CN117616626A - 排气单元和电池壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电池壳体(20)、特别是机动车牵引电池的电池壳体的排气单元(10)，具有能与壳体(20)的壳体开口(24)的边缘流体密封连接的基体(12)，其利用平面撑开的隔膜(30)关闭，隔膜(30)在包围气体穿行开口(15)的边缘(14)上与基体(12)流体密封连接。隔膜(30)构造为具有至少两个上下叠置的薄膜(40、42)的薄膜复合体，薄膜(40、42)中的第一薄膜(40)在其表面(44)中具有至少一个凹缺部(46)，其利用薄膜(40、42)中的第二薄膜(42)以包围至少一个凹缺部(46)的方式气密遮盖。两个薄膜(40、42)中的至少一个与基体(12)包围气体穿行开口(15)的边缘(14)连接。本发明还涉及具有排气单元(10)的电池壳体(20)。

Description

排气单元和电池壳体
技术领域
本发明涉及一种用于电池壳体、特别是机动车的牵引电池的电池壳体的排气单元，以及一种电池壳体。
背景技术
用于容纳电子部件、比如电池单池和类似部件的壳体通常相对于环境不是完全气密地关闭的。一方面由于温度波动，比如通过在电池单池充电或放电时的热输入引起的温度波动，且另一方面由于自然出现的空气压力波动，特别是在移动系统中的空气压力波动，应能够在内部空间和外部空间之间进行气体交换。通过气体交换可以防止壳体受到不允许的机械负荷，特别是防止壳体的爆破或鼓起。另一方面，特别是在电池壳体中，在由于电池单池失效导致的压力突然升高的情况下，必须具备紧急排气功能。
然而，有效地防止异物、污垢和呈液态水形式的湿气进入也同样重要。因此已知压力平衡装置，其具有半透膜，例如由挤出的聚四氟乙烯(PTFE)制成的半透膜，这种半透膜可透气，但不可透液。
DE 102012022346 B4公开了一种电池壳体，其具有包围壳体内部空间的壳体，该壳体具有壳体开口，壳体开口借助于呈壳体盖形式的隔膜载体遮盖，隔膜载体设置用于排气并用于基本上水密封地密封壳体内部空间，以防水或其他液体进入。壳体盖包括载体本体，载体本体具有在载体本体内侧和载体本体外侧之间连续延伸的气体穿通开口，用于导出气体或用于平衡压力。气体穿通开口被半透膜完全覆盖。载体本体、隔膜和壳体空气密封地或气体密封地连接，使得基本上没有水且优选也没有空气或气体能通过壳体开口到达壳体内部空间。
发明内容
本发明的一个任务是，提出一种用于电池壳体、特别是机动车的牵引电池的电池壳体的排气单元，其使得在较低的排气压力下就已经能够实现壳体中的快速减压。
本发明的另一个任务是，提出一种具有排气单元的电池壳体，其使得在较低的排气压力下就已经能够实现壳体中的快速减压。
前述的任务根据本发明的一个方面由一种用于电池壳体、特别是机动车的牵引电池的电池壳体的排气单元解决，该电池壳体具有能与壳体的壳体开口的边缘流体密封地连接的基体，该基体具有外侧和内侧，其中，内侧指向壳体开口，且基体具有至少一个气体穿行开口，气体穿行开口利用平面地撑开的隔膜关闭，其中，隔膜在包围气体穿行开口的边缘上与基体流体密封地连接，其中，隔膜构造为具有至少两个上下叠置的薄膜的薄膜复合体，其中，薄膜中的第一薄膜在其表面中具有至少一个凹缺部，该至少一个凹缺部利用薄膜中的第二薄膜以包围该至少一个凹缺部的方式遮盖，特别是气密地遮盖，其中，两个薄膜中的至少一个薄膜与基体的包围气体穿行开口的边缘连接。
另一任务根据本发明的另一方面由一种电池壳体、特别是机动车的牵引电池的电池壳体解决，该电池壳体用于容纳电池单池，该电池壳体具有至少一个带壳体开口的壳体壁部，其中，壳体开口由排气单元关闭。
本发明的有利设计和优点从其他权利要求、说明书和附图中得出。
根据本发明的一个方面，提出一种用于电池壳体、特别是机动车的牵引电池的电池壳体的排气单元，该排气单元具有能与壳体的壳体开口的边缘流体密封地连接的基体，该基体具有外侧和内侧，其中，内侧指向壳体开口，且基体具有至少一个气体穿行开口，该至少一个气体穿行开口利用平面地撑开的隔膜关闭，其中，隔膜在包围气体穿行开口的边缘上与基体流体密封地连接。在此，隔膜构造为具有至少两个上下叠置的薄膜的薄膜复合体，其中，薄膜中的第一薄膜在其表面中具有至少一个凹缺部，该至少一个凹缺部利用薄膜中的第二薄膜以包围该至少一个凹缺部的方式气密地遮盖。两个薄膜中的至少一个薄膜与基体的包围气体穿行开口的边缘连接。隔膜可在预先确定的爆破压力下爆破，以释放气体穿行开口。爆破压力在此可理解为壳体的内部空间和环境之间的预先确定的极限超压，隔膜无法再机械地承受该极限超压且因此爆破。
