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DE102010041131A1 - Element zur Regelung des Gasinnendrucks in Li-Ionen Zellen - Google Patents

Element zur Regelung des Gasinnendrucks in Li-Ionen Zellen Download PDF

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DE102010041131A1
DE102010041131A1 DE102010041131A DE102010041131A DE102010041131A1 DE 102010041131 A1 DE102010041131 A1 DE 102010041131A1 DE 102010041131 A DE102010041131 A DE 102010041131A DE 102010041131 A DE102010041131 A DE 102010041131A DE 102010041131 A1 DE102010041131 A1 DE 102010041131A1
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DE
Germany
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lithium
ion cell
ion
housing
cell
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DE102010041131A
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Inventor
Ingo Kerkmann
Niko DORSCH
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
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lithium-Ionen-Zelle, umfassend ein Gehäuse, eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordneten Separator, die durch ein Element zur Regelung des Gasinnendrucks gekennzeichnet ist, das die keinen Auslass von Gas aus der Lithium-Ionen-Zelle gestattet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Lithium-Ionen-Zellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen, die ein Element zur Regelung des Gasinnendrucks aufweisen.
  • Stand der Technik
  • Lithium-Ionen-Akkumulatoren sind Akkumulatoren, die auf Basis von Lithium-Ionen funktionieren. Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden auch als Lithium-Ionen-Akku, Li-Ionen-Akku, Li-Ionen-Sekundärbatterie oder Lithium-Akkumulator bezeichnet. Der Begriff „Akkumulator” bezeichnet einen Speicher für elektrische Energie auf Basis eines elektrochemischen Systems. Ein Akkumulator kann aus einer oder mehreren wiederaufladbaren Sekundärzellen aufgebaut sein. Mehrere Sekundärzellen können zur Erhöhung der Gesamtspannung in Reihe oder zur Erhöhung der Kapazität parallel geschaltet sein. Ein Lithium-Ionen-Akkumulator umfasst demgemäß eine Lithium-Ionen-Zelle oder mehrere Lithium-Ionen-Zellen. Lithium-Ionen-Zellen zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte und thermische Stabilität aus. Ein weiterer Vorteil von Lithium-Ionen-Zellen liegt darin, dass auch bei häufiger Teilentladung kein Kapazitätsverlust eintritt. Lithium-Ionen-Zellen zeigen daher keinen sogenannten Memory-Effekt.
  • Eine Lithium-Ionen-Zelle umfasst üblicherweise eine positive Elektrode, eine negative Elektrode, einen Elektrolyt, einen Separator und ein Gehäuse. Die positive Elektrode einer Lithium-Ionen-Zelle besteht aus einem Lithium-Metalloxid oder einem Gemisch verschiedener Lithium-Metalloxide. Das Lithium-Metalloxid oder die Lithium-Metalloxide für die positive Elektrode können aus der Gruppe ausgewählt sein, die LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2, LiNi0,85Co0,1Al0,05O2, LiNi0,33Co0,33Mn0,33O2 und LiFePO4 umfasst. Die negative Elektrode einer Lithium-Ionen-Zelle besteht üblicherweise aus Graphit, nanokristallinem, amorphem Silicium, Li4Ti5O12 oder SnO2.
  • Der Elektrolyt einer Lithium-Ionen-Zelle kann aus in einem wasserfreien, aprotischen Lösungsmittel bestehen, in dem Lithiumsalze gelöst sind. Beispiele für aprotische Lösungsmittel sind Ethylencarbonat, Propylencarbonat, γ-Butyrolacton, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat oder 1,2-Dimethoxyethan geeignet. Bei den Lithiumsalzen kann es sich um LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6 oder LiCF3SO3 handeln. Bei den Lithium-Ionen-Akkus, die auch als Lithium-Polymer-Akkus bezeichnet werden, wird ein Polymer als Elektrolytträger verwendet, zum Beispiel Polyethylenoxid, Poly-Phenylen-Plastic, Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polyvinylidenfluorid-Hexafluorpropen (PVDF-HFP). Als Ionenleiter werden beispielsweise LiCF3SO3, Li1,3Al0,3Ti1,7(PO4)3, LiTaO3, SrTiO3, LiTi2(PO4)3·Li3PO4, LiCl, LiBr oder LiJ verwendet.
  • Die Elektroden in der Lithium-Ionen-Zelle werden durch einen Separator getrennt. Der Separator ist ein Bauteil zur physikalischen Trennung und elektrischen Isolierung zwischen den Elektroden entgegengesetzter Polarität. Der Separator ist für Lithium-Ionen durchlässig, er verhindert jedoch einen Kurzschluss zwischen den Elektroden. Der Separator besteht für saure Elektrolyten vorzugsweise aus einer porösen Polypropylen/Polyethylen-Folie. Für alkalische Systeme besteht der Separator vorzugsweise aus Polypropylen/Polyethylen-Vliesen. Heutzutage kommen auch keramische Separatoren zum Einsatz.
  • Beim Ladevorgang wandern die positiv geladenen Lithium-Ionen durch den Elektrolyt hindurch zur negativen Elektrode, während der Ladestrom die Elektronen über den äußeren Stromkreis liefert. Die Lithium-Ionen bilden mit dem Material der negativen Elektrode eine Interkalationsverbindung. Beim Entladen wandern die Lithium-Ionen zurück in das Metalloxid und die Elektronen können über den äußeren Stromkreis zur positiven Elektrode (nunmehr die Kathode) fließen. Ein Lithium-Ionen-Akku bzw. eine Lithium-Ionen-Zelle erzeugt die Quellenspannung somit durch Verschieben von Lithium-Ionen. Metallisches Lithium kommt jedoch in keiner der Reaktionen vor, die in einer Lithium-Ionen-Zelle ablaufen.
  • Gegenwärtig gibt es drei verschiedene Typen von Lithium-Ionen-Zellen, die voneinander unterschieden werden: zylindrische Lithium-Ionen-Zellen, prismatische Lithium-Ionen-Zellen und so genannte Pouch-Zellen.
  • Zylindrische Lithium-Ionen-Zellen weisen einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. Sie haben somit die Form eines Zylinders und können in Größe beispielsweise den genormten, weit verbreiteten Baugrößen für zylindrische Rundzellen entsprechen, zum Beispiel den 18650 Zellen. Zylindrische Zellen weisen ein steifes Gehäuse auf, so dass sie mechanischen Belastungen gut standhalten können. Allerdings lassen sich zylindrische Zellen schlecht stapeln und besitzen ein geringes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, so dass sie vergleichsweise schwierig zu kühlen sind.
  • Prismatische Lithium-Ionen-Zellen weisen in der Regel eine rechteckige, quaderförmige Bauform auf, sowohl hinsichtlich ihres Querschnitts wie auch ihres Längsschnitts. Allerdings ist das Gehäuse von prismatischen Zellen nicht so steif wie das von Rundzellen. Bei den Pouch-Zellen sind die Elektroden, der Elektrolyt und der Separator in einer Folie eingeschweißt. Im Unterschied zu den prismatischen Lithium-Ionen-Zellen weisen die Pouch-Zellen kein starres Gehäuse auf. In der Regel weisen aber auch die Pouch-Zellen eine rechteckige Grundform auf. Primatische Zellen und Pouch-Zellen lassen sich aufgrund ihrer rechteckigen Form deutlich besser stapeln als Rundzellen und sie besitzen ein für ihre Kühlung günstigeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen.
  • Lithium-Ionen-Zellen für Gerätebatterien werden in der Regel in Wickeltechnik hergestellt. Dabei wird die Elektrolytmasse auf den dünnen, folienförmigen Elektroden aufgebracht und die in Streifen übereinander gelegten Elektroden werden, voneinander durch ein etwas breiteres Separator-Band getrennt, zusammen zu einem zylindrischen (Rundzelle) oder flachen (prismatische Zelle) Wickel aufgerollt. Dieser Wickel wird in ein entsprechendes Gehäuse oder einen Beutel geschoben und die Zellen werden anschließend hermetisch abgedichtet.
  • Gegenwärtig ist nicht eindeutig geklärt, ob mechanischer Druck auf prismatische Lithium-Ionen-Zellen oder Lithium-Ionen-Zellen vom Pouch-Typ ausgeübt werden muss, um eine hohe Lebensdauer der Zellen zu ermöglichen. Grundsätzlich steigt die Stabilität des Elektrolyten mit steigendem Druck, so dass sich die Zersetzung des Elektrolyten mit steigendem Druck verlangsamt. Daher scheint das Ausüben eines mechanischen Drucks zumindest nicht nachteilig zu sein.
  • Davon abgesehen scheint ein geringer Anpressdruck für die Homogenität der Schichtdicken und die Stabilität der Mikrostrukturen in der Zelle vorteilhaft zu sein. Daher werden unterschiedliche Lithium-Ionen-Akkumulatoren mit prismatischen Zellen oder Pouch-Zellen am Markt angeboten, bei denen ein mechanischer Druck auf die Zelle(n) ausgeübt wird.
  • In der Regel zersetzt sich der Elektrolyt einer Lithium-Ionen-Zelle während der Lebensdauer der Zelle, so dass der Gasinnendruck in den hermetisch versiegelten Lithium-Ionen-Zellen auch bei vorschriftsgemäßer Nutzung mit der Zeit ansteigt. Der Anstieg des Gasinnendrucks ist bei Pouch-Zellen aufgrund der nachgiebigen Zellhülle gut zu beobachten. Bei den steiferen Rundzellen und prismatischen Zellen wird der Anstieg des Gasinnendrucks nicht unbedingt sichtbar. Aber zumindest bei prismatischen Zellen lässt sich eine Veränderung der Gehäuseform aufgrund des steigenden Gasinnendrucks nachweisen.
  • Um den Gasinnendruck in Lithium-Ionen-Zellen zu begrenzen, wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, ein Überdruckventil in die Hülle einer Lithium-Ionen-Zelle einzubauen. Beispielsweise werden mit der Patentschrift US 5,916,704 oder der Offenlegungsschrift JP-09199099-A Lithium-Ionen-Zelle vom Pouch-Typ vorgeschlagen, bei denen ein Überdruckventil in der folienförmigen Hülle der Zelle angeordnet ist. Bei der Lithium-Ionen-Zelle gemäß JP-09199099-A , die einen Zellwickel in einer beutelförmigen Hülle umfasst, soll der Gasinnendruck bei 1,2 bis 20 kg/cm2 gehalten werden. Geeignete Ventile für eine Lithium-Ionen-Zelle gemäß US 5,916,704 sollen sich beispielsweise bei einer Druckdifferenz von etwa 9,5 mbar zwischen Innen und Außen öffnen.
  • In der Druckschrift KR-2004022715-A wird eine prismatische Lithium-Ionen-Zelle beschrieben, die ein verformbares Teil als Öffnung zum Injizieren von Elektrolytlösung und einen Isolator aufweist, der verformt werden kann, wenn der Gasdruck in der Zelle einen bestimmten Grenzwert überschreitet.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Lithium-Ionen-Zelle, umfassend ein Gehäuse, eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordneten Separator, wobei die Lithium-Ionen-Zelle dadurch gekennzeichnet ist dass sie ein Element zur Regelung des Gasinnendrucks aufweist, welches keinen Auslass von Gas aus der Lithium-Ionen-Zelle ermöglicht.
  • Bei dem Element zur Regelung des Gasinnendrucks handelt es sich nicht um ein Ventil, mit dem der Auslass von Gas aus der Zelle kontrolliert werden kann, sondern um ein verformbares Element, vorzugsweise ein reversibel verformbares, Gas undurchlässiges Element, das in der Zelle oder in der Gehäusewand der Zelle angeordnet ist. Das Element zur Regelung des Gasinnendrucks kann in Form einer Membran und/oder in Form eines Hohlkörpers vorliegen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Zelle kann es sich um eine zylindrische Lithium-Ionen-Zelle oder um eine prismatische Lithium-Ionen-Zelle handeln. Die erfindungsgemäße Lithium-Ionen-Zelle umfasst auch Ausführungsformen, bei denen eine Lithium-Ionen-Zelle vom Pouch-Typ in einem Gehäuse angeordnet ist. Diese letztgenannte Ausführungsformen wird im Sinne der vorliegenden Erfindung und abhängig von der Form des Gehäuses, in dem die Pouch-Zelle angeordnet ist, als zylindrische oder prismatische Lithium-Ionen-Zelle verstanden.
  • Die erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Zellen weisen ein im Wesentlichen starres oder steifes Gehäuse auf. In einer Ausführungsform weisen die Lithium-Ionen-Zellen der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse auf, welches die Zelle hermetisch umschließt. Unter die Zelle hermetisch umschließend wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass das Gehäuse den Elektrolyt luftdicht oder für Gase undurchdringlich umschließt. Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Li-Ionen-Zellen jedoch ein Überdruckventil auf, mit dessen Hilfe der bei einer Überhitzung der Li-Ionen-Zelle entstehende Gasüberdruck abgebaut werden kann. Der Abbau des Überdrucks erfolgt mit Hilfe eines Überdruckventils, das bei einem vorbestimmten Überdruck im Inneren der Zelle öffnet. Indem sich das Ventil bei einem vorbestimmten Gasinnendruck öffnet, kann das unter einem hohen Druck stehende Gas aus dem Inneren des Gehäuses entweichen. Das Überdruckventil kann sich bei Unterschreiten eines vorbestimmten Drucks im Inneren der Zelle wieder schließen. Dadurch wird der im Inneren der Zelle vorhandene Gasdruck nicht vollständig auf den Gasdruck der Umgebung der Zelle reduziert, sondern es kann ein vorbestimmter Gasinnendruck erhalten werden.
  • Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Zelle handelt es sich bei dem Element zur Regelung des Gasinnendrucks um einen verformbaren Hohlkörper, vorzugsweise um einen reversibel verformbaren Hohlkörper. Verformbarer Hohlkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass der Hohlkörper oder mindestens ein Teil des Hohlkörpers durch den im Rahmen des normalen Alterungsprozesses einer Lithium-Ionen-Zelle entstehenden Gasinnendrucks komprimiert werden kann. Reversibel verformbar bedeutet, dass sich der Hohlkörper in seine ursprüngliche Form zurückformt, wenn der Gasinnendruck in der Zelle wieder abnimmt und einen vorbestimmten Wert unterschreitet, beispielsweise wenn der Gasinnendruck den ursprünglichen Wert, wie er unmittelbar nach Herstellung der Lithium-Ionen-Zelle herrschte, wieder erreicht hat.
  • Der verformbare Hohlkörper kann eine Hülle aus Kunststoff oder einem Metall aufweisen. Der verformbare Hohlkörper kann mit Luft, einem Gas oder einem Gasgemisch gefüllt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der verformbare Hohlkörper mit einem inerten Gase gefüllt. Das inerte Gas kann aus der Gruppe von Gasen ausgewählt sein die Stickstoff, Helium, Argon, Neon, Xenon, Krypton und beliebige Mischungen der vorgenannten Gase umfasst. Der Hohlkörper kann aber auch mit einem Schaum gefüllt sein.
  • Der Druck im Inneren des verformbaren Hohlkörpers ist vorzugsweise so hoch wie oder etwas höher als der den Hohlkörper umgebende Gasdruck der Li-Ionen-Zelle unmittelbar nach ihrer Herstellung.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der verformbare Hohlkörper als eine mit einem inerten Gas gefüllte Schwimmblase aus einem Kunststoff ausgestaltet. In einer anderen Ausführungsform ist der verformbare Hohlkörper als geschlossener Metallbehälter ausgestaltet, also als eine Art Dose, welcher auch ungefüllt, d. h. mit einem Vakuum gefüllt sein kann.
  • Der verformbare Hohlkörper ist im Inneren der Lithium-Ionen-Zelle angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsordnung ist der verformbare Hohlkörper in der Lithium-Ionen-Zelle zwischen dem Zellwickel und der Innenwand des Gehäuses angeordnet, an der die Kontakte zur elektrischen Verbindung der Ableiter der Elektroden mit dem Stromkreis austreten. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der verformbare Hohlkörper zwischen dem Zellwickel und der Innenwand des Gehäuses angeordnet, die der Innenwand gegenüberliegt, an der die Kontakte zur elektrischen Verbindung der Ableiter der Elektroden mit dem Stromkreis austreten.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Zelle ist das Element zur Regelung des Gasinnendrucks als flexible oder bewegliche Membran ausgestaltet. Bei diesen Ausführungsformen kann die Membran kann als Teil des Gehäuses der Zelle oder als Teil der Hülle des verformbaren Hohlkörpers vorliegen und den verformbaren Teil darstellen. Die vorliegende Erfindung umfasst Ausführungsformen von Lithium-Ionen-Zellen, bei denen das Gehäuse eine Membran als Element zur Regelung des Gasinnendrucks aufweist. Die vorliegende Erfindung umfasst aber auch Ausführungsformen von Lithium-Ionen-Zellen, bei denen die Hülle des verformbaren Hohlkörpers eine Membran aufweist.
  • Die Membran ist undurchlässig für den Elektrolyt, für jeden beliebigen Bestandteil des Elektrolyten sowie für Gase. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Membran integraler Bestandteil des Gehäuses oder der Hülle des verformbaren Hohlkörpers, indem das Gehäuse oder die Hülle in einem Bereich derart dünnwandig ausgestaltet ist, dass dieser Bereich als flexible Membran fungieren kann. Die Membran wird demgemäß durch den dünnwandigen Bereich auf einer Seite des Gehäuses oder des verformbaren Hohlkörpers gebildet.
  • Bei den Ausführungsformen, bei denen das Gehäuse der Lithium-Ionen-Zelle eine Membran aufweist, ist die Membran vorzugsweise an der den Ableitern gegenüberliegenden Seite angeordnet oder die Gehäusewand ist in einem Bereich dieser Seite derart dünnwandig ausgestaltet, dass die Gehäusewand als bewegliche Membran fungiert. Die Membran beziehungsweise die Gehäusewand in diesem Bereich weist vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 1 mm auf, besonders bevorzugt eine Dicke von 0,3 bis 0,5 mm. In anderen Ausführungsformen kann das Gehäuse auf der den Ableitern gegenüberliegenden Seite eine Öffnung aufweisen, die mit einer Membran verschlossen ist. Bei diesen Ausführungsformen ist die Membran als separates Bauteil gasdicht mit dem Gehäuse verbunden. Das bedeutet, dass kein Gas an der Verbindung zwischen Membran und Gehäuse aus dem Inneren der Lithium-Ionen-Zelle austreten kann.
  • Auch bei den Ausführungsformen, bei denen der verformbare Hohlkörper eine Membran umfasst und die Hülle des verformbaren Hohlkörpers auf einer seiner Seiten eine Öffnung aufweist, die mit der Membran verschlossen ist, ist die Membran gasdicht mit der Hülle des Hohlkörpers verbunden, so dass kein Gas in den Hohlkörper eindringen oder austreten kann.
  • Das Gehäuse der Lithium-Ionen-Zelle, die Hülle des verformbaren Hohlkörpers und/oder die Membran können aus einem Metall, einem Kunststoff-Material oder einem Verbundmaterial bestehen. Das Material, aus dem das Gehäuse der Lithium-Ionen-Zelle, die Hülle des verformbaren Hohlkörpers und/oder die Membran bestehen sind korrosionsbeständig gegenüber den Bestandteilen des Elektrolyt und den Produkten, die bei den im Elektrolyt ablaufenden chemischen Reaktionen entstehen können. Als Metall für das Gehäuse der Lithium-Ionen-Zelle, für die Hülle des verformbaren Hohlkörpers und/oder die Membran wird vorzugsweise Aluminium verwendet. Alternativ dazu kann auch eine Verbundfolie aus Polyamid als äußere Lage, Aluminium als Diffusionssperre, und Polyethylen oder Polypropylen als innere Lage der Verbundfolie verwendet werden.
  • Zeichnungen
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Zelle;
  • 2A einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Zelle;
  • 2B einen anderen schematischen Querschnitt durch die zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Zelle.
  • 1 zeigt, dass die prismatische Lithium-Ionen-Zelle 1 ein Gehäuse 2 umfasst, in dem sich ein Zellwickel 3 befindet. Der Zellwickel 3 umfasst einen Elektrolyt, eine positive Elektrode und eine negative Elektrode, die durch einen Separator voneinander getrennt sind. Die positive Elektrode ist über den elektrischen Strom leitenden Ableiter 4 mit dem Plus-Pol 6 der Zelle 1 verbunden. Die negative Elektrode ist über den elektrischen Strom leitenden Ableiter 5 mit dem Minus-Pol 7 der Zelle 1 verbunden.
