DE102008028609B4 - Electric accumulator cell - Google Patents

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Abstract

Elektrische Akkumulatorenzelle (1) mit einem Gehäuse (3), einem außerhalb des Gehäuses (3) angeordneten äußeren Kontaktstück (8) und einer in dem Gehäuse aufgenommenen Elektrodenanordnung, die mindestens eine mit einem im Gehäuse (3) angeordneten inneren Kontaktstück (5) in Verbindung stehende Elektrode hat, wobei das innere Kontaktstück (5) durch ein Isolierstück (6) beabstandet und elektrisch isoliert von dem äußeren Kontaktstück (8) ist und das innere Kontaktstück (5) und das äußere Kontaktstück (8) über eine Stromunterbrecheranordnung (2) in elektrisch leitender Verbindung miteinander steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromunterbrecheranordnung (2) ein verschiebbar zum inneren und äußeren Kontaktstück (5, 8) gelagertes und unter Überdruck im Gehäuse (3) herausschießbares Steckkontaktstück (9) hat, das sich durch das innere Kontaktstück (5), das Isolierstück (6) und das äußere Kontaktstück (8) hindurch erstreckt, mit dem Innenraum des Gehäuses (3) über eine Druckbeaufschlagungsfläche in kommunizierender Verbindung steht und mit einem bei Überschreiten eines vorgegebenen Überdrucks im Gehäuse (3) ein Herausschießen des Steckkontaktstückes (9) freigebenden Sicherungselement (10) fixiert ist.Electrical accumulator cell (1) with a housing (3), an outer contact piece (8) arranged outside the housing (3) and an electrode arrangement accommodated in the housing, which at least one with an inner contact piece (5) arranged in the housing (3) Connected electrode, wherein the inner contact piece (5) is spaced by an insulating piece (6) and electrically insulated from the outer contact piece (8) and the inner contact piece (5) and the outer contact piece (8) via a circuit breaker arrangement (2) is in an electrically conductive connection with one another, characterized in that the circuit breaker arrangement (2) has a plug-in contact piece (9) which is displaceably mounted to the inner and outer contact piece (5, 8) and can be fired out under excess pressure in the housing (3) and which extends through the inner contact piece (5), the insulating piece (6) and the outer contact piece (8) extends through, with the interior of the housing (3) via a pressurization s surface is in communicating connection and is secured with a safety element (10) which releases a pushing out of the plug contact piece (9) when a predetermined overpressure in the housing (3) is exceeded.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Akkumulatorenzelle mit einem Gehäuse, einem außerhalb des Gehäuses angeordneten äußeren Kontaktstück und eine in dem Gehäuse aufgenommene Elektrodenanordnung, die mindestens eine mit einem im Gehäuse angeordneten inneren Kontaktstück in Verbindung stehende Elektrode hat, wobei das innere Kontaktstück durch ein Isolierstück beabstandet und elektrisch isoliert von dem äußeren Kontaktstück ist und in das innere Kontaktstück und das äußere Kontaktstück über eine Stromunterbrecheranordnung in elektrisch leitender Verbindung miteinander steht.The invention relates to an electric accumulator cell having a housing, an outer contact piece arranged outside the housing and an electrode arrangement accommodated in the housing, which has at least one electrode connected to an inner contact piece arranged in the housing, wherein the inner contact piece is spaced apart by an insulating piece and is electrically isolated from the outer contact piece and is in the inner contact piece and the outer contact piece via a circuit breaker assembly in electrically conductive connection with each other.

Elektrische Akkumulatoren bestehend aus einer oder mehreren Akkumulatorenzellen, die durch Separatoren getrennte positive und negative Elektrodenplatten haben, wobei diese Elektrodenanordnung in einen Elektrolyten getaucht ist. Die Elektrodenplatten können beispielsweise als Elektrodenwickel oder aus einer Vielzahl separater alternierend durch Separatoren voneinander getrennt angeordnete positive und negative Elektrodenplatten ausgeführt sein. Die positiven oder negativen Elektrodenplatten sind mit einem Pol verbunden, der nach außen aus dem Gehäuse herausgeführt ist, um einen externen Anschluss für weitere Zellen oder einen elektrischen Leiter bereitzustellen.Electric accumulators consisting of one or more accumulator cells, which have separators separated by positive and negative electrode plates, said electrode assembly is immersed in an electrolyte. The electrode plates can be designed, for example, as an electrode winding or from a multiplicity of separate positive and negative electrode plates arranged alternately and separated from one another by separators. The positive or negative electrode plates are connected to a pole which leads out to the outside of the housing to provide an external connection for other cells or an electrical conductor.