为了对高压电池进行紧急排气，通常采用具有PTFE半透膜的排气单元。对于隔膜(Membran)来说渗透性是主要成本因素之一，但对于纯粹的电池紧急排气功能来说，渗透性并不是必需的。因此，只承担爆破功能的隔膜可以被具有相同的爆破特性的、成本低得多的薄膜(Folie)所取代，以导出因电池单池失效所造成的热事件时释放的气体体积流。
当然，可以将至少适合于爆破功能的薄膜直接与基体焊接。
因此根据本发明，使用由至少两个薄膜组成的薄膜复合体(Folienverbund)的组合作为爆破隔膜。
第一薄膜作为载体薄膜在此具有特别小的延展(Dehnung)。相反，第二薄膜具有特别大的延展且在尽可能小的排气压力下就已经能够爆破。但该延展在排气压力下导致特别大的往复运动，通常没有结构空间用于该往复运动。因此，通过第二薄膜贴靠在壳体壁上，所需的低的排气压力就会受到结构空间的限制。出于该原因，第一薄膜连同第二薄膜用于薄膜复合体中，其中，第一薄膜通过至少一个凹缺部而设有这种结构，使得第二薄膜在大的范围上得到加固并在延展上受到限制。
在此，凹缺部的结构能够实现第二薄膜在低的排气压力下以如下方式撕裂，即，释放通过凹缺部的结构限定的整个横截面。以这种方式能够明显减小第二薄膜的往复运动，而不会提高排气压力。
薄膜复合体经由两个薄膜中的至少一个薄膜与基体连接。在此，与基体连接的薄膜的材料这样选择，使得薄膜能与基体例如焊接或粘接。隔膜优选布置在基体的内侧上，该内侧指向壳体开口。
有利地得到了明显的结构空间优势。结构空间需求更小且特别是在有限的结构空间的情况下可以在没有显著的隔膜往复运动的情况下实现更低的排气压力。
根据排气单元的一种有利设计，第二薄膜可以以包围至少一个凹缺部的方式与第一薄膜经由密封接缝(Siegelnaht)连接。以这种方式可以将第二薄膜与第一薄膜例如经由热熔来气密地连接。密封接缝的施加是一种成本低的连接方式且能够实现凹缺部的灵活的不同的几何形状。
根据排气单元的一种有利设计，隔膜释放气体穿行开口的爆破压力可经由密封接缝的宽度和/或长度和/或横截面来设定。通过改变密封接缝的尺寸和形状可以在大的范围内设定第二薄膜从第一薄膜上撕开的压力。通过有针对性地削弱和/或密封接缝的形状也可限定密封接缝首先撕起的位置。
根据排气单元的一种有利设计，隔膜释放气体穿行开口的爆破压力可经由第一薄膜的至少一个凹缺部的形状和尺寸来设定。经由第一薄膜的至少一个凹缺部的几何形状，也可以在大的范围内设定爆破压力，因为由此限定了第二薄膜最多能撕起的面积。由此也可以设定第二薄膜的延展范围。
根据排气单元的一种有利设计，第二薄膜可以布置为指向基体的外侧。由此确保了在壳体中超压的情况下第二薄膜能够有利地向外延展，直到达到爆破临界且薄膜例如撕破。因此可以有利地进行第二薄膜在密封接缝的区域中从第一薄膜上的限定的撕开。
根据排气单元的一种有利设计，第二薄膜可以以包围至少一个凹缺部的方式与第一薄膜热熔、焊接或粘接。视两个薄膜的材料而定，可以有利地使用不同的连接方式用于密封接缝。通过针对连接方式设定合适的参数，可以在大的范围内设定所需的爆破压力。
根据排气单元的一种有利设计，两个薄膜中的与基体连接的薄膜可以由基体的材料、特别是由聚丙烯制成。可替代地或附加地，第二薄膜可以构造为聚合物薄膜、特别是弹性体薄膜。原则上也可以使用另外的材料对用于两个薄膜。第二薄膜应只能略微地延展。
根据排气单元的一种有利设计，在两个薄膜中的一个薄膜上布置粘接层，该粘接层与两个薄膜中的另一个薄膜和/或基体粘接。
通常整个表面的薄膜复合体由于不同的材料对而无法与基体焊接且因此适宜地与基体粘接。在薄膜复合体-隔膜的情况下，可以例如在一种设计中设置具有凹缺部的粘接薄膜，这样凹缺部和粘接边缘就能以相同的粘接薄膜来实现。在任何情况下，在一种有利设计中，两个薄膜中的一个薄膜可以在其内侧具有粘接层，两个薄膜中的另一薄膜可以粘在该粘接层上。此外，经由具有粘接层的薄膜的外边缘，该薄膜可以直接与基体粘接。
此外，粘接薄膜的载体层可以以基体的材料、例如聚丙烯(PP)来实施，以可替代地实现薄膜复合体经由薄膜的外边缘直接与基体的焊接。
这能够在不影响排气单元成本的前提下实现生产过程的更高的灵活性。此外，第二薄膜的特别薄的功能层通过第一薄膜的结构化的载体层的加固能够便于装配过程中的操作和加工。
根据排气单元的一种有利的设计，隔膜可构造为薄膜层压体。这样，薄膜复合体也可以直接构造为层压体，其中，第一薄膜可以层压到第二薄膜上或者第二薄膜可以层压到第一薄膜上，视哪个薄膜具有为此所需的粘接层而定。
根据排气单元的一种有利设计，第一薄膜具有比第二薄膜更大的厚度，特别第二薄膜可以具有小于0.2mm，优选小于0.05mm的厚度。由此也可以有利地应用很小的排气压力。
根据排气单元的一种有利设计，第一薄膜可以具有比第二薄膜更高的弹性模量、特别是高出至少50％的弹性模量。特别是第二薄膜可以具有小于1000MPa、优选小于500PMa的弹性模量。这样可以确保，第一薄膜具有所需的刚性，以通过壳体内部的超压仅实施很小的往复运动，且第二薄膜在第一薄膜的至少一个凹缺部的部位处通过凹缺部向外侧延展。
根据排气单元的一种有利设计，至少一个凹缺部可以至少区域地构造为十字形或矩形或圆形。这种凹缺部形状是有利的，以在内部超压的情况下实施薄膜复合体的很小的往复运动，直到第二隔膜撕裂。可以将两个或更多个不同的凹缺部形状组合起来。
根据排气单元的一种有利设计，第一薄膜和第二薄膜可以气密地构造。可替代地，第一薄膜可以气密地构造且第二薄膜可以多孔地构造。特别是在此第二薄膜可以构造为半透膜，其能够实现气态介质从环境到壳体中的穿行以及反向穿行，并阻止液态介质和/或固体的穿行。由此可以附加地进行壳体的内部空间和外部空间之间的气体交换，该气体交换能够实现自然的空气压力波动以及在不同温度下实现压力平衡。
作为不可透气的薄膜可以例如采用形式为聚合物薄膜的无孔薄膜。也可以采用层压薄膜或银蒸气薄膜，以确保在按照规定运行时的壳体密封性。
作为半透膜可以采用具有在正常运行中用于通风/排风的透气性以及足够高的透水性的所有材料。作为用于半透膜的优选材料可以采用聚四氟乙烯(PTFE)。半透膜可以具有可位于0.01毫米和20毫米之间的平均孔尺寸。孔隙率可以优选为大约50％；平均孔尺寸可以优选为大约10毫米。
根据排气单元的一种有利设计，两个薄膜中的至少一个薄膜、特别是第一薄膜与基体固定连接，特别是焊接。有利地，该薄膜可以由一种材料制成，该材料可以与基体例如经由焊接或粘接来连接。通过采用薄膜复合体作为隔膜，可以例如使用适合于此的材料作为第一薄膜，而采用具有针对好的可延展性所需特性的材料作为用于第二薄膜的材料。根据排气单元的一种有利设计，气体穿行开口可以完全被隔膜遮盖。由此可以在壳体的根据规定的运行中实现气体穿行开口的持久密封。由此可以防止污垢颗粒或湿气进入到壳体中并会危害例如高压电池的运行。
根据排气单元的一种有利设计，隔膜可以存在于基体的内侧上。以这种方式，隔膜在超压的情况首选在壳体中被压入其密封座中，之后在进一步提高的内压的情况下第二薄膜才延展到其撕裂的程度。
根据排气单元的一种有利设计，壳体密封件可以环绕基体的内侧上的气体穿行开口布置。
壳体密封件可以构造为轴向密封件或径向密封件，也就是说，特别是存在于端面(在轴向密封件的情况下)或壳面(在径向密封件的情况下)上。壳体密封件可以构造为容纳在基体的相对应的凹槽中的O型圈，或构造为喷射成型的密封部件。壳体密封件以轴向配置的方式布置是优选的，其中，特别优选壳体密封件环绕卡口连接器具，其特别是沿轴向方向突出。壳体密封件也可以特别是构造为具有非圆形的、特别是沿纵向方向拉伸的横截面的成型密封件。
根据本发明的另一方面，提出一种电池壳体、特别是机动车的牵引电池的电池壳体，用于容纳电池单池，电池壳体具有至少一个带壳体开口的壳体壁部，其中，壳体开口被根据前述权利要求中任一项所述的排气单元关闭。
在此特别是这样装配排气单元，即借助于至少一个紧固器具、特别是螺栓与壳体的壁部连接，其中，紧固器具与基体的紧固器具作用区域嵌接。通过拧紧，产生为挤压壳体密封件所需的密封预紧力。拧紧可以特别是从电子装置壳体的内部空间进行。当然本发明也可以包括如下的实施方式，其中，排气单元与壳体的拧紧从外侧进行。
最后，壳体壁部可以在外侧上具有环绕壳体开口的密封面，在装配状态下排气单元的壳体密封件贴靠在该密封面上。密封面优选构造为壳体壁部的一个区域，该区域具有在平坦度和粗糙度方面尽可能小的偏差。有利地，壳体、或者说至少其壁部具有金属原料或由金属原料制成，从而能简单地通过机械加工获得在上述特性方面的密封面。
附图说明
其它优点从下面的附图描述中得出。附图中展示了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书包含了大量的特征组合。本领域技术人员也可以适宜地单独考虑这些特征并且总结出合理的其它组合。
示例性地：
图1从内侧示出了根据本发明的一个实施例的排气单元的俯视图；
图2示出了根据图1的排气单元的分解图；
图3从外侧示出了根据图1的排气单元的剖切的透视图；
图4从内侧示出了根据图1的排气单元的剖切的透视图；
图5示出了根据本发明的一个实施例的排气单元的隔膜的分解图；
图6示出了根据本发明的另一实施例的排气单元的隔膜的分解图；
图7示出了根据本发明的另一实施例的排气单元的隔膜的分解图；
图8在示意图中示出了根据本发明的另一实施例的排气单元的横截面；
图9在示意图中示出了根据本发明的另一实施例的排气单元的横截面；
图10在示意图中示出了根据本发明的另一实施例的排气单元的横截面；
图11在示意图中示出了根据本发明的另一实施例的排气单元的横截面；
图12在示意图中示出了根据本发明的另一实施例的排气单元的横截面；以及
图13在示意图中示出了根据本发明的另一实施例的排气单元的横截面。
具体实施方式
附图中相同的或相同类型的部件标有相同的附图标记。附图仅示出了例子且不具有限制性。
图1从内侧17示出了根据本发明的一个实施例的排气单元10的俯视图，而在图2中示出了排气单元10的分解图，以及在图3和4中从外侧18和内侧17示出了剖切的透视图。
用于电池壳体20、特别是机动车的牵引电池的电池壳体的排气单元10具有能与壳体20的壳体开口24的边缘流体密封地连接的基体12，该基体具有外侧18和内侧17，其中，内侧17指向壳体开口24(如在图8和9的示意性横截面中可见)。基体12具有至少一个气体穿行开口15，其利用一横向于轴向方向L平面地撑开的隔膜30关闭。隔膜30在所示的实施例中垂直于轴向方向L布置。但原则上隔膜30也可以与排气单元10的轴向方向L呈角度地布置。隔膜30存在于基体12的内侧17上并且在包围气体穿行开口15的边缘14上与基体12流体密封地连接。隔膜30的两个薄膜40、42中的至少一个薄膜、特别是第一薄膜40在此可以与基体12固定连接、特别是焊接或粘接。气体穿行开口15因此完全被隔膜30遮盖。
布置在基体12的密封槽13中的壳体密封件26以环绕基体12的内侧17上的气体穿行开口15的方式布置。当排气单元10装配在壳体20上时，可以通过径向向外突出的可视凸片28检查，是否也插入了壳体密封件26。这样，基体12可以借助于未示出的螺栓在具有插入套筒82的紧固接片80中与壳体20气密地连接。
隔膜30构造为具有至少两个上下叠置的薄膜40、42的薄膜复合体，其中，薄膜40、42中的第一薄膜40在其表面44中具有至少一个凹缺部46，该至少一个凹缺部利用薄膜40、42中的第二薄膜42以包围该至少一个凹缺部46的方式气密地遮盖。在此在图1至4所示的实施例中，第一薄膜40与基体12的包围气体穿行开口15的边缘14连接。第二薄膜42布置为指向排气单元10的外侧18且因此指向壳体20。凹缺部46在此在图1所示的实施例中构造为矩形。第二薄膜42的外边缘由于被第一薄膜40遮盖而以虚线示出。
第二薄膜42以包围至少一个凹缺部46的方式与第一薄膜40经由密封接缝48连接，由于第二薄膜42且因此密封接缝48也布置在外侧18上，因此密封接缝同样以虚线示出。第二薄膜42可以例如与第一薄膜40热熔、焊接或粘接。第一薄膜40可以有利地由基体的材料、例如聚丙烯制成，但由于第一薄膜40与基体12连接、特别是焊接，因此也可以有利地采用另外的材料。第二薄膜42可以例如构造为聚合物薄膜，特别是弹性体薄膜，但也可以有利地采用另外的材料，只要这些材料具有合适的延展性。
第一薄膜40有利地具有比第二薄膜42更大的厚度。特别是第二薄膜42可以以小于0.2mm、优选小于0.05mm的厚度来构造，以具有特别是为了较低的排气压力所需的延展性。
第一薄膜40为此也有利地具有比第二薄膜42更高的弹性模量、特别是高出至少50％的弹性模量。特别是第二薄膜42可以具有小于1000MPa、优选小于500PMa的弹性模量。
在图2中的分解图中可见具有两个薄膜40、42的隔膜30的构造，其中，第二薄膜42朝外侧的方向布置在第一薄膜40上，而第一薄膜40具有凹缺部46。
图3和4在剖面图中再次示出了排气单元10的构造。在此可见，隔膜30朝向外侧18利用布置在基体12上的盖罩50保护，以防机械影响。盖罩50朝向外侧18具有通风开口52，在隔膜30爆破的情况下流出的流体可以通过通风开口流出。
在图3中的示图在整个尺寸中示出了隔膜，而在图4中隔膜30被切割，从而可见由两个薄膜40、42形成的隔膜30的构造。
第一薄膜40在气体穿行开口15的边缘区域14中与基体12气密地连接且特别是可以与其焊接。
在图5和6中示出了根据本发明的两个实施例具有不同的凹缺部46的排气单元10的隔膜30的分解图。
图5中示出了十字形凹缺部46。在此，具有矩形外形的第一薄膜40具有在薄膜40的表面44中的呈对角地凹缺的十字作为凹缺部46。第二薄膜42同样构造为十字形，但以明显重叠地关闭十字形凹缺部46的方式铺放在凹缺部46上。
为了形成隔膜30的完整的薄膜复合体，如在图5中以俯视图从排气单元10的外侧18示出，第二薄膜42与第一薄膜40在该布置中借助于密封接缝48密封地连接。视材料组合而定，密封接缝48在此可以经由热熔、焊接或粘接来形成。密封接缝48在此在外侧上包围凹缺部46，因此第二薄膜42密封地关闭凹缺部46。
在装配完成的薄膜复合体的情况下，第二薄膜42位于第一薄膜40上且从该侧出发借助于密封接缝48与第一薄膜40连接。
隔膜30通过延展和撕裂第二薄膜42释放气体穿行开口15的爆破压力可以有利地经由密封接缝48的宽度和/或长度和/或横截面来设定。在此，密封接缝48的几何形状可以在热熔、焊接或粘接的情况下经由所设定的参数来影响。
隔膜30释放气体穿行开口15的爆破压力能经由第一薄膜40的至少一个凹缺部46的形状和/或尺寸来设定。
在图6所示的实施例中第一薄膜40具有在薄膜40的表面44中的矩形凹缺部46，其对应于图1至4中所示的实施例。第二薄膜42同样构造为矩形且利用明显的重叠来覆盖凹缺部46。第二薄膜42在隔膜30的薄膜复合体中同样借助于密封接缝48与第一薄膜气密地连接。密封接缝48在此在径向外侧上包围凹缺部46。
图6中的隔膜30也在从排气单元10的外侧18的俯视图中示出，因为第二薄膜42在该实施例中优选朝向外侧18布置。
在装配完成的隔膜复合体的情况下，第二薄膜42位于第一薄膜40上且从该侧出发借助于密封接缝48与第一薄膜40连接。
第一薄膜40和第二薄膜42可以有利地都构造成气密的，如果排气单元10仅应用于消减壳体20中可能的超压的话。
可替代地，也可以仅第一薄膜40构造成气密的且第二薄膜42构造成多孔的，如果排气单元10除此之外也应用于平衡压力的话。特别是在此第二薄膜42可以构造为半透膜，其能够实现气态介质从环境到壳体20中的穿行以及反向穿行，并阻止液态介质和/或固体的穿行。
图7中示出了根据本发明的另一实施例的排气单元10的隔膜30的分解图。
在此，第一薄膜40具有在平面44中的凹缺部46，该凹缺部在薄膜40的中心构造为圆形的且具有从该圆形出发呈对角地走向的狭缝47。第二薄膜42构造成矩形的且具有与第一薄膜40相同的尺寸。与图5和6中的示图不同，在图7中在隔膜30的薄膜复合体装配完成的情况下第二薄膜42在俯视图中布置在第一薄膜40之后。
隔膜30在图7中所示的实施例中构造为薄膜层压体，其中，两个薄膜上下层压，例如利用粘接层连接。在两个薄膜40、42中的一个薄膜上可以在此例如布置粘接层56，该粘接层与两个薄膜40、42中的另一个薄膜粘接。
在中心构造为圆形且具有呈对角地走向的狭缝47的凹缺部46的形状在此可以有利于较低的排气压力。在此，略微可延展的第二薄膜42穿过中心的圆形凹缺部46延展并向外侧18隆起。在增加的超压和/或迅速升高的压力下，也可以通过狭缝47使第一薄膜向外隆起至一定的程度。由此扩大了第一薄膜40的凹缺部46的开口且第二薄膜42可以因此更多地向外延展。以这种方式在第二薄膜42撕裂的情况下可以有助于消减壳体20内部的超压。
有利地第二薄膜42的延展可以受到第一薄膜40的局部限制。第二薄膜42的延展和撕裂优选在凹缺部46的限定的区域中发生且基本上仅限于该区域。在环绕的外边缘上，薄膜复合体可与基体12粘接。第一薄膜40为此可以有利地由聚丙烯制成。
图8在示意图中示出了根据本发明的另一实施例的排气单元10的横截面。
隔膜30在该实施例中构造为薄膜复合体，其具有第一薄膜40，第一薄膜具有指向内侧17的粘接层56。第二薄膜42在其整个表面上借助于粘接层56与第一薄膜40连接。但粘接层56超出第二薄膜42的表面之外遮盖第一薄膜40的整个表面，从而使第一薄膜40能借助于粘接层56与基体12的边缘14连接。由此使整个隔膜30与基体12密封地粘接，因为边缘14径向向外包围基体12的气体穿行开口15。气体穿行开口15在此以虚线简示。
粘接层56可以直接施加在第一薄膜40上。可替换地，粘接层56也可以构造为双面粘接的单独的层，其然后与第一薄膜40并与第二薄膜42连接。
示意性示出的电池壳体20、特别是机动车的牵引电池的电池壳体可以构造用于容纳电池单池，该电池壳体至少作为具有壳体开口24的壳体壁部22可见。壳体开口24在此被排气单元10密封地关闭。
图9在示意图中示出了根据本发明的另一实施例的排气单元10的横截面。
在该实施例中第一薄膜40的粘接层56仅构造在第二薄膜42的表面上。粘接层56可以直接施加在第一薄膜40或第二薄膜42上。可替换地，粘接层56也可以构造为双面粘接的单独的层，其然后与第一薄膜40并与第二薄膜42连接。
第二薄膜42在此也在经由粘接层56与第一薄膜40连接。但第一薄膜40在基体12的边缘14上不具有粘接层56，从而可以以另外的方式，例如经由焊接来实现第一薄膜40与基体12的连接。第一薄膜40为此具有环绕气体穿行开口15的焊接区域58，第一薄膜40可经由该焊接区域与基体12的边缘14连接。
在图8和9中所示的实施例中，略微可延展的第二薄膜42朝排气单元10的内侧17布置。但可替代地，隔膜30也可以这样布置在排气单元10中，使得第二薄膜42朝向外侧18定向。在图8和9所示的实施例中，第一薄膜40与基体12连接。但可替代地，第二薄膜42也可以与基体12连接。
这些实施例在图10和11中示出。在此在图10中第二薄膜42具有指向内侧17的连续粘接层56，薄膜42借助于该连续粘接层与壳体12的边缘14连接。第一薄膜40在其整个表面上借助于粘接层56与第二薄膜42连接。
在图11所示的实施例中粘接层56构造在第一薄膜40的表面上。粘接层可以施加在两个薄膜40、42中的一个薄膜上。以这种方式，两个薄膜40、42形成薄膜复合体。但第二薄膜42具有超出第一薄膜40的表面之外的边缘，该边缘可以用作用于与基体12的边缘14连接的焊接区域58。
在图8至11所示的实施例中，第一薄膜40或第二薄膜42与基体12连接。但可替代地，两个薄膜40、42也可以都与基体12连接。构造为薄膜层压体的隔膜30可以以任意的定向与第一薄膜40朝向外侧18或朝向内侧17地与基体经由特别是焊接或粘接来连接。
这些实施例在图12和13中示出。在此，隔膜30是薄膜复合体，其中，两个薄膜40、42在其整个表面上借助于粘接层56彼此连接。这样，第一薄膜40可以指向外侧18或指向内侧17且整个薄膜复合体与基体12的边缘14连接。
在图12所示的实施例中第一薄膜40指向外侧18且第二薄膜42指向内侧17，而在图13中所示的实施例中第二薄膜42指向外侧18且第一薄膜40指向内侧17。
附图标记列表
10排气单元
12基体
13密封槽
14边缘
15气体穿行开口
17内侧
18外侧
20壳体
22壳体壁部
24壳体开口
26壳体密封件
28密封件的可视凸片
30隔膜
40第一薄膜
42第二薄膜
44表面
46凹缺部
47狭缝
48密封接缝
50盖罩
52通风开口
56粘接层
58焊接区域
80紧固接片
82插入套筒
L轴向方向

Claims (18)

1.一种用于电池壳体(20)、特别是机动车的牵引电池的电池壳体的排气单元(10)，
具有能与所述壳体(20)的壳体开口(24)的边缘流体密封地连接的基体(12)，所述基体具有外侧(18)和内侧(17)，其中，所述内侧(17)构造为在装配状态下指向所述壳体开口(24)，其中，所述基体(12)具有至少一个气体穿行开口(15)，所述气体穿行开口利用平面地撑开的隔膜(30)关闭，其中，所述隔膜(30)在包围所述气体穿行开口(15)的边缘上与所述基体(12)流体密封地连接，且其中，所述隔膜(30)能在预先确定的爆破压力下爆破，以释放所述气体穿行开口(15)，
其中，所述隔膜(30)至少区域地构造为具有至少两个上下叠置的薄膜(40、42)的薄膜复合体，其中，所述薄膜(40、42)中的第一薄膜(40)在其表面(44)中具有至少一个凹缺部(46)，所述至少一个凹缺部利用所述薄膜(40、42)中的第二薄膜(42)以包围所述至少一个凹缺部(46)的方式遮盖，
其中，两个薄膜(40、42)中的至少一个薄膜与所述基体(12)的包围所述气体穿行开口(15)的边缘(14)连接。
2.根据权利要求1所述的排气单元(10)，其中，所述第二薄膜(42)以包围所述至少一个凹缺部(46)的方式与所述第一薄膜(40)经由密封接缝(48)连接。
3.根据权利要求2所述的排气单元(10)，其中，所述薄膜(30)释放所述气体穿行开口(15)的爆破压力能经由所述密封接缝(48)的宽度和/或长度和/或横截面来设定。
4.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，所述薄膜(30)释放所述气体穿行开口(15)的爆破压力能经由所述第一薄膜(40)的所述至少一个凹缺部(46)的形状和/或尺寸来设定。
5.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，所述第二薄膜(42)布置为指向所述基体(12)的外侧(18)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，所述第二薄膜(42)以包围所述至少一个凹缺部(46)的方式与所述第一薄膜(40)热熔、焊接或粘接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，两个薄膜(40、42)中的与所述基体(12)连接的薄膜(40、42)由所述基体(12)的材料、特别是由聚丙烯制成，和/或其中，所述第二薄膜(42)构造为聚合物薄膜，特别是弹性体薄膜。
8.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，在两个薄膜(40、42)中的一个薄膜上布置粘接层(56)，所述粘接层与两个薄膜(40、42)中的另一个薄膜和/或所述基体(12)粘接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，所述隔膜(30)构造为薄膜层压体。
10.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，所述第一薄膜(40)具有比所述第二薄膜(42)更大的厚度，特别是其中，所述第二薄膜(42)具有小于0.2mm，优选小于0.05mm的厚度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，所述第一薄膜(40)具有比所述第二薄膜(42)更高的弹性模量，特别是高出至少50％的弹性模量，特别是其中，所述第二薄膜(42)具有小于1000MPa，优选小于500MPa的弹性模量。
12.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，所述至少一个凹缺部(46)至少区域地构造为十字形或矩形或圆形。
13.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，所述第一薄膜(40)和所述第二薄膜(42)构造为气密的，或者其中，所述第一薄膜(40)构造为气密的且所述第二薄膜(42)构造为多孔的，特别是其中，所述第二薄膜(42)构造为半透膜，其能够实现气态介质从环境到所述壳体(20)中的穿行以及反向穿行，并阻止液态介质和/或固体的穿行。
14.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，两个薄膜(40、42)中的至少一个薄膜、特别是所述第一薄膜(40)与所述基体(12)固定连接、特别是焊接。
15.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，所述气体穿行开口(15)完全被所述隔膜(30)遮盖。
16.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，所述隔膜(30)存在于所述基体(12)的内侧(17)上。
17.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)，其中，以环绕所述基体(12)的内侧(17)上的气体穿行开口(15)方式布置壳体密封件(26)。
18.电池壳体(20)、特别是机动车的牵引电池的电池壳体，用于容纳电池单池，所述电池壳体具有至少一个带壳体开口(24)的壳体壁部(22)，其中，所述壳体开口(24)由根据前述权利要求中任一项所述的排气单元(10)关闭。
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Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE549963A (zh) * 1955-02-28
DE3142345C2 (de) 1981-10-26 1983-12-15 Dichtungstechnik W. Tripp & Co GmbH & Co, 8710 Kitzingen Druckentlastungseinrichtung
US5248568A (en) * 1991-10-29 1993-09-28 Eveready Battery Company, Inc. Blowout multilayer film seal assembly for galvanic cells
DE59808070D1 (de) 1998-06-24 2003-05-28 Alcan Tech & Man Ag Verschlussmembrane mit Überdruckventil
DE10063833A1 (de) 2000-12-21 2002-07-11 Boehringer Ingelheim Int Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Mehrschichtfolien und daraus hergestellten Behältern
US6887618B2 (en) * 2002-08-09 2005-05-03 The Gillette Company Electrochemical cell with flat casing and vent
DE502004008276D1 (de) 2004-08-23 2008-11-27 Schreiner Group Gmbh & Co Kg Etikett zum Abdecken von Gasaustauschöffnungen
JP6005748B2 (ja) * 2012-08-28 2016-10-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 角形二次電池
DE102012022346B4 (de) 2012-11-15 2018-03-22 Mann+Hummel Gmbh Batterie-Gehäuse
CN110311079B (zh) * 2019-06-28 2022-02-01 蜂巢能源科技有限公司 用于动力电池包的防爆透气膜组件及其电池包防爆透气阀
DE102019218456A1 (de) * 2019-11-28 2021-06-02 Elringklinger Ag Druckausgleichssystem und elektrochemisches System

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