)和/或環(huán)境有危害的組分，例如有害的比如易于點(diǎn)燃的、有害于環(huán)境的、危及健康的和/或有毒的組分。
[0013]在鋰單電池例如鋰離子單電池或鋰-金屬-單電池的情況下，其特別是帶有含氟的電解質(zhì)和/或連接材料例如六氟磷酸鋰(LiPF6)作為導(dǎo)電鹽和/或聚偏氟乙烯(PVdF)作為連接劑，可排出的氣體例如可以含有一種或多種含氟的組分，比如氫氟酸(HF)、碳酰氟(C0F2)、四氟甲烷(CF4)、六氟乙烷(F116、C2F6)和/或一種或多種有機(jī)組分比如甲烷(CH4)、乙烷(C2F6)、乙烯(C2H4)、丙烷、丙烯、η-丁烷、苯、甲醛(HCH0)、乙醛、醋酸、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和/或碳酸亞乙烯酯和/或一種或多種無(wú)機(jī)組分比如磷化氫(ΡΗ3)、氫(?)、一氧化碳(C0)、二氧化碳(C02)、一氧化氮(N0)、二氧化氮(N02)和/或一氧化二氮(N20)。在此，含氟的化合物比如氫氟酸(HF)例如在毒性方面尤為并非所愿。有機(jī)組分-例如在點(diǎn)燃性方面-是并非所愿的。
[0014]利用氣體清潔單元可以有利地保護(hù)處于蓄能器系統(tǒng)環(huán)境下的人們免于接觸可排出的氣體的危害性組分，例如有害的比如有害于環(huán)境的、危及健康的、有毒的和/或易于點(diǎn)燃的組分。例如可以利用氣體清潔單元來(lái)防止可排出的氣體的組分進(jìn)入到車(chē)輛客艙內(nèi)，和/或進(jìn)入到車(chē)輛周?chē)臻g比如車(chē)庫(kù)例如地下車(chē)庫(kù)中。這在封閉式建筑物比如地下車(chē)庫(kù)或住宅車(chē)庫(kù)中可以尤為有利，在封閉式建筑物情況下，相關(guān)空間內(nèi)的氣體濃度不能充分揮發(fā)。
[0015]利用分離機(jī)構(gòu)，在此尤其可以把可排出的氣體的至少一種危害性的組分例如有害的或危險(xiǎn)的比如有害于環(huán)境的和/或危及健康的和/或有毒的和/或易于點(diǎn)燃的組分從該氣體中分離出去。特別是可以把至少一個(gè)分離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)用來(lái)分離可排出的氣體的至少一種危害性的組分例如有害的或危險(xiǎn)的比如有害于環(huán)境的和/或危及健康的和/或有毒的和/或易于點(diǎn)燃的組分?？膳懦龅臍怏w因而可以利用氣體清潔單元被清除掉所述至少一種特別是危害性的組分，并保護(hù)人類(lèi)以及環(huán)境免受其害。
[0016]利用構(gòu)件形式的表面增大結(jié)構(gòu)，可以有利地增大氣體清潔單元內(nèi)腔中的表面，從而可排出的氣體在流經(jīng)氣體清潔單元時(shí)到達(dá)盡可能大的表面。在此，利用通過(guò)表面增大結(jié)構(gòu)增大的表面，一方面可以增大氣體與分離機(jī)構(gòu)之間的接觸面，由此增強(qiáng)分離機(jī)構(gòu)的分離效果。另一方面，利用通過(guò)表面增大結(jié)構(gòu)增大的表面可以降低氣體流的流速，有時(shí)可以延長(zhǎng)流動(dòng)路徑，并以這種方式延長(zhǎng)可排出的氣體在氣體清潔單元中的滯留時(shí)間，因而延長(zhǎng)氣體與分離機(jī)構(gòu)相互作用的時(shí)間，由此進(jìn)一步提高分離機(jī)構(gòu)的效率。由于提高了分離機(jī)構(gòu)的效率，也可以有利地進(jìn)一步提高在蓄能器系統(tǒng)周?chē)奶貏e是對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的安全性。還可以利用構(gòu)件形式的表面增大結(jié)構(gòu)提高氣體清潔單元的和/或分離機(jī)構(gòu)的機(jī)械穩(wěn)定性，由此例如延長(zhǎng)其使用時(shí)間。構(gòu)件形式的表面增大結(jié)構(gòu)還可以有利地采用簡(jiǎn)單的方式來(lái)制造，例如采用噴射技術(shù)和/或澆注技術(shù)和/或變型技術(shù)來(lái)制造。
[0017]把氣體清潔單元設(shè)計(jì)成特別是緊湊的或封閉的單元，這還提供了如下優(yōu)點(diǎn):由此可以設(shè)計(jì)多種不同的蓄能器系統(tǒng)，和/或可以在蓄能器系統(tǒng)中或上或與其相鄰地把氣體清潔單元安裝在不同的位置。在此，氣體清潔單元也提供了給蓄能器系統(tǒng)事后裝配氣體清潔單元的可能性。還可以通過(guò)單元式設(shè)計(jì)來(lái)更換氣體清潔單元。這有利地提供了如下可能性:例如在單電池出現(xiàn)受損情況且清潔所排出的氣體之后，和/或在分離機(jī)構(gòu)例如經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用而降級(jí)的情況下，和/或在有缺陷的情況下，和/或?yàn)榱烁鼡Q和/或維護(hù)和/或回收，所述氣體清潔單元以簡(jiǎn)單的方式用一個(gè)新的氣體清潔單元予以更換，并以這種方式改善蓄能器系統(tǒng)的耐久性。
[0018]總之，氣體清潔單元因而有利地提高了蓄能器系統(tǒng)的安全性，以及特別是在其使用和制造方面提高了靈活性。
[0019]對(duì)至少一個(gè)表面增大結(jié)構(gòu)的合適的構(gòu)造設(shè)計(jì)例如可以是，設(shè)計(jì)成分隔壁的形式、設(shè)計(jì)成伸入到容器內(nèi)腔中的結(jié)構(gòu)的形式、或者設(shè)計(jì)成開(kāi)口毛孔的泡沫的形式。
[0020]根據(jù)一種實(shí)施方式，在容器內(nèi)腔中設(shè)置有至少一個(gè)特別是使得氣體流轉(zhuǎn)向的表面增大結(jié)構(gòu)，利用該表面增大結(jié)構(gòu)使得氣體流的流向至少轉(zhuǎn)向一次。按照它的一種特殊的設(shè)計(jì)，在容器內(nèi)腔中設(shè)置有至少一個(gè)(使得氣體流轉(zhuǎn)向的)表面增大結(jié)構(gòu)，利用該表面增大結(jié)構(gòu)使得氣體流蜿蜒地轉(zhuǎn)向。例如可以在容器內(nèi)腔中設(shè)置有至少兩個(gè)(使得氣體流轉(zhuǎn)向的)表面增大結(jié)構(gòu)，利用這些表面增大結(jié)構(gòu)使得氣體流蜿蜒地轉(zhuǎn)向。由此可以有利地增大氣體與分離機(jī)構(gòu)之間的接觸面，并特別是通過(guò)降低氣體流的流速和/或通過(guò)延長(zhǎng)氣體流的流動(dòng)路徑來(lái)延長(zhǎng)氣體與分離機(jī)構(gòu)相互作用的時(shí)間，由此提高分離機(jī)構(gòu)的效率。至少一個(gè)(使得氣體流轉(zhuǎn)向的)表面增大結(jié)構(gòu)尤其可以設(shè)計(jì)成引導(dǎo)氣體流的例如氣密的或透氣的分隔壁的形式。
[0021]按照另一種替代的或附加的實(shí)施方式，在容器內(nèi)腔中設(shè)置有至少一個(gè)特別是使得氣體流分開(kāi)的表面增大結(jié)構(gòu)，利用該表面增大結(jié)構(gòu)使得氣體流分成兩個(gè)或多個(gè)部分氣體流。這樣也可以有利地增大氣體與分離機(jī)構(gòu)之間的接觸面，并特別是通過(guò)降低氣體流的流速來(lái)延長(zhǎng)氣體與分離機(jī)構(gòu)相互作用的時(shí)間，由此提高分離機(jī)構(gòu)的效率。至少一個(gè)(使得氣體流分開(kāi)的)表面增大結(jié)構(gòu)尤其也可以設(shè)計(jì)成引導(dǎo)氣體流的例如氣密的或透氣的分隔壁的