DE 198 04 963 A1 beschreibt eine solche galvanische Zelle mit einem aus dem Gehäuse herausgeführten Polbolzen, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Dichtring in einem Anschlussteil aus Keramik gelagert ist. DE 198 04 963 A1 describes such a galvanic cell with a guided out of the housing pole bolt, which is mounted in the illustrated embodiment with a sealing ring in a connecting part made of ceramic.

Beim Betrieb elektrischer Akkumulatorenzellen tritt das Problem auf, dass durch Wärmeprozesse oder ähnliches Gas entsteht, das zu einem Überdruck in der Zelle führt. Dieses Gas wird in der Regel über Ventile abgeleitet. Bei einer extremen Gasentwicklung kann es aber dazu kommen, dass der Überdruck nicht über die vorhandenen Gasableitungsventile nicht mehr abgebaut werden kann und die Zelle platzt. Um dies zu verhindern sind Sicherheitsschaltsysteme bekannt, die nach Erreichen eines definierten sicherheitskritischen Überdrucks den Strompfad zu den Elektroden unterbrechen.When operating electric storage cells, the problem arises that thermal processes or the like produce gas which leads to overpressure in the cell. This gas is usually derived via valves. In extreme gas evolution, however, it can happen that the overpressure can not be reduced by the existing gas discharge valves and the cell bursts. To prevent this safety switching systems are known, which interrupt the current path to the electrodes after reaching a defined safety-critical overpressure.

EP 1 705 735 A2 und US 6 063 516 A sowie JP 2006-019197 A offenbaren Lösungen, bei denen zwischen einem inneren Kontaktstück und einem durch ein Isolierstück getrennt von dem inneren Kontaktstück angeordneten und aus dem Gehäuse herausragenden äußeren Kontaktstück mindestens eine Berstscheibe angeordnet ist, die nach Erreichen eines definierten Überdrucks aufbricht und die Verbindung zwischen dem inneren und äußeren Kontaktstück unterbricht. Wenn die Zelle jedoch unter hohem Last- oder Kurzschlussstrom steht, ist die Nutzung einer Berstscheibe oder Berstmembran aufgrund der Gefahr von Lichtbögen nicht optimal. EP 1 705 735 A2 and US 6 063 516 A such as JP 2006-019197 A disclose solutions in which at least one rupture disc is arranged between an inner contact piece and a separated by an insulating piece from the inner contact piece and protruding from the housing outer contact piece, which breaks open after reaching a defined overpressure and breaks the connection between the inner and outer contact piece , However, when the cell is under high load or short-circuit current, the use of a rupture disc or bursting membrane is not optimal due to the danger of arcing.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte elektrische Akkumulatorenzelle mit Stromunterbrecheranordnung zu schaffen, die auch bei hohem Last- oder Kurzschlussstrom eine sichere und zuverlässige Abschaltung ermöglicht.Object of the present invention is therefore to provide an improved electric battery cell with circuit breaker arrangement that allows safe and reliable shutdown even at high load or short-circuit current.

Die Aufgabe wird durch die elektrische Akkumulatorenzelle gemäß Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by the electric accumulator cell according to claim 1.

Die verschiebbare Lagerung eines Steckkontaktsstückes und Fixierung mit einem Sicherungselement so, dass bei einem Überdruck ein Herausschießen des Steckkontaktstückes erfolgt, hat den Vorteil einer preiswerten und kompakten Anordnung, die auch bei hohen Last- oder Kurzschlussströmen eine zuverlässige Abschaltung sicherstellt. Das Steckkontaktstück bietet zudem die Möglichkeit einen ausreichend großen Leitungsquerschnitt für die Stromleitung zwischen innerem und äußerem Kontaktstück bereitzustellen, so dass eine hohe Stromtragfähigkeit bei geringem Innenwiderstand realisiert werden kann.The displaceable mounting of a plug-in contact piece and fixing with a fuse element so that at an overpressure, a shooting out of the plug contact piece, has the advantage of a low-cost and compact arrangement, which ensures a reliable shutdown even at high load or short-circuit currents. The plug contact piece also offers the possibility to provide a sufficiently large cable cross-section for the power line between the inner and outer contact piece, so that a high current carrying capacity can be realized with low internal resistance.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Steckkontaktstück zylinderförmig ausgebildet ist. Bei der Verschiebung des Steckkontaktstückes wird hierdurch die Gefahr des Verkantens reduziert.It is particularly advantageous if the plug contact piece is of cylindrical design. When moving the plug contact piece thereby the risk of tilting is reduced.

Vorteilhaft ist auch, wenn das Steckkontaktstück im Durchtritt durch das äußere Kontaktstück einen größeren Durchmesser als im Durchtritt durch das innere Kontaktstück hat. Hierdurch wird eine hohe Position des Steckkontaktstückes definiert, das ein Verschieben des Steckkontaktstückes in den Innenraum der Akkumulatorenzelle über die Ruheposition hinaus verhindert. Der Übergang zwischen größerem Durchmesser und kleinerem Durchmesser bildet dabei eine Anschlagfläche für die Ruheposition. Durch den größeren Durchmesser im Bereich des äußeren Kontaktstückes wird zudem sichergestellt, dass das Steckkontaktstück aus der Ruheposition nach außen aus der Akkumulatorenzelle zur Stromunterbrechung hinaus verschiebbar ist. Zudem hat der größere Durchmesser am äußeren Kontaktstück den Vorteil, dass hierdurch eine größere Kontaktfläche zur Stromableitung bereitgestellt wird, wodurch der Innenwiderstand weiter reduziert werden kann.It is also advantageous if the plug contact piece in the passage through the outer contact piece has a larger diameter than in the passage through the inner contact piece. As a result, a high position of the plug contact piece is defined, which prevents a displacement of the plug contact piece in the interior of the battery cell beyond the rest position. The transition between larger diameter and smaller diameter forms a stop surface for the rest position. Due to the larger diameter in the region of the outer contact piece is also ensured that the plug contact piece from the rest position to the outside of the battery cell for power interruption is also displaced. In addition, the larger diameter at the outer contact piece has the advantage that in this way a larger contact surface is provided for current dissipation, whereby the internal resistance can be further reduced.

Der Durchmesser des Steckkontaktstückes kann bereits im Durchtritt durch das Isolierstück reduziert sein. Dies hat den Vorteil, dass die Isolationsfläche im Falle der Abschaltung durch Überdruck im Gehäuse der Akkumulatorenzelle möglichst groß ist und eine verbesserte Isolierstrecke zwischen innerem Kontaktstück und äußerem Kontaktstück bereitgestellt wird. Ein die Isolierstrecke möglicherweise überbrückender Lichtbogen wird dann durch das herausschießende, unter hohem Überdruck stehende Gas sicher gelöscht.The diameter of the plug contact piece can already be reduced in the passage through the insulating piece. This has the advantage that the isolation surface is as large as possible in the case of shutdown by overpressure in the housing of the battery cell and an improved insulating gap between the inner contact piece and the outer contact piece is provided. An insulating the possibly bridging arc is then through the safely released high-pressure gas.

Die elektrisch leitende Verbindung des Steckkontaktstückes mit dem inneren und äußeren Kontaktstückes kann besonders vorteilhaft mit Hilfe von Ringfederspulenelementen realisiert werden, die in umlaufende Nuten in der Innenwand des inneren Kontaktstückes und in der Innenwand des äußeren Kontaktstückes eingebracht sind. Durch die Federwirkung der Ringfederspulenelemente wird das Steckkontaktstück in der Ruheposition sicher gehalten und mit geringem Übergangswiderstand elektrisch kontaktiert. Die Ringfederspulenelemente können beispielsweise als helixförmig gewundene Federdrahtgebilde ausgeführt sein, die an ihren Enden miteinander verbunden sind und somit einen geschlossenen Ring in Form eines Torus bilden. Denkbar ist aber auch, dass die Enden eines Ringfederspulenelementes nicht miteinander verbunden sind und einen offenen Ring bilden.The electrically conductive connection of the plug contact piece with the inner and outer contact piece can be particularly advantageously realized by means of Ringfederspulenelementen, which are incorporated in circumferential grooves in the inner wall of the inner contact piece and in the inner wall of the outer contact piece. Due to the spring effect of the annular spring coil elements, the plug contact piece is securely held in the rest position and electrically contacted with low contact resistance. The annular spring coil elements can be embodied, for example, as helically wound spring wire formations which are connected to one another at their ends and thus form a closed ring in the form of a torus. It is also conceivable, however, that the ends of a Ringfederspulenelementes are not connected to each other and form an open ring.

Durch die Vielzahl der Windungen der Ringfederspulenelemente wird die Kontaktoberfläche mit dem Steckkontaktstück und dem jeweiligen inneren oder äußeren Kontaktstück optimal vergrößert.Due to the large number of turns of the annular spring coil elements, the contact surface with the plug contact piece and the respective inner or outer contact piece is optimally increased.

Zum gas- und flüssigkeitsdichten Abschließen des Akkumulatorengehäuses ist es vorteilhaft, wenn die Oberseite des äußeren Kontaktstückes, aus der das Steckkontaktstück bei Druckbelastung herausschießbar ist, mit einer Verschlussschicht flüssigkeits und gasdicht abgeschlossen ist. Neben der Dichtungsfunktion hat die Verschlussschicht die Aufgabe, das Steckkontaktstück in der Ruheposition zu fixieren und eine Sollbruchstelle zu bilden, so dass bei einem definierten Überdruck das Steckkontaktstück die Verschlussschicht zerstört, um durch den Überdruck im Gehäuse zur Kontaktunterbrechung aus diesem herausgedrückt zu werden. Auf diese Weise bildet die Verschlussschicht das die Verschiebung des Steckkontaktstückes freigebende Sicherungselement.For gas- and liquid-tight sealing of the accumulator housing, it is advantageous if the upper side of the outer contact piece, from which the plug contact piece can be ejected under pressure, is closed in a liquid-tight and gas-tight manner with a sealing layer. In addition to the sealing function, the sealing layer has the task of fixing the plug contact piece in the rest position and to form a predetermined breaking point, so that at a defined overpressure the plug contact piece destroys the sealing layer to be pushed out by the overpressure in the housing for contact interruption. In this way, the sealing layer forms the locking element releasing the displacement of the plug contact piece.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments with the accompanying drawings. Show it:

1 – Skizze eines Ausschnittes einer elektrischen Akkumulatorenzelle im Bereich einer ersten Ausführungsform einer Stromunterbrecheranordnung im Querschnitt mit einer Kontaktfahnenverbindung des Anschlusspols zu einer Wickelelektrode; 1 - Sketch of a section of an electric battery cell in the range of a first embodiment of a circuit breaker assembly in cross section with a contact lug connection of the terminal pole to a winding electrode;

2 – Skizze eines Ausschnittes einer elektrischen Akkumulatorenzelle im Bereich einer zweiten Ausführungsform einer Stromunterbrecheranordnung im Querschnitt mit einem mit dem stromführenden Gehäuse kontaktierten Anschlusspol; 2 - Sketch of a section of an electric battery cell in the range of a second embodiment of a circuit breaker assembly in cross-section with a contacted with the current-carrying housing terminal pole;

3 – Seitenansicht auf den Ausschnitt einer elektrischen Akkumulatorenzelle im Bereich einer Stromunterbrecheranordnung. 3 - Side view of the section of an electric battery cell in the area of a circuit breaker arrangement.

1 lässt eine Skizze eines Ausschnittes einer elektrischen Akkumulatorenzelle 1 im Bereich einer Stromunterbrecheranordnung 2 erkennen, die gleichzeitig einen Anschlusspol der Akkumulatorenzelle 1 bildet. Die Akkumulatorenzelle 1 hat in an sich bekannter Weise gewickelte oder gestapelte Elektrodenplatten, wobei die positiven und negativen Elektrodenplatten durch Separatoren voneinander getrennt und in einen Elektrolyten getaucht sind. Diese Elektrodenanordnung (nicht dargestellt) ist in ein Gehäuse 3 aufgenommen und an sich in Verbindung mit Rundzellen oder prismatischen Zellen hinreichend bekannt. 1 leaves a sketch of a section of an electric accumulator cell 1 in the area of a circuit breaker arrangement 2 recognize, at the same time a connection pole of the accumulator cell 1 forms. The accumulator cell 1 has in known manner wound or stacked electrode plates, wherein the positive and negative electrode plates are separated by separators and immersed in an electrolyte. This electrode assembly (not shown) is in a housing 3 taken up and sufficiently known per se in connection with round cells or prismatic cells.

Der Anschluss der positiven oder negativen Elektroden an den Anschlusspol erfolgt mit Hilfe mindestens einer Kontaktfahne 4, durch die eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den positiven oder negativen Elektrodenplatten und einem inneren Kontaktstück 5 hergestellt wird. Während der Pol beispielsweise für die positiven Elektrodenplatten vorgesehen sein kann, kann die Kontaktierung der negativen Elektrodenplatten durch elektrisch leitende Verbindungen der negativen Elektrodenplatten mit dem Gehäuse 3 über das Gehäuse 3 selbst auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 3 erfolgen. Denkbar ist aber auch, dass eine entsprechende oder andere Polgestaltung auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses oder im Falle von prismatischen Akkumulatoren ggf. auf derselben Seite vorgesehen ist.The connection of the positive or negative electrodes to the terminal is done by means of at least one contact lug 4 , by which an electrically conductive connection between the positive or negative electrode plates and an inner contact piece 5 will be produced. While the pole can be provided, for example, for the positive electrode plates, the contacting of the negative electrode plates by electrically conductive connections of the negative electrode plates to the housing 3 over the housing 3 even on the opposite side of the case 3 respectively. It is also conceivable, however, for a corresponding or different pole configuration to be provided on the opposite side of the housing or, in the case of prismatic accumulators, possibly on the same side.

Das innere Kontaktstück 5 ist durch ein Isolierstück 6 beabstandet vom Gehäuse 3 und isoliert zum Gehäuse angeordnet. Das Isolierstück 6 ist in eine Öffnung im Gehäuse eingesetzt und wird von einem von der Oberseite des Gehäuses 3 herausragenden Kragen 7 gehalten, der integral aus dem Blechmaterial des Gehäuses 3 ausgeformt ist.The inner contact piece 5 is by an insulating piece 6 spaced from the housing 3 and insulated from the housing. The insulating piece 6 is inserted into an opening in the housing and is from one of the top of the housing 3 outstanding collar 7 held integral of the sheet material of the housing 3 is formed.

Oberhalb des Isolierstückes 6 ist ein äußeres Kontaktstück 8 angeordnet, das aus einem elektrisch leitenden Material geformt ist und einen Pol zum externen elektrischen Anschluss der Akkumulatorenzelle 1 bildet.Above the insulating piece 6 is an outer contact piece 8th arranged, which is formed of an electrically conductive material and a pole for external electrical connection of the battery cell 1 forms.

Das innere und äußere Kontaktstück 5, 8 hat eine sich jeweils durch das gesamte Kontaktstück 5, 8 erstreckende Einführungsöffnung zum Einsetzen eines Steckkontaktstückes 9. Eine entsprechende Einführungsöffnung ist auch in dem Isolierstück 6 vorgesehen.The inner and outer contact piece 5 . 8th has one each through the entire contact piece 5 . 8th extending insertion opening for inserting a plug contact piece 9 , A corresponding insertion opening is also in the insulating piece 6 intended.

Inneres und äußeres Kontaktstück 5, 8, das Isolierstück 6 und das Steckkontaktstück 9 sind vorzugsweise zylinderförmig, so dass die Einführungsöffnungen in diesem Fall als Bohrungen mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind.Inner and outer contact piece 5 . 8th , the insulating piece 6 and the plug contact piece 9 are preferably cylindrical, so that the insertion openings are formed in this case as holes with a circular cross-section.

Die Oberseite des äußeren Kontaktstückes 8 ist mit einem Sicherungselement 10 flüssigkeits- und gasdicht abgeschlossen. Das Sicherungselement 10 ist eine Verschlussfolie aus einem ausgewählten Material mit einer derart angepassten Dicke, dass die Verschlussfolie bei einer definierten Druckbelastung reißt. Der Grenzwert für die Druckbelastung ist durch den maximal zulässigen Überdruck im Innenraum des Gehäuses 3 vorgegeben. Bei einem Überschreiten dieses maximal zulässigen Überdrucks im Gehäuse 3 wird das Steckkontaktstück 9 so stark auf das Sicherungselement 10 gedrückt, dass dieses reißt.The top of the outer contact piece 8th is with a fuse element 10 Completed liquid and gas tight. The fuse element 10 is a sealing foil made of a selected material with a thickness adapted in such a way that the sealing foil breaks at a defined compressive load. The limit value for the pressure load is the maximum permissible overpressure in the interior of the housing 3 specified. When this maximum permissible overpressure in the housing is exceeded 3 becomes the plug contact piece 9 so strong on the fuse element 10 pressed that this rips.

Das Sicherungselement 10 bildet auf diese Weise eine Art Sollbruchstelle.The fuse element 10 forms in this way a kind of predetermined breaking point.

Die auf das Sicherungselement 10 einwirkende Kraft wird nicht nur durch den Überdruck im Gehäuse 3, sondern auch durch den Anpressdruck der von Ringfederspulen 11a, 11b im inneren und äußeren Kontaktstück 5, 8 sowie den mit druckbeaufschlagten Querschnitt des Steckkontaktstückes 9 im Innenraum des Gehäuses 3 beeinflusst.The on the security element 10 acting force is not only due to the pressure in the housing 3 , but also by the contact pressure of the ring spring coils 11a . 11b in the inner and outer contact piece 5 . 8th as well as the pressurized cross section of the plug contact piece 9 in the interior of the housing 3 affected.

Das Steckkontaktstück 9 ist in axialer Richtung im inneren und äußeren Kontaktstück 5, 8 sowie im Isolierstück 6 verschiebbar gelagert. Die elektrische Kontaktierung des Steckkontaktstückes 9 mit dem inneren Kontaktstück 5 erfolgt über ein erstes Ringfederspulenelement 11a, das in eine umlaufende Nut 12a in der Innenwand des inneren Kontaktstückes 5 eingebracht ist. In gleicher Weise erfolgt die elektrische Kontaktierung des Steckkontaktstückes 9 mit dem äußeren Kontaktstück 8 mit Hilfe eines zweiten Ringfederspulenelementes 11b, das in eine umlaufende Nut 12b in der Innenwand des äußeren Kontaktstückes 8 eingebracht ist.The plug contact piece 9 is in the axial direction in the inner and outer contact piece 5 . 8th as well as in the insulating piece 6 slidably mounted. The electrical contact of the plug contact piece 9 with the inner contact piece 5 takes place via a first annular spring coil element 11a in a circumferential groove 12a in the inner wall of the inner contact piece 5 is introduced. In the same way, the electrical contacting of the plug contact piece takes place 9 with the outer contact piece 8th with the help of a second annular spring coil element 11b in a circumferential groove 12b in the inner wall of the outer contact piece 8th is introduced.

Die Ringfederspulenelemente 11a, 11b können beispielsweise aus Beryllium-Bronze hergestellt sein. Sie können in Form eines Helix gewundenen Federstahldrahtes gebildet sein. Die Enden des Federstahldrahtes können miteinander verbunden sein, um einen geschlossenen Ring zu bilden.The ring spring coil elements 11a . 11b For example, they may be made of beryllium bronze. They can be formed in the form of a helix wound spring steel wire. The ends of the spring steel wire may be connected together to form a closed ring.

Durch die helixförmigen Windungen der Ringfederspulenelemente wird eine Vielzahl von Kontaktstellen bereitgestellt. Auf diese Weise wird der Innenwiderstand zwischen dem jeweiligen Kontaktstück 5, 8 und dem Steckkontaktstück 9 reduziert und der stromtragfähige Querschnitt erhöht.The helical turns of the annular spring coil elements provide a multiplicity of contact points. In this way, the internal resistance between the respective contact piece 5 . 8th and the plug contact piece 9 reduced and the current-carrying cross section increased.

Das innere und äußere Kontaktstück 5, 8, sowie das Steckkontaktstück 9 sind vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt. Zusätzlich können sie mit einer Aluminiumbeschichtung mindestens an den Kontaktoberflächen versehen sein.The inner and outer contact piece 5 . 8th , as well as the plug contact piece 9 are preferably made of copper or a copper alloy. In addition, they may be provided with an aluminum coating at least at the contact surfaces.

Wenn im Fehlerfall der Akkumulatorenzelle 1 ein Gas mit hohem Überdruck entsteht, drückt das Gas auf das Steckkontaktstück 9 und schiebt diesen aus seiner Ruhestellung axial nach außen. Das Sicherungselement 10 reißt und das Steckkontaktstück 9 wird aus dem Sitz herausgeschossen. Zwischen dem inneren Kontaktstück 5 und dem äußeren Kontaktstück 8 bildet das zwischenliegende Isolierstück 6, das beispielsweise aus Al2O3 besteht, eine Isolierstrecke. Ein die Isolierstrecke überbