用于便携式工具的蓄电池和用来制造用于便携式工具的蓄电池的方法
【专利说明】用于便携式工具的蓄电池和用来制造用于便携式工具的蓄 电池的方法 发明领域
[0001] 本发明设及用于便携式工具的蓄电池和用来制造用于便携式工具的蓄电池的方 法
[0002] 因为每个蓄电池都是能源，可W在没有外部影响的条件下提供电流并且在未使用 状态下也在其上施加有电压，从而在故障情况下对人类和环境都带来危害。在故障情况下 可能释放不希望的和不受控制的能量，例如电流、电压或热形式的能量。
[0003] 所述故障也可能导致连锁反应，对于相邻的蓄电池单元来说，故障的蓄电池单元 该样被加热，导致所谓的"热失控"（热穿透）。所述"热失控"是不可阻挡的化学过程并导 致电池损坏，其中可能产生火焰。
[0004] 尤其是裡离子蓄电池，一旦通过电池阀口泄露的电解质与氧反应，则由于空气的 氧含量促进了所述连锁反应。在所述电池中，由于形成树枝状结晶体造成内部短路，导致超 过沸点。烙化的物质是高反应性和易燃的。因此，可W迅速导致爆炸性的"热失控"。
[0005] 应尽可能地防止该类故障，或者应至少尽量减少其带来的后果和风险，并保护人 类和环境。有一些蓄电池制造商提供了安全装置，例如在温度过高或电流过高时打开一类 安全阀，从而释放蓄电池单元中产生的过压。但是总是存在风险，在最坏的情况下可能发生 单个蓄电池单元甚至整个蓄电池的爆炸。
【发明内容】
[0006] 根据本发明的用于便携式工具的蓄电池具有多个蓄电池单元，其中蓄电池单元的 至少一个被设计成绝缘蓄电池单元。另外，所述蓄电池具有包含膨胀性材料的防火外壳，所 述防火外壳至少部分地该样包裹所述绝缘蓄电池单元，使得所述绝缘蓄电池单元在预先给 定的温度下被所述防火外壳该样包围，从而使得所述绝缘蓄电池单元热绝缘。
[0007] 故障的蓄电池单元可W由此与外面隔绝。可W保护人类和环境免受热的扩散，并 且可W增强便携式工具使用者的安全。理想情况下，例如在故障的、热的或燃烧的蓄电池单 元的故障情况下，可W防止所出现的过量的热形成蔓延到周围物体和造成损害。有利地是 可W防止蓄电池开始燃烧，或者可W消除或遏制火灾。该种形式的防火可W很大程度上不 依赖于电池工艺、各个单元的构造和整体蓄电池的构造来设计。
[0008] 当所述防火外壳被构造成使得各个单元上的振动降低时，则可W延长单元的使用 寿命W及整体蓄电池的使用寿命。因此可W降低蓄电池的负荷，并且达到蓄电池较长的使 用寿命。
[0009] 蓄电池是在电化学基础上可W充电的电能存储器。蓄电池可W互相组合。例如串 联连接来增加可用的电压，或者并联连接来增加可用的容量。
[0010] 便携式工具特别是电动便携式工具，例如电动螺丝刀。
[0011] 所述电动螺丝刀具有带手柄的壳体，使用者可W利用所述手柄保持和操纵所述电 动螺丝刀。手柄上的按钮可W实现使用者对电动螺丝刀的操作。使用者例如必须连续按住 所述按钮，w便保持电动螺丝刀的运行。
[0012] 所述蓄电池单元是例如可充电式的电池或蓄电池的单元或电池单元。所述蓄电池 单元例如是裡离子蓄电池或裡聚合物蓄电池。所述蓄电池单元还可W是电池组的一部分。
[0013] 蓄电池中优选存在多个蓄电池单元。
[0014] 膨胀性材料是设置用于在可设定的过温条件下体积增大，并且例如膨胀的材料。 膨胀性材料优选是阻燃的。通过使用阻燃的物质，可W提供一种可能性，即焰灭蓄电池单元 附近的可能具有超过一个蓄电池单元的蓄电池或蓄电池单元。符合目的的是，在超过正常 运行温度的强烈的热作用下，产生化学反应，它可W防止火焰发生和/或较大的热的作用。 当所述材料适合用于防止火和/或热空气的扩散时可W实现所述优点。
[0015] 所述防火外壳优选具有可发泡的粘合剂，所述粘合剂包含形成灰分的和膨胀的物 质混合物。所述粘合剂在此起到形成复合物的载体作用，用于形成灰分的和膨胀的物质混 合物。所述物质混合物优选均匀分布在粘合剂中。所述形成复合物的载体优选选自：聚氨 醋、酪醒树脂、聚苯己締、聚締姪，如聚己締和/或聚了締、=聚氯胺树脂、=聚氯胺树脂泡 沫、合成或天然的橡胶、纤维素、弹性体和它们的混合物，其中优选聚氨醋。
[0016] 符合目的的是，使用膨胀性阻燃剂作为防火添加剂，所述膨胀性阻燃剂通过构成 在热作用下形成的由难燃材料构成的材料膨胀、绝缘的层保护基材免于过热。
[0017] 在本发明的优选实施形式中，所述防火添加剂包含至少一种碳骨架形成剂、至少 一种发泡剂、至少一种无机骨架形成剂（Gerils忧il化er)和至少一种酸形成剂。尤其该样 选择防火添加剂的组分，使得可W开发其中几种化合物满足多个功能的协同作用。
[001引为了构成膨胀性层一般来说需要S种组分，碳源、脱氨催化剂和发泡剂，它们例如 在涂布过程中包含在粘合剂中。在热作用下软化所述粘合剂并且释放防火添加剂。通过热 分解从所述脱氨催化剂释放酸，使得碳源和/或粘合剂脱去水，该导致它们的焦化（碳化） 并因此形成炭结构，所谓的灰分硬皮（Aschekruste)。同时，所述发泡剂热分解形成不可燃 的气体，使得碳化（焦化）的材料发泡并形成绝缘的泡沫。因为在火灾情况下由粘合剂形 成的灰分硬皮通常是不稳定的，并且根据它们的密度和结构可能被空气流吹走，该将对涂 层的绝缘作用有不利的影响，因此向之前列出的组分中优选添加使得由粘合剂形成的灰分 硬皮稳定或自身构成骨架的化合物，由此维持或增强涂层的绝缘作用。
[0019] 作为脱氨催化剂或酸形成剂可W考虑通常用在膨胀性阻燃剂中的化合物，例如不 挥发的无机酸的盐或醋，所述酸选自硫酸、磯酸或棚酸。主要使用品种非常大的含磯化合 物，因为它们的磯跨越多个氧化级，如麟、氧化麟、鱗化合物、磯酸醋/盐、单质红磯、亚磯酸 醋/盐和磯酸醋/盐。作为磯酸化合物可W示例的方式提及：
[0020] 磯酸一锭、磯酸二锭、磯酸锭、多磯酸锭、磯酸=聚氯胺、磯酸=聚氯胺树脂、磯酸 钟、多元醇磯酸醋如季戊四醇磯酸醋、甘油磯酸醋、山梨糖醇磯酸醋、甘露糖醇磯酸醋、半乳 糖醇磯酸醋、新戊二醇磯酸醋、己二醇磯酸醋、二季戊四醇磯酸醋等。作为磯酸化合物优选 使用多磯酸醋/盐或磯酸锭。磯酸S聚氯胺树脂在此应理解为LameliteC(S聚氯胺-甲 醒树脂）与磯酸的反应产物。作为硫酸化合物可W示例的方式提及；硫酸锭、氨基横酸锭、 硝基苯胺硫酸氨醋/盐、4-硝基苯胺-2-横酸和4, 4-二硝基横胺等。作为棚酸化合物可W 示例的方式提及棚酸=聚氯胺醋。
[0021] 作为碳源考虑在膨胀性阻燃剂中公知的化合物，例如类淀粉化合物，例如淀粉和 改性的淀粉，和/或多元醇（多元醇），如糖类和多糖和/或热塑性或热固性聚合的树脂粘 合剂，如酪醒树脂、脈树脂、聚氨醋、聚氯己締、聚（甲基）丙締酸醋、聚己酸己締醋、聚己締 醇，有机娃树脂和/或橡胶。合适的多元醇是由糖、季戊四醇、二季戊四醇、聚己酸己締醋、 聚己締醇、山梨糖醇、EO-PO多元醇构成的多元醇。优选使用季戊四醇、二季戊四醇或聚己 酸己締醋。
[0022] 应该指出，所述粘合剂在火灾情况下自身也可具有碳源的功能。
[0023] 作为发泡剂可W考虑通常在阻燃剂中使用的化合物，例如氯尿酸或异氯酸和它们 的衍生物、S聚氯胺和它们的衍生物。它们是氯胺、二氯胺、二氯二胺值icandiamid)、脈和 它们的盐、双脈、=聚氯胺氯尿酸醋、氯酸盐、氯酸醋和氯酸酷胺、六甲氧基甲基=聚氯胺、 二=聚氯胺焦磯酸醋、=聚氯胺多磯酸醋、磯酸=聚氯胺。优选使用六甲氧基甲基=聚氯胺 或=聚氯胺（氯尿酸酷胺）。
[0024] 此外，适合的组分是其作用方式不限于单一功能的组分，例如S聚氯胺多磯酸醋， 它既起到酸形成剂的作用也起到发泡剂的作用。其他的实例在GB2 007 689A1、EP139 401A1 和US-3 969 291A1 中描述。
[0025] 作为灰分硬皮稳定剂或骨架形成剂可W考虑通常在阻燃剂中使用的化合物，例 如膨胀石墨和粒子状金属如侣、儀、铁和锋。所述粒子状金属可W粉末、小片、屑、纤维、丝 线和/或晶须形式存在，其中粉末、小片、屑形式的粒子状金属的粒子尺寸《50ym，优选 为0. 5ym至10ym。在使用纤维、丝线和/或晶须形式的粒子状金属情况下，优选厚度为 0. 5jim至10jim，长度为10jim至50jim。作为灰分硬皮稳定齐IJ，作为选择或额外地可W使 用来自侣、儀、铁或锋的组的金属构成的氧化物或化合物，特别是铁氧化物，优选=氧化铁、 二氧化铁，棚酸盐如棚酸锋和/或由烙融温度优选大于等于400°C的低烙点玻璃构成的玻 璃料（Glas化itte)。该种灰分硬皮稳定剂的添加有利于火灾情况下膨胀性骨架的显著稳定 化，因为所述添加剂提高膨胀性层的机械强度和/或防止其滴落（Abtropfen)。该类添加 剂的实例也在US4 442 157A、US3 562 197A、GB755 551AW及EP138 546A1 中描 述。
[0026] 除此之外，