  • Die Lithium-Ionen-Zelle 1 umfasst einen verformbaren Hohlkörper 9, der im Inneren des Gehäuses 2 zwischen dem Zellwickel 3 und der Wand des Gehäuses 2 angeordnet ist, die den Plus-Pol 6 und den Minus-Pol 7 aufweist.
  • 2A und 2B zeigen eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen prismatischen Lithium-Ionen-Zelle in unterschiedlichen Querschnittansichten. Die Zelle 1, umfasst ein Gehäuse 2 und einen Zellwickel 3. Der Zellwickel 3 umfasst einen Elektrolyt, eine positive Elektrode und eine negative Elektrode, die durch einen Separator voneinander getrennt sind. Die positive Elektrode des Zellwickels 3 ist elektrisch leitend mit dem Plus-Pol 6 der Zelle 1 verbunden. Die negative Elektrode des Zellwickels 3 ist elektrisch leitend mit dem Minus-Pol 7 der Zelle 1 verbunden.
  • Das Gehäuse 2 der Zelle 1 weist eine bewegliche Membran 10 auf. Die Membran 10 verschließt eine Öffnung im Gehäuse 2 der Zelle 1, die in der Wand des Gehäuses 2 angeordnet ist, die der Wand mit den Polen 6, 7 gegenüber liegt. Die Membran 10 kann durch den steigenden Gasinnendruck im Inneren der Zelle 1 nach außen gedrückt werden, so dass die ursprünglich flache Membran (durch die gestrichelte Linie angedeutet) eine Wölbung aufweist.
  • 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
    • US 5916704 [0014, 0014]
    • JP 09199099 A [0014, 0014]
    • KR 2004022715 A [0015]

Claims (12)

  1. Lithium-Ionen-Zelle, umfassend ein Gehäuse, eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordneten Separator, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithium-Ionen-Zelle ein Element zur Regelung des Gasinnendrucks aufweist, welches keinen Auslass von Gas aus der Lithium-Ionen-Zelle ermöglicht.
  2. Lithium-Ionen-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Regelung des Gasinnendrucks ein verformbares, Gas undurchlässiges Element, vorzugsweise ein reversibel verformbares Element, das in der Zelle oder in der Gehäusewand der Zelle angeordnet ist.
  3. Lithium-Ionen-Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Regeleung des Gasinnendrucks in Form einer Membran und/oder eines Hohlkörpers vorliegt.
  4. Lithium-Ionen-Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine zylindrische Zelle oder eine prismatische Zelle handelt.
  5. Lithium-Ionen-Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Element zur Regelung des Gasinnendrucks um einen verformbaren Hohlkörper, vorzugsweise um einen reversibel verformbaren Hohlkörper, handelt.
  6. Lithium-Ionen-Zelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verformbare Hohlkörper mit Luft, einem Gas oder einem Schaum gefüllt ist.
  7. Lithium-Ionen-Zelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas aus der Gruppe ausgewählt ist, die Stickstoff, Helium, Argon, Neon, Xenon, Krypton und beliebige Mischungen der vorgenannten Gase umfasst.
  8. Lithium-Ionen-Zelle nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der verformbare Hohlkörper im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, vorzugsweise zwischen dem Zellwickel und der Wand des Gehäuses, an der die Kontakte zur elektrischen Verbindung der Ableiter der Elektroden mit dem Stromkreis austreten, oder zwischen dem Zellwickel und der Wand des Gehäuses, die der Wand gegenüber liegt, an der die Kontakte zur elektrischen Verbindung der Ableiter der Elektroden mit dem Stromkreis austreten.
  9. Lithium-Ionen-Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Regelung des Gasinnendrucks in Form einer flexiblen Membran ausgestaltet ist.
  10. Lithium-Ionen-Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Zelle eine flexible Membran als Element zur Regelung des Gasinnendrucks aufweist.
  11. Lithium-Ionen-Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der verformbare Hohlkörper eine flexible Membran als Element zur Regelung des Gasinnendrucks aufweist.
  12. Lithium-Ionen-Zelle nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran durch einen dünnwandigen Bereich der Wand auf einer Seite des Gehäuses oder des verformbaren Hohlkörpers gebildet wird.
DE102010041131A 2010-09-21 2010-09-21 Element zur Regelung des Gasinnendrucks in Li-Ionen Zellen Ceased DE102010041131A1 (de)

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