CN103872268A - 用于气密的蓄电池的壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气密的蓄电池的壳体（1）。为了提供用于蓄电池的新型保护装置，提出，所述壳体（1）具有比例阀（4），该比例阀布置在所述壳体（1）的壁（2）中的开口（3）处并且具有朝向其关闭位置和壳体（1）内部的方向被力加载的、至少部分地用金属构造的、可与蓄电池的阴极导电连接的阀体（6），其中，比例阀（4）构造成，当壳体（1）中存在的压力超过由结构所决定的极限压力值时，比例阀在其最大打开位置可透气，并且其中，在壳体（1）的外侧上布置可与蓄电池的阳极导电连接的、至少部分地用金属构造的接触元件（7），使得阀体（6）从达到比例阀（4）的一个确定的打开位置开始与接触元件（7）进行本体接触。

Description

用于气密的蓄电池的壳体

技术领域

本发明涉及一种用于气密的蓄电池的壳体。

背景技术

蓄电池通常配备有多种保护装置，以用于例如在充电或放电时或者在短路的情况下保护其不受损坏。此外已知的是，在气密的蓄电池的壳体中设置有薄弱部位，以便当在壳体之内的气体过压时能够受控地打开壳体并且释放气体以降低在壳体之内的压力。当断开该薄弱部位时，壳体通常持续地在该薄弱部位处相对于环境敞开，从而例如空气、尤其地氧气和空气湿气可从外部进入壳体中。由此，可导致后续反应，例如在锂离子蓄电池中导致剩余的、高易燃的电解质的蒸发或通过掺杂的碳与空气的还原导致自行点火，其在最坏的情况中可导致蓄电池的燃烧。

发明内容

本发明的目的是，提供新型的保护方案，其实现受控地降低在蓄电池壳体之内的气体过压并且同时使蓄电池的电化学作用停止，而在采取该保护措施之后不使壳体相对于蓄电池的环境敞开。

该目的分别通过并列权利要求1、3和8所述的特征组合实现。在从属权利要求中给出了有利的设计方案。

根据第一种实施方式，提出一种用于气密的蓄电池的壳体，其具有比例阀，该比例阀布置在壳体的壁中的开口处并且具有朝向其关闭位置和壳体内部的方向被力加载的、至少部分地用金属构造的、可与蓄电池的阴极导电连接的阀体，其中，该比例阀构造成，当壳体中存在的压力超过由结构所决定的极限压力值时，该比例阀在其最大打开位置可透气，并且其中，在壳体的外侧上布置可与蓄电池的阳极导电连接的、至少部分地用金属构造的接触元件，使得阀体从达到比例阀的一个确定的打开位置开始与该接触元件进行本体接触。

根据该实施方式，当在壳体之内的压力增加时，该阀体与接触元件进行本体接触，由此在蓄电池的阴极和阳极之间建立短路。该短路是在蓄电池的至少一个电化学电芯之内新的电流路径，其防止了电解质的电化学破坏。从达到在壳体之内的由结构所决定的极限压力值开始，使比例阀可透气，从而气体可从壳体中逸出以降低在壳体中存在的内压。由此，使蓄电池转变到安全的状态中，在该状态中在壳体的内部没有可导致任意形式的蓄电池损坏的过压。如果在壳体之内的压力再次下降，比例阀的阀体再次向其关闭位置的方向运动。然而，事先首先再次低于在壳体之内的由结构所决定的极限压力值，由此取消比例阀的透气性，从而壳体的内部、确切地说至少一个布置在壳体中的电化学电芯不与蓄电池的环境接触。由此，可防止空气湿气、空气或其它异物侵入壳体内部，由此，尤其可防止在壳体的内部通过侵入的空气或通过与空气湿气的还原产物形成可燃的和/或可爆炸的气体混合物。

根据一种有利的设计方案，壳体的壁至少部分地由金属形成、与阀体导电连接并且可与蓄电池的阴极导电连接，其中，接触元件相对于该壁电绝缘，并且阀体可通过该壁与蓄电池的阴极导电连接。这给出用于使阀体与蓄电池的阴极相连接的简单的可行方案。壳体壁与蓄电池阴极的连接此外引起用于至少部分地由金属形成的壁的防腐蚀保护。该壁也可完全由金属形成且被电绝缘部包围。

