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DE10328862A1 - Überladeschutz in einer Lithiumbatterie - Google Patents

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Abstract

Lithiumbatterie mit Überladeschutz, mit einem elektrischen Bauelement (12) zur Abfuhr von Überladungsstrom; einem Ableiter (11) im Wickel (13) der Batterie (10), der bei Überhitzung einen Kurzschluss im Wickel (13) erzeugt; und einer Druckfreigabeeinrichtung, die bei Druckerzeugung anspricht, wobei der Ableiter (11) und das elektrische Bauelement (12) in Reihe geschaltet sind und der Kurzschluss im Wickel (13) die Batterie (10) vollständig entlädt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Überladeschutz für eine Lithiumbatterie.
  • Bei bekannten Lithiumbatterien gibt es das Problem, dass diese beim Überladen nach einer gewissen Zeit explodieren können. Dabei entsteht ein Feuerschwall, der zu Beschädigungen beispielsweise bei dem Ladegerät führen kann. Außerdem kann der Feuerschwall eine Brandursache darstellen oder direkt ein Lebewesen schädigen.
    •
  • Erfindungszusammenfassung
  • Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Lithiumbatterie gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Genauer umfasst die erfindungsgemäße Lithiumbatterie mit Überladeschutz ein elektrisches Bauelement zur Abfuhr von Überladungsstrom; einen Ableiter im Wickel der Batterie, der bei Überhitzung einen Kurzschluss im Wickel erzeugt; und eine Druckfreigabeeinrichtung, die bei Druckerzeugung anspricht, wobei der Ableiter und das elektrische Bauelement in Reihe geschaltet sind, und der Kurzschluss im Wickel die Batterie vollständig entlädt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den beigefügten abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • So kann beispielsweise das elektrische Bauelement zur Abfuhr des Überladungsstroms ein passives Bauteil unter Verwendung eines Halbleiters sein. Alternativ kann das elektrische Bauelement zur Abfuhr des Überladestroms ebenso eine elektrische Schaltung sein, die ab einer bestimmten Spannung reagiert und Strom durchlässt, wie etwa eine Z-Diode, ein spannungsabhängiger Widerstand etc.
  • Der Ableiter kann ein Streifenableiter sein. Dabei kann dieser so ausgestaltet sein, dass die Kurzschlusserzeugung im Wickel bei Überhitzung durch eine Verschmälerung des Streifenableiters im Bereich des Wickels bedingt ist.
  • Die Druckfreigabeeinrichtung kann eine beliebige Einrichtung sein, die einen in der Batterie entstehenden Druck freigibt, so dass die Batterie nicht platzt. Beispiele hierfür sind eine Berstmembran, ein Ventil und ähnliches.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Nachstehend wir die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
  • 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    •
  • Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lithiumbatterie 10 mit Überladeschutz. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Streifenableiter, das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein elektrisches Bauelement zur Abfuhr von Überladestrom, das Bezugszeichen 13 bezeichnet die Kathode als Teil des Wickels, das Bezugszeichen 14 bezeichnet die Grundplatte und das Bezugszeichen 15 bezeichnet die Schweißstelle, welche die Grundplatte mit dem Streifenableiter verbindet.
  • Wie der Figur zu entnehmen ist, sind das elektrische Bauelement 12 zur Abfuhr von Überladestrom und der Streifenableiter 11 in Reihe geschaltet.
  • In der Figur nicht gezeigt ist die Druckfreigabeeinrichtung; ihre Anordnung in der Batterie kann beliebig sein. Dabei sind jedoch jene Abwandlungen vorteilhaft, bei denen die Druckfreigabeeinrichtung möglichst nahe bei dem Ursprung der Druckentstehung angeordnet ist.
  • Weitere Bauteile der Lithiumbatterie 10 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen und werden nachstehend nicht näher beschrieben. Diese Bauteile können denen bekannter Lithiumbatterien entsprechen, wobei jede Kombination bzw. Ausgestaltung erfindungsgemäß verwendet werden kann.
  • Gemäß vorstehender Beschreibung kann die Druckfreigabeeinrichtung eine Berstmembran, ein Ventil oder ähnliches sein.
  • Das elektrische Bauelement 12 zur Abfuhr von Überladestrom kann bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein passives Bauteil unter Verwendung eines Halbleiters sein. Alternativ kann das elektrische Bauelement 12 zur Abfuhr von Überladestrom auch eine elektrische Schaltung sein, die ab einer bestimmten Spannung reagiert und Strom durchlässt, wie etwa eine Z-Diode oder ein spannungsabhängiger Widerstand.
  • Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Streifenableiter 11 im Bereich der Kathode als Teil des Wickels verschmälert, wodurch ein Kurzschluss im Wickel erzeugt wird, wenn der Strom zu groß wird (siehe 1).
  • Nachstehend wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Lithiumbatterie mit Überladeschutz gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • In eine bekannte Lithiumbatterie wird ein passives Bauteil oder eine elektrische Schaltung so eingebracht, dass eine Reihenschaltung mit einem Streifenableiter vorliegt. Das passive Bauteil oder die elektrische Schaltung reagieren ab einer bestimmten Spannung. Genauer wird bei einer Überladung der Strom über dieses Bauteil oder diese Schaltung abgeführt. Dabei entsteht Wärme. Wenn nun weiter überladen wird, dann wird der Strom so groß, dass der sich im Wickel befindliche Streifenableiter so heiß wird, dass er im Wickel einen Kurzschluss erzeugt. Über diesen Kurzschluss im Wickel wird jedoch die Batterie vollständig entladen. Somit kann sie nicht mehr explodieren. Der bei diesem Vorgang entstehende Druck wird über eine Druckfreigabeeinrichtung abgelassen. Daher kann die Batterie auch nicht platzen.
  • Vorstehend beschrieben ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann vielmehr in vielfältiger Weise innerhalb des durch die beigefügten Patentansprüche definierten Bereichs von dem bevorzugten Ausführungsbeispiel abweichen. Insbesondere sind beliebige Unterkombinationen derjenigen vorstehend beschriebenen Merkmale und ihrer Abwandlungen möglich, welche zur Lösung der Erfindung beitragen.
  • Im einzelnen ist vorstehend eine Lithiumbatterie mit Überladeschutz beschrieben, mit: einem elektrischen Bauelement zur Abfuhr von Überladungsstrom; einem Ableiter im Wickel der Batterie, der bei Überhitzung einen Kurzschluss im Wickel erzeugt; und einer Druckfreigabeeinrichtung, die bei Druckerzeugung anspricht, wobei der Ableiter und das elektrische Bauelement in Reihe geschaltet sind, und der Kurzschluss im Wickel die Batterie vollständig entlädt.

