DE3002721C2 - Batterie, die durch ein PTC-Element gegen zu hohe Entladungsströme geschützt ist - Google Patents
Batterie, die durch ein PTC-Element gegen zu hohe Entladungsströme geschützt istInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer oder mehreren
Zellen und wenigstens einer PTC-Einrichtung, die einen Wider
stand von weniger als 1 Ohm hat und in Reihe mit der oder den
Zellen geschaltet ist, so daß Strom durch die PTC-Einrichtung
fließt, wenn Strom aus der Batterie entnommen wird, nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer derartigen aus US-PS 3,243,753 bekannten Batterie
wird das PTC-Element durch In-Situ-Polymerisation des organi
schen Polymeren, in dem der teilchenförmige, leitende Füll
stoff verteilt ist, hergestellt, wobei die Polymerisation in
einem Reaktionsgefäß unter einem Druck von bis zu 200 MPa und
Temperaturen von 150 bis 200°C durchgeführt wird. Dadurch soll
ein sehr enger Kontakt zwischen als leitender Füllstoff einge
setzten Kohlenstoffteilchen und dem Polymer erzielt werden,
ohne den durch den hohen Druck bewirkten Kontakt zwischen den
Kohlenstoffteilchen durch Ausübung von mechanischen Kräften
auf die leitenden Teilchen zu stören.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterie zu
schaffen, die gegen zu hohe Entladeströme geschützt ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Batterie mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß die PTC-Einrichtung der erfindungsgemäßen Batterie
durch Schmelzextrudieren hergestellt wird, ist die
wirtschaftliche Herstellung in großen Stückzahlen möglich.
Dadurch, daß der Entladestrom durch die PTC-Einrichtung selbst
fließt und von der PTC-Einrichtung unmittelbar gesteuert wird,
sind keine zusätzlichen elektronischen Bauteile erforderlich.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
In der älteren deutschen Patentanmeldung P 29 48 281.3 sind
die im Rahmen der Erfindung verwendeten PTC-Massen mit einem
teilchenförmigen, leitenden Füllstoff und PTC-Einrichtungen
mit ebenen Elektroden beschrieben. Die Herstellung der PTC-
Einrichtungen durch Schmelzextrudieren ist in der älteren
deutschen Anmeldung P 29 48 350.9 beschrieben. Das PTC-Element
weist vorzugsweise eine Sauerstoffsperrschicht auf, die aus
Metall oder einem Polymeren besteht, wobei die Wand, durch die
die Elektroden verlaufen, auch aus keramischem Material
bestehen kann, und, wenn sich die PTC-Einrichtung in Luft bei
Raumtemperatur und Normaldruck befindet, den Luftzutritt zu
dem PTC-Element derart begrenzt, daß die Sauerstoffabsorp
tionsgeschwindigkeit des PTC-Elements (31) kleiner als 10-6
cm³ s-1 g-1g ist. Die Sauerstoffsperre kann aus einem Schicht
stoff gebildet sein, wobei die Elektroden ein Teil der
Sauerstoffsperre sind. Bezüglich der Verwendung einer solchen
Sauerstoffsperrschicht wird auf die ältere deutsche Anmeldung
P 29 48 349.6 verwiesen.
Die Erfindung ist inbesondere für Batterien vorteilhaft,
die eine Vielzahl von Zellen haben und bei denen die PTC-
Einrichtung zwischen den Zellen in einem
Zwischenraum zwischen drei oder mehr Zellen
liegt, wobei die PTC-Einrichtung ständig
in Serie zu den Zellen zwischen den Anschlüssen
der Batterie geschaltet ist.
Die Erfindung ist jedoch auch für einzellige Batterien geeignet,
bei denen die PTC-Einrichtung nicht ein einstückiges
Bauteil der Batterie ist, sondern beim Entladen
in thermischer Kopplung mit der Zelle oder den Zellen ge
bracht wird.
Die Entladesteuerung kann auch von zwei
oder mehr PTC-Einrichtungen vorgenommen
werden, die parallel oder in Serie geschaltet sind und in
Verbindung miteinander die gewünschte Steuerung liefern,
obgleich im allgemeinen eine
einzige PTC-Einrichtung ausreichend ist.
Bei einer Gruppe von Batterien, die Zellen mit derselben
Abmessung und derselben Bauart, jedoch eine unterschied
liche Anzahl von Zellen haben, so daß die Batterien die
selbe Spannung, jedoch unterschiedliche Kapazitäten haben,
kann die Entladesteuerung häufig für die kleinste Batterie
durch eine einzige PTC-Einrichtung und für die größte Batterien
durch eine geeignete Anzahl von identischen PTC-Ein
richtungen erreicht werden, die parallel geschaltet sind.
Die PTC-Einrichtung
kann auch derart beschaffen sein, daß sie in einen
Zustand mit hohem Widerstand durch andere voraussichtlich
auftretende Störzustände überführt werden kann, bevor
irgendeine Beschädigung der Zellen durch Überhitzen auf
tritt, obgleich die PTC-Einrichtung unter Be
zugnahme auf ihre Fähigkeit bestimmt wird, ein Überhitzen
der Zellen zu verhindern, das von Strömen verursacht wird,
die aus der Batterie entnommen
werden. Die Überführung der PTC-Einrichtung in dem Zustand
mit hohem Widerstand kann z. B. dadurch bewirkt werden,
daß man die Wärmeableitung verzögert und/oder den Strom ansteigen läßt.
Die Zustandsüberführung wird im
allgemeinen dadurch bewirkt, daß die PTC-Einrichtung von außen
infolge eines Temperaturanstiegs der Zellen erwärmt wird,
der seine Ursache in einem Stromanstieg hat. Auch kann die
Zustandsüberführung alternativ durch eine Verknüpfung einer
derartigen Erwärmung von außen und einer größer werdenden
inneren Erwärmung der PTC-Einrichtung ausgelöst werden, die
ihre Ursache in der Stromzunahme hat. Die Temperatur der
PTC-Einrichtung kann auch durch andere von außen ein
wirkende Wärmequellen, beispielsweise durch einen Widerstand,
angehoben werden, der in thermischer Kopplung mit der Ein
richtung und in Serie zu der Einrichtung geschaltet ist.
Eine Erwärmung von außen durch einen derartigen Widerstand
kann die Erwärmung der Einrichtung durch die Zellen ergänzen
oder unter bestimmten Umständen auch die Erwärmung
der Einrichtung durch die Zellen als auslösendes
Moment für die Zustandsänderung der Einrichtung in
den Zustand mit hohem Widerstand im wesentlichen ersetzen.
Die PTC-Einrichtung kann auch dazu dienen, die Batterie vor
einem sehr hohen Strom zu schützen, der aus der Batterie
entnommen wird, beispielsweise
wenn ein direkter Kurzschluß zwischen den Anschlüssen der
Batterie vorhanden ist, bevor die Temperatur der Zellen
nennenswert ansteigt. Zusätzlich kann die PTC-Einrichtung
auch verhindern, daß aus der Batterie ein beträchtlicher
Strom entnommen werden kann, wenn die Batterie von außen
auf ungewöhnlich hohe Temperaturen erwärmt worden ist.
Diese mehreren der Verwendungsmöglichkeiten der PTC-Einrichtung
sind insbesondere bei der Auslegung von Batterien
vorteilhaft, die "eigensicher" sein sollen,
d. h. bei denen nicht die Gefahr einer Beschädigung von
anderen, mit der Batterie verbundenen elektrischen Bauelementen
besteht (z. B. durch Vorgabe der Maximalzeit,
während der ein spezieller Strom aus der Batterie entnommen
werden kann) und gefährliche Bedingungen vermieden werden (z. B.
durch die Vorgabe der Maximaltemperatur, die irgendeines
der Bauteile der Batterie erreichen kann), die
zur Entzündung explosiver Gase in der Nähe der Batterie
führen können. Die Eigenschaften der PTC-Einrichtung
und deren Kennwerte lassen sich entsprechend ein
stellen und auf diese Erfordernisse abstimmen. Die PTC-Ein
richtung kann so ausgelegt werden, daß ihr Widerstand
innerhalb eines bestimmten Zeitraumes auf einen wesentlich
höheren Wert heraufgesetzt wird, wenn ein unüblich starker
Strom aus der Batterie entnommen wird, wobei die Be
schädigung von stromempfindlichen elektrischen Bauelementen
vermieden werden soll, die an die Batterien angeschlossen
sind. Hierbei kann es erforderlich sein, daß die PTC-Ein
richtung in den Zustand mit hohem Widerstand bei einem
niedrigeren Strom als üblich überführt wird, oder es kann auch er
forderlich sein, daß eine schnellere Verminderung des
Stromes vorgenommen wird, als dies erforderlich wäre, um
eine Beschädigung der Batterie selbst zu vermeiden. Auch
kann es erwünscht sein, die Ein
richtung derart auszulegen, daß sie in ihren Zustand mit
hohem Widerstand überführt wird, wenn sie eine Temperatur
erreicht, die dafür kennzeichnend ist, daß ein Teil der
Batterie eine Temperatur erreicht hat, die ein Feuer ent
fachen oder eine Explosion auslösen könnte, auch wenn
hierbei die Temperatur der Zelle noch einen Temperatur
wert hat, bei dem die Zellen nicht beschädigt werden. Auch
kann die PTC-Einrichtung derart ausgelegt sein, daß sie die
Entladegeschwindigkeit der Batterie vermindert, wenn der
aus der Batterie entnommene Strom einen vorbestimmten
Wert überschreitet, auch wenn bei einem solchen Stromwert
noch nicht zu befürchten ist, daß ein
Erfordernis für die Eigensicherheit nicht mehr
eingehalten wird, oder daß die Temperatur der Zelle einen
Wert erreicht, der zur Beschädigung der
Zellen führen könnte. Wenn eine Schaltung beispielsweise
derart ausgelegt ist, daß sei mit einem vorbestimmten
Strom, z. B. 0,1C, betrieben wird, kann die PTC-Einrichtung der
art ausgelegt werden, daß sie in den Zustand mit hohem
Widerstand überführt wird, wenn durch einen Störungszu
stand bewirkt wird, daß der Strom größer als das Zweifache
des vorbestimmten Stromwertes wird,
wobei die Entladegeschwindigkeit der Batterie stark vermin
dert wird. Wenn die PTC-Einricchtung so beschaffen ist, daß sie
nicht "gesperrt bleibt" (was nachstehend näher erläutert
werden wird), dann kehrt die PTC-Einrichtung in ihren Zustand
mit niedrigem Widerstand zurück, wenn die Störung aufge
hoben ist.
Die elektrischen und thermischen
Kennwerte der PTC-Einrichtung werden in Abhängigkeit von der
Bauart der Batterie und der Art und Weise gewählt,
mit der die Batterie betrieben
werden soll. Bei Primärbatterien (die nicht wieder aufge
laden werden können) arbeitet die PTC-Einrichtung somit
als eine Schutzeinrichtung, wenn die Batterie entladen wird.
Bei Sekundärbatterien kann die PTC-Einrichtung derart geschaltet
werden, daß sie in Serie liegt und zwar sowohl wenn
die Batterie geladen als auch entladen wird (hierbei hat
die Batterie im allgemeinen nur zwei Anschlüsse). Alternativ
kann die Schaltung auch so gewählt werden, daß die
Einrichtung nur in Serie geschaltet ist, wenn die
Batterie entladen wird (wobei die Batterie im allgemeinen
drei Anschlüsse hat, von denen zwei zum Laden der Batterie
und zwei weitere verwendet werden, wenn die Batterie Energie
liefert). Auch ist es bei einer Sekundärbatterie möglich,
zwei Schutzeinrichtungen vorzusehen, von denen eine
in Serie mit den Zellen geschaltet ist, wenn die Batterie
geladen wird, und die andere in Serie mit den Zellen ge
schaltet ist, wenn die Batterie entladen wird.