通过第二种实施方式，提出一种用于气密的蓄电池的壳体，其具有比例阀，该比例阀布置在壳体的壁中的开口处并且具有朝向其关闭位置和壳体内部的方向被力加载的阀体，其中，该比例阀构造成，当壳体中存在的压力超过由结构所决定的极限压力值时，该比例阀在其最大打开位置可透气，其中在壳体的外侧面上布置可与蓄电池的阳极导电连接的、至少部分地用金属构造的接触元件，其中在壁上布置完全覆盖该开口的、至少部分地用金属构造的且至少部分地构造成透气的、可与蓄电池的阴极导电连接的且在其整个环绕的边缘上与壳体连接的开关元件，使得阀体从达到比例阀的一个确定的打开位置开始与该开关元件进行本体接触，并且该开关元件在比例阀继续打开时变形，使得该开关元件与接触元件进行本体接触。

由此，该第二种实施方式与上述第一种实施方式的不同另外在于，不可使阀体与接触元件直接接触，而是通过开关元件建立这种接触。此外，根据该第二种实施方式不需要使阀体构造成导电的或者使其可与蓄电池的阴极连接。当开关元件与蓄电池的阴极导电连接时，用于上述目的的短路可在接触元件和开关元件之间建立。根据开关元件的材料选择，可在开关元件和接触元件之间得到材料连接或者不得到该连接。首先例如，当开关元件由铝制成时是第一种情况。如果相反地，开关元件由钢制成，在开关元件和接触元件之间不出现材料连接。开关元件保护比例阀进而保护壳体不受来自壳体之外的异物的侵入，该异物例如可能妨碍比例阀的功能，这可能与用于蓄电池的相应保护装置的功能性相关。相反地，从超过由结构所决定的极限压力值开始流经比例阀的气体可由于开关元件的透气性通过该开关元件从壳体中逸出以根据期望降低在壳体内部中的压力。在根据第二种实施方式的该保护装置释放之后，开关元件可再次回到其不与阀体接触的状态。在另一方面也可行的是，在保护装置的每个状态中，开关元件的变形和阀体的运动彼此耦合。

根据本发明的一种有利的设计方案，壳体的壁至少部分地由金属形成，与开关元件导电连接并且可与蓄电池的阴极导电连接，其中，接触元件相对于该壁电绝缘，并且开关元件可通过该壁与蓄电池的阴极导电连接。这给出用于使开关元件与蓄电池的阴极相连接的简单可行方案，而不必为此使用其它构件。

另一有利的设计方案规定，开关元件具有至少一个透气口。通过比例阀流出的气体可通过该透气口从壳体内部逸出。在开关元件上的透气口的数量和大小可与相应的情况和要求相匹配。

优选地，在比例阀关闭时，该透气口通过布置在开关元件上的保护膜气密地封闭，该保护膜在压力加载时和/或当开关元件变形时在至少部分地开启透气口的情况下至少部分地被破坏或者从开关元件上脱开。由此实现，透气口在蓄电池壳体之内没有有害的压力增高的初始状态中完全不透气地被封闭，由此可避免气体和/或异物侵入。这用于提高用于根据第二实施方式的蓄电池的保护装置的安全性。

替代地可规定，在开关元件上设置在整个透气口上延伸的、透气的织物、编织物、网或筛。由此，开关元件构造成透气的，然而可有效地避免异物通过开关元件到达比例阀并干扰其功能。

通过第三种实施方式，提出一种用于气密的蓄电池的壳体，其具有比例阀，该比例阀布置在壳体的壁中的开口处并且具有朝向其关闭位置和壳体内部的方向被力加载的阀体，其中，该比例阀构造成，当壳体中存在的压力超过由结构所决定的极限压力值时，该比例阀在其最大打开位置可透气，其中，在壳体的外侧上布置可与蓄电池的阳极导电连接的、至少部分地用金属构造的接触元件，其中，在壁上布置在比例阀关闭时完全覆盖该开口的、至少部分地用金属构造的且透气的、可与蓄电池的阴极导电连接的且在其环绕边缘的一部分上与壳体相连接的开关元件，使得阀体从达到比例阀的一个确定的打开位置开始与该开关元件进行本体接触，并且该开关元件在比例阀继续打开时在部分开启在壳体的壁中的开口的情况下变形，使得该开关元件与接触元件进行本体接触。

在该第三种实施方式中，与上述第一种实施方式不同地，附加地存在开关元件，然而与第二种实施方式不同地其构造成不透气的并且仅仅在其环绕边缘的一部分上与壳体相连接。通过与阀体接触引起的开关元件的变形优选地弹性地以开关元件的弯曲实现。在此，开关元件的环绕边缘的使开关元件与壳体壁连接的部分按照铰链的形式工作。替代地，也可设置独立的铰链。相对于第一种实施方式，用于根据第三种实施方式的蓄电池的保护装置具有相应于第二种实施方式的更高的防止异物或有害气体从外部通过比例阀侵入壳体内部中的安全性。

有利地，壳体的壁至少部分地由金属形成，与开关元件导电连接并且可与蓄电池的阴极导电连接，其中，接触元件相对于该壁电绝缘，并且开关元件可通过该壁与蓄电池的阴极导电连接。这给出在开关元件与蓄电池的阴极之间建立导电连接的简单可行方案。

根据另一有利的设计方案，阀体在其远离壳体内部的一侧上具有接触突出部。为了使用于蓄电池的保护装置与用于不同结构条件相匹配，可改变接触突出部（通过该接触突出部，阀体与接触元件或开关元件进行本体接触）的长度，而为此不需要在壳体上进行高成本的结构改变。

此外提出，阀体通过压力弹簧朝向其关闭位置的方向被加载力。在技术上可简单地实现比例阀的这种设计方案。

此外，通过本发明提出一种蓄电池，其具有根据以上描述的设计方案之一或其任意组合的壳体。由此其也具有以上所述的优点。

附图说明

下面根据附图详细解释本发明。附图中：

图1a示出了在未被加载的状态中的用于根据本发明的壳体的第一实施例的侧视图，

图1b示出了在被加载的状态中的在图1a中示出的实施例，

图2a示出了在未被加载的状态中的用于根据本发明的壳体的第二实施例的侧视图，

图2b示出了在被加载的状态中的在图2a中示出的实施例，

图3a示出了在未被加载的状态中的用于根据本发明的壳体的第三实施例的侧视图，

图3b示出了在被加载的状态中的在图3a中示出的实施例，以及

图4示出了用于在图2a和2b中示出的开关元件的实施例的俯视图。

具体实施方式

图1a示出了根据本发明的壳体1的第一实施方式的侧视图，其中，仅仅示出了壳体1的由金属形成的壁2的局部，在该壁2上构造有开口3，在该开口3处设有比例阀4。该比例阀4具有朝向其关闭位置的方向和图1a中位于壁2之下的壳体1内部的方向通过压力弹簧5被力加载的、用金属构造的阀体6，在图1a中该阀体6位于其关闭位置。比例阀4构造成，当在壳体1中存在的压力超过由结构所决定的压力极限值时，如在图1b中所示所述比例阀在其最大打开位置可透气。在壁2的外侧上设有可与蓄电池的未示出的阳极导电连接的、用金属构造的接触元件7。该壁2与阀体6导电连接。通过壁2与蓄电池阴极的导电连接，由此阀体6可与蓄电池的阴极导电连接。该接触元件7通过绝缘体8相对于壁2电绝缘。阀体6在其远离壳体1内部的一侧具有接触突出部9。图1a示出了在正常运行中的壳体1，也就是说，在壳体1未受到在其内部中存在的有害的过压加载的状态中。

图1b示出了在壳体1的内部中存在有害过压的状态中的用于根据本发明的壳体1的在图1a中示出的第一实施方式。通过存在于壳体1的内部中的过压，比例阀4转移到其最大的打开位置，在该打开位置阀体6的接触突出部9与接触元件7在本体上接触。如果在壳体1的内部中的压力继续升高，那么比例阀4可透气，从而气体可经过阀体6并且通过在壁2中的开口3从壳体1中逸出。如果再次低于由结构所决定的极限压力值（从该极限压力值起比例阀4变成可透气），那么比例阀4再次不可透气。当在壳体1的内部中的压力继续下降时，阀体6再次返回其在图1a中示出的位置中。

图2a示出了根据本发明的壳体1的第二种实施方式，其中，与在图1a和1b中示出的第一种实施方式不同地，在壁2上设有完全覆盖开口3的、用金属构造的且部分透气的、可与蓄电池的阴极导电连接的且在其整个环绕的边缘上与壁2相连接的开关元件10。该开关元件10由铝膜形成，其在图4中以俯视图示出。该开关元件10在壳体未被加载的初始状态中向着阀体6的方向拱起。

图2b示出了在壳体1的内部中存在有害过压的状态中的用于根据本发明的壳体1的在图2a中示出的实施方式。由此，使阀体相应于图1b向着接触元件7的方向移动直至达到比例阀4的最大打开位置。如果在壳体1的内部中的压力升高直至超过由结构所决定的极限压力值，那么比例阀4可透气，也就是说，气体可流经阀体6。流经阀体6的气体紧接着可通过开关元件10从壳体1中逸出，因为该开关元件构造成透气的。从达到比例阀4的一个确定的打开位置开始，阀体6通过其接触突出部9与开关元件10进行本体接触。由此，当比例阀4继续打开时，开关元件10变形，使得如在图2b中所示与接触元件7进行本体接触。

图3a示出了用于根据本发明的壳体1的第三种实施方式，其与在图1a和1b中示出的第一种实施方式的区别同样在于附加地设置了开关元件11。与在图2a和2b中示出的实施方式相比，该开关元件11构造成不透气的并且仅仅在其环绕的边缘的一部分上与壳体1的壁2相连接。在图3a中示出了在壳体1的内部中没有有害过压的状态。在该状态中，比例阀4关闭，从而开关元件11完全覆盖开口3。

图3b示出了在壳体1的内部中存在有害过压的状态中的根据本发明的壳体1的在图3a中示出的实施方式。由此，使阀体6移动到其最大打开位置中。如果在比例阀4的该最大打开位置时在壳体1的内部中的压力升高超过由结构所决定的极限压力值，则比例阀4可透气，从而气体从壳体1的内部中经过阀体6流出。通过开关元件11与阀体6的接触突出部9接触，开关元件11在环绕边缘的使开关元件11与壁2导电连接的部分的区域中变形。通过开关元件11的该变形，部分地开启了在壳体1的壁2中的开口3，从而流经阀体6的气体可从壳体1中逸出。如果开关元件11例如由铝制成，开关元件11在通过与接触元件7接触建立短路之后不会再次回到其在图3a中示出的初始位置，因为在接触元件7和开关元件11的接触点处在接触元件7和开关元件11之间产生材料连接。相反地，如果使用由钢制成的开关元件11，在短路时产生的温度不足够用于建立在开关元件11和接触体7之间的材料连接。因此，由钢制成的开关元件在壳体1的内部中的压力下降时可再次回到其在图3a中示出的初始位置。

图4示出了在图2a和2b中示出的开关元件10的俯视图。该开关元件10包括四个透气口12。每个透气口12通过布置在开关元件10处的保护膜13气密地封闭。在利用压力加载开关元件10和/或当开关元件10相应于图2b变形时，在至少部分地开启透气口12的情况下至少部分地破坏该保护膜13或者使该保护膜13从开关元件10上脱开，以使得气体能够通过开关元件10流出。

Claims (12)

1.一种用于气密的蓄电池的壳体（1），具有比例阀（4），该比例阀布置在所述壳体（1）的壁（2）中的开口（3）处并且具有朝向该比例阀的关闭位置和壳体（1）内部的方向被力加载的、至少部分地用金属构造的、能与所述蓄电池的阴极导电连接的阀体（6），其中，所述比例阀（4）构造成，当所述壳体（1）中存在的压力超过由结构所决定的极限压力值时，所述比例阀在其最大打开位置能透气，并且其中，在所述壳体（1）的外侧上布置能与所述蓄电池的阳极导电连接的、至少部分地用金属构造的接触元件（7），使得所述阀体（6）从达到所述比例阀（4）的一个确定的打开位置开始与所述接触元件（7）进行本体接触。

2.按照权利要求1所述的壳体（1），其特征在于，所述壁（2）至少部分地由金属形成、与所述阀体（6）导电连接并且能与所述蓄电池的阴极导电连接，其中，所述接触元件（7）相对于所述壁（2）电绝缘，并且所述阀体（6）通过所述壁（2）能与所述蓄电池的阴极导电连接。

3.一种用于气密的蓄电池的壳体（1），具有比例阀（4），该比例阀布置在所述壳体（1）的壁（2）中的开口（3）处并且具有朝向该比例阀的关闭位置和所述壳体（1）内部的方向被力加载的阀体（6），其中，所述比例阀（4）构造成，当所述壳体（1）中存在的压力超过由结构所决定的极限压力值时，所述比例阀在其最大打开位置能透气，其中，在所述壳体（1）的外侧上布置能与所述蓄电池的阳极导电连接的、至少部分地用金属构造的接触元件（7），其中，在所述壁（2）上布置完全覆盖所述开口（3）的、至少部分地用金属构造的且至少部分地构造成透气的、能与所述蓄电池的阴极导电连接的且在其整个环绕的边缘上与所述壁（2）相连接的开关元件（10），使得所述阀体（6）从达到所述比例阀（4）的一个确定的打开位置开始与所述开关元件（10）进行本体接触，并且所述开关元件在所述比例阀（4）继续打开时变形，使得所述开关元件（10）与所述接触元件（7）进行本体接触。

4.按照权利要求3所述的壳体（1），其特征在于，所述壁（2）至少部分地由金属形成、与所述开关元件（10）导电连接并且能与所述蓄电池的阴极导电连接，其中，所述接触元件（7）相对于所述壁（2）电绝缘，并且所述开关元件（10）通过所述壁（2）能与所述蓄电池的阴极导电连接。

5.按照权利要求3或4所述的壳体（1），其特征在于，所述开关元件（10）具有至少一个透气口（12）。

6.按照权利要求5所述的壳体（1），其特征在于，在比例阀（4）关闭时，所述透气口（12）通过布置在所述开关元件（10）上的保护膜（13）气密地封闭，所述保护膜在压力加载时和/或当所述开关元件（10）变形时在至少部分地开启所述透气口（12）的情况下至少部分地被破坏或者从所述开关元件（10）上脱开。

7.按照权利要求5所述的壳体（1），其特征在于，在所述开关元件（10）上设置在所述整个透气口（12）上延伸的、透气的织物、编织物、网或筛。

8.一种用于气密的蓄电池的壳体（1），具有比例阀（4），该比例阀布置在所述壳体（1）的壁（2）中的开口（3）处并且具有朝向该比例阀的关闭位置和所述壳体（1）内部的方向被力加载的阀体（6），其中，所述比例阀（4）构造成，当所述壳体（1）中存在的压力超过由结构所决定的极限压力值时，所述比例阀在其最大打开位置能透气，其中，在所述壳体（1）的外侧上布置能与所述蓄电池的阳极导电连接的、至少部分地用金属构造的接触元件（7），其中，在所述壁（2）上布置在所述比例阀（4）关闭时完全覆盖所述开口（3）的、至少部分地用金属构造的和透气的、能与所述蓄电池的阴极导电连接的且在其环绕的边缘的一部分上与所述壁（2）相连接的开关元件（11），使得所述阀体（6）从达到所述比例阀（4）的一个确定的打开位置开始与所述开关元件（11）进行本体接触，并且所述开关元件在所述比例阀（4）继续打开时在部分开启在所述壁（2）中的开口（3）的情况下变形，使得所述开关元件（11）与所述接触元件（7）进行本体接触。

9.按照权利要求8所述的壳体（1），其特征在于，所述壁（2）至少部分地由金属形成、与所述开关元件（11）导电连接并且能与所述蓄电池的阴极导电连接，其中，所述接触元件（7）相对于所述壁（2）电绝缘，并且所述开关元件（11）通过所述壁（2）能与所述蓄电池的阴极导电连接。

10.按照上述权利要求中任一项所述的壳体（1），其特征在于，所述阀体（6）在其远离所述壳体（1）的内部的一侧具有接触突出部（9）。

11.按照上述权利要求中任一项所述的壳体（1），其特征在于，所述阀体（6）通过压力弹簧（5）朝向该阀体的关闭位置的方向被加载力。

12.一种蓄电池，其特征在于，具有按照上述权利要求中任一项所述的壳体（1）。

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