Claims (9)

  1. Lithiumbatterie mit Überladeschutz, mit: einem elektrischen Bauelement (12) zur Abfuhr von Überladungsstrom; einem Ableiter (11) im Wickel (13) der Batterie (10), der bei Überhitzung einen Kurzschluss im Wickel (13) erzeugt; und einer Druckfreigabeeinrichtung, die bei Druckerzeugung anspricht, wobei der Ableiter (11) und das elektrische Bauelement (12) in Reihe geschaltet sind, und der Kurzschluss im Wickel (13) die Batterie (10) vollständig entlädt.
  2. Lithiumbatterie nach Anspruch 1, wobei das elektrische Bauelement (12) zur Abfuhr des Überladungsstroms ein passives Bauteil unter Verwendung eines Halbleiters ist.
  3. Lithiumbatterie nach Anspruch 1, wobei das elektrische Bauelement (12) zur Abfuhr des Überladestroms eine elektrische Schaltung ist, die ab einer bestimmten Spannung reagiert und Strom durchlässt.
  4. Lithiumbatterie nach Anspruch 3, wobei die elektrische Schaltung eine Z-Diode ist.
  5. Lithiumbatterie nach Anspruch 3, wobei die elektrische Schaltung ein spannungsabhängiger Widerstand ist.
  6. Lithiumbatterie nach Anspruch 1, wobei der Ableiter (11) ein Streifenableiter ist.
  7. Lithiumbatterie nach Anspruch 6, wobei der Streifenableiter (11) so ausgestaltet ist, dass die Kurzschlusserzeugung im Wickel (13) bei Überhitzung durch eine Verschmälerung des Streifenableiters (11) im Bereich des Wickels (13) bedingt ist.
  8. Lithiumbatterie nach Anspruch 1, wobei die Druckfreigabeeinrichtung eine Berstmembran ist.
  9. Lithiumbatterie nach Anspruch 1, wobei die Druckfreigabeeinrichtung ein Ventil ist.
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