Die PTC-Einrichtung sollte derart ausgelegt
werden, daß sie in den Zustand mit hohem Widerstand über
führt wird, wenn der aus der Batterie entnommene Strom
größer als ein vorbestimmter Wert ist, der in der vorlie
genden Beschreibung mit icrit definiert ist. Der Wert für
icrit ist im allgemeinen zwischen C und 10C A und bei
vielen Batterien liegt er zwischen 1,5C und 2,5C A
und beläuft sich beispielsweise auf Werte in der Größen
ordnung von 1,8C bis 2,2C A. Im allgemeinen sollte die
PTC-Einrichtung derart beschaffen sein, daß sie in dem Zustand
mit hohem Widerstand bleibt, solange ein Strom weiter in
der Schaltung fließt, d. h. die PTC-Einrichtung sollte "ver
riegelt" sein, wenn sie einmal in den Zustand
mit hohem Widerstand bleibt, solange ein Strom weiter in
der Schaltung fließt, d. h. die PTC-Einrichtung sollte "ver
riegelt" sein, wenn sie einmal in den Zustand
mit hohem Widerstand überführt worden ist. Vorzugsweise
ist der aus der Batterie entnommene herabgesetzte Strom
kleiner als 0,4C. Die Stromstärke
icrit wird unter stabilen Zustandsbedingungen gemessen.
Ströme, die wesentlich größer als icrit sind, können
aus der Batterie nur während begrenzter Zeiträume ent
nommen werden, was insbesondere
bei der Herstellung von "eigensicheren" Batterien
von Bedeutung ist.
Bei der Bestimmung des Zusammenhangs von elektrischer Leistung
und Temperatur der PTC-Einrichtungen
wird auf eine Batterie Bezug genommen,
die sich bei 20°C in ruhiger Luft befindet.
Diese Aufgabe wird jedoch nur
zum Zwecke der Definition gemacht, da die thermischen
Eigenschaften der PTC-Einrichtung teilweise von dem
die Batterie umgebenden Medium und davon abhängig sind,
ob die Batterien in irgendeiner beliebig geeigneter Um
gebung verwendet werden können.
Wenn der Widerstandswert der PTC-Einrichtung in dem Zustand mit
hohem Widerstand zu hoch ist, kann parallel zu der PTC-Ein
richtung ein Widerstand angeordnet werden,
dessen Widerstandswert größer als der Wider
standswert der PTC-Einrichtung in dem Zustand mit niedri
gem Widerstand ist, der jedoch kleiner als der Wider
standswert der PTC-Einrichtung in ihrem Zustand mit hohem
Widerstand ist. Wenn ein derartiger Widerstand verwen
det wird, so wird er bei der Bestimmung des Stromes im
wesentlichen keine Rolle spielen, wenn die PTC-Einrichtung
in dem Zustand mit niedrigem Widerstand ist. Dieser Wider
stand wird aber den Strom dann wirksam bestimmen, wenn
die PTC-Einrichtung in dem Zustand mit hohem Widerstand ist.
Das PTC-Element besteht im allgemeinen aus einer leitenden poly
meren PTC-Masse, die einen spezifischen Widerstand von
weniger als 10 Ohm × cm, vorzugsweise von weniger als
4 Ohm × cm, bei 20°C hat.
Der spezifische Widerstand der PTC-Masse beträgt wenigstens 10³ Ohm × cm
und vorzugsweise wenigstens 10⁴ Ohm × cm, wenn die PTC-Einrichtung
in ihrem Zustand mit hohem Widerstand ist. Im allgemeinen ist
die PTC-Masse quervernetzt. Im allgemeinen sollten die PTC-Ein
richtungen derart arbeiten, daß sie verhindern, daß die
Zellen auf Temperaturen von mehr als 40 bis 60°C erwärmt werden, und die PTC-Massen
sollten deshalb im allgemeinen Schalttemperaturen in der
Größenordnung von 40 bis 75°C haben. Derartige
Massen können auf kristallinen Polymeren mit
Schmelzpunkten in der Größenordnung von
40 bis 75°C basieren, beispielsweise Polycaprolacton. Die
Form des PTC-Elementes und seine elektrischen Verbindungen
sind im derart beschaffen, daß der Strom
durch das PTC-Element über einen Bereich von einem äquivalenten
Durchmesser D mit einer mittleren Weglänge T
strömt, wobei D/T wenigstens 2, vorzugsweise wenigstens
10 ist. Der Widerstand der PTC-Einrichtung bei
20°C ist kleiner als 1 Ohm.
Die Kapazität einer Batterie in Ah hängt von
der Geschwindigkeit, mit der Strom aus der Batterie
entnommen wird, und von der Umgebungstemperatur ab. Die
hier angegebenen Batteriekapazitäten werden
bei einer Entladezeit von einer Stunde und einer Umgebungs
temperatur von 25°C gemessen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend
anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 ein Schaltschema mit einer zu entladenden Sekundär
batterie,
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Batterie, und
Fig. 3 eine in Fig. 2 schematisch gezeigte PTC-
Einrichtung in detaillierter Darstellung.
Fig. 1 zeigt einen Schaltplan mit einer
Sekundärbatterie.
Die Batterie 1 weist ein Gehäuse auf, das in gebrochenen
Linien dargestellt ist, eine Vielzahl von Sekundär
zellen 11 und Anschlüsse 12, 13 und 14, wobei die An
schlüsse 12 und 14 zum Laden der Batterie
und die Anschlüsse 13 und 14
zum Entladen der Batterie verwendet werden. Wenn die
Batterie 1 geladen wird, nimmt der PTC-Widerstand Rd nicht
an dem Schaltkreis teil, sondern der PTC-Widerstand Rc
ist in Serie zu den Zellen 11 geschaltet. Ein
fester Widerstand R₂ ist ebenfalls gezeigt,
der parallel zu Rc geschaltet ist. Der PTC-Widerstand Rc,
der die Batterie 1 nur während des Ladens schützt, hat
bei Raumtemperatur einen sehr geringen, aber im Hoch
temperaturzustand einen wesentlich größeren Widerstand,
der derart gewählt ist, daß beim Fehlen
von R₂ der Dauerladestrom den gewünschten Wert hat.
Wenn die Batterie entladen wird, nimmt
der Widerstand Rc an der Schaltung nicht teil, sondern
Rd ist in Serie zu den Zellen 11 geschaltet und schützt diese
somit bei der Entladung. Ähnlich wie bei Rc kann parallel
zu Rd ein fester unveränderlicher Widerstand geschaltet
werden. Die Ladeschaltung weist eine Wechselstrom
quelle, einen Transformator 2, einen Gleichrichter 3
und einen festen Widerstand R₁ auf.
In Fig. 2 ist schematisch die Batterie 1 gezeigt, die
Zellen 11 und eine PTC-Einrichtung 3 hat,
die zwischen den Zellen 11 liegt. Die PTC-Einrichtung 3 ist
in Fig. 3 detailliert dargestellt. Die PTC-Einrichtung 3
weist ein PTC-Element 31 auf, das zwischen Streckmetall
elektroden 32 und 33 liegt, an denen jeweils Versorgungs
leitungen 34 und 35 angebracht sind. Eine Isolierschicht
36 umgibt das PTC-Element 31, die Elektroden 32, 33 und die Enden
der Versorgungsleitungen 34, 35 und verkapselt diese.
Es wurde eine in Fig. 3 gezeigte Einrichtung hergestellt.
Das PTC-Element enthielt 56 Gew.-Teile Polycaprolacton
(PCL 700 von Union Carbide), 42 Gew.-Teile Ruß (Furnex
N765) und 2 Gew.-Teile eines Antioxidationsmittels (ein
Oligomer von 4,4′-Thiobis-(3-methyl-6-t-butylphenol)
mit einem mittleren Polymerisationsgrad von 3 bis 4,
das in der US-PS 3 986 981 beschrieben ist). Der spezi
fische Widerstand der Masse bei 298°K (25°C) belief sich etwa
auf 2,5 Ohm × cm. Die Elektroden und die Versorgungsleitungen
bestanden aus nickelbeschichtetem Kupfer und die
Isolierschicht bestand aus einem gehärteten Epoxyharz.
Die Einrichtung wurde mit einer Dosisleistung von 20 Mrad
bestrahlt. Die Einrichtung hatte die folgenden in Fig. 3
gezeigten Abmessungen:
a = 2,8 cm, b = 2,5 cm, c = 1,2 cm, d = 1,0 cm, e = 0,35 cm und f = 0,17 cm. Die Einrichtung hatte einen Widerstand von etwa 0,1 Ohm bei 298°K (25°C).
a = 2,8 cm, b = 2,5 cm, c = 1,2 cm, d = 1,0 cm, e = 0,35 cm und f = 0,17 cm. Die Einrichtung hatte einen Widerstand von etwa 0,1 Ohm bei 298°K (25°C).
Diese Einrichtung wurde wie in Fig. 2 gezeigt zwischen
die Zellen einer Batterien gelegt, die 12 Nickel-Cadmium-
(1,3 V)-Zellen umfaßt und drei Anschlüsse hat. Die Batterie
hatte eine Kapazität von 0,45 A × Std.
Claims (6)
1. Batterie (1) mit einer oder mehreren Zellen (11) und
wenigstens einer PTC-Einrichtung (3), die einen Widerstand
von weniger als 1 Ohm hat und in Reihe mit der
oder den Zellen (11) geschaltet ist, so daß Strom durch
die PTC-Einrichtung (3) fließt, wenn Strom aus der
Batterie (1) entnommen wird,
wobei die PTC-Einrichtung (3) zwei Elektroden (32, 33) aufweist, zwischen denen ein PTC-Element (31) angeord net ist, so daß Strom durch das PTC-Element (31) über einen Bereich mit einem äquivalenten Durchmesser D und einer mittleren Weglänge T fließt, wobei das Verhält nis D/T wenigstens 2 beträgt,
wobei das PTC-Element (31) eine PTC-leitende Masse enthält, die ein ein kristallines, organisches Polymer und darin verteilt einen teilchenförmigen, leitenden Füllstoff enthält und einen spezifischen Widerstand von weniger als 10 Ohm × cm bei 20°C aufweist und
das PTC-Element (31) einen elektrischen Widerstand hat, der mit der Temperatur so ansteigt, daß sich beim normalen Gebrauch der Batterie das PTC-Element (31) in einem Niedertemperaturzustand mit niedrigem Widerstand befindet, daß jedoch, wenn die Klemmen der Batterie kurz geschlossen werden, das PTC-Element (31) joulsche Wärme erzeugt, so daß die Temperatur und der Widerstand des PTC- Elements rasch ansteigen und so den aus der Batterie gezogenen Strom verringern,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Elektroden (32, 33) eben sind,
daß das PTC-Element (31) aus der Mischung des kristal linen, organischen Polymeren und des teilchenförmigen leitenden Füllstoffes schmelzextrudiert ist und
daß durch den Anstieg der Temperatur und des Wider standes des PTC-Elements der aus der Batterie gezogene Strom auf weniger als 0,5C A verringert wird, wobei C die Kapazität der Batterie in Amperestunden ist, so daß keine wesentliche Erhöhung der Temperatur der Zelle oder Zellen (11) der Batterie auftritt.
wobei die PTC-Einrichtung (3) zwei Elektroden (32, 33) aufweist, zwischen denen ein PTC-Element (31) angeord net ist, so daß Strom durch das PTC-Element (31) über einen Bereich mit einem äquivalenten Durchmesser D und einer mittleren Weglänge T fließt, wobei das Verhält nis D/T wenigstens 2 beträgt,
wobei das PTC-Element (31) eine PTC-leitende Masse enthält, die ein ein kristallines, organisches Polymer und darin verteilt einen teilchenförmigen, leitenden Füllstoff enthält und einen spezifischen Widerstand von weniger als 10 Ohm × cm bei 20°C aufweist und
das PTC-Element (31) einen elektrischen Widerstand hat, der mit der Temperatur so ansteigt, daß sich beim normalen Gebrauch der Batterie das PTC-Element (31) in einem Niedertemperaturzustand mit niedrigem Widerstand befindet, daß jedoch, wenn die Klemmen der Batterie kurz geschlossen werden, das PTC-Element (31) joulsche Wärme erzeugt, so daß die Temperatur und der Widerstand des PTC- Elements rasch ansteigen und so den aus der Batterie gezogenen Strom verringern,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Elektroden (32, 33) eben sind,
daß das PTC-Element (31) aus der Mischung des kristal linen, organischen Polymeren und des teilchenförmigen leitenden Füllstoffes schmelzextrudiert ist und
daß durch den Anstieg der Temperatur und des Wider standes des PTC-Elements der aus der Batterie gezogene Strom auf weniger als 0,5C A verringert wird, wobei C die Kapazität der Batterie in Amperestunden ist, so daß keine wesentliche Erhöhung der Temperatur der Zelle oder Zellen (11) der Batterie auftritt.
2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Polymermasse einen spezifischen Widerstand von weniger als 4 Ohm ×cm bei 20°C hat,
daß die Polymer-Komponente der Polymermasse eine Kristal linität von wenigstens 10% hat und
daß die Komponente des teilchenförmigen, in dem Polymeren verteilten Füllstoffes Ruß mit einer Teilchengröße D enthält, die zwischen 20 und 150 nm, vorzugsweise 20 bis 75 nm, liegt und eine Oberfläche S in m²/g aufweist, derart, daß das Verhältnis S/D nicht mehr als 10 beträgt, wobei die Menge der Füllstoff-Komponente derart ist, daß die Größe kleiner als 1 ist.
daß die Polymermasse einen spezifischen Widerstand von weniger als 4 Ohm ×cm bei 20°C hat,
daß die Polymer-Komponente der Polymermasse eine Kristal linität von wenigstens 10% hat und
daß die Komponente des teilchenförmigen, in dem Polymeren verteilten Füllstoffes Ruß mit einer Teilchengröße D enthält, die zwischen 20 und 150 nm, vorzugsweise 20 bis 75 nm, liegt und eine Oberfläche S in m²/g aufweist, derart, daß das Verhältnis S/D nicht mehr als 10 beträgt, wobei die Menge der Füllstoff-Komponente derart ist, daß die Größe kleiner als 1 ist.
3. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Polymer eine Mischung unterschiedlicher Polymere ist.
4. Batterie nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das leitende Polymer des PTC-Elements
(31) einen spezfischen Widerstand von weniger als 4 Ohm × cm
bei 20°C und einen maximalen spezifischen Widerstand
von wenigstens 1000 Ohm × cm hat.
5. Batterie nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
daß das PTC-Element (31) ein Volumen von weniger als 20 cm³ hat und
daß das PTC-Element (31) eine Sauerstoffsperrschicht aufweist, die aus Metall oder einem Polymeren besteht, wobei die Wand, durch die die Elektroden verlaufen, auch aus keramischem Material bestehen kann, und, wenn sich die PTC-Einrichtung in Luft bei Raumtemperatur und Normaldruck befindet, den Luftzutritt zu dem PTC-Element derart begrenzt, daß die Sauerstoffabsorptionsgeschwindigkeit des PTC-Elements (31) kleiner als 10-6 cm³ s-1 g-1 ist.
daß das PTC-Element (31) ein Volumen von weniger als 20 cm³ hat und
daß das PTC-Element (31) eine Sauerstoffsperrschicht aufweist, die aus Metall oder einem Polymeren besteht, wobei die Wand, durch die die Elektroden verlaufen, auch aus keramischem Material bestehen kann, und, wenn sich die PTC-Einrichtung in Luft bei Raumtemperatur und Normaldruck befindet, den Luftzutritt zu dem PTC-Element derart begrenzt, daß die Sauerstoffabsorptionsgeschwindigkeit des PTC-Elements (31) kleiner als 10-6 cm³ s-1 g-1 ist.
6. Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sauerstoffsperre aus einem Schichtstoff gebildet ist und
die Elektroden ein Teil der Sauerstoffsperre sind.
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GB (1) | GB2042789B (de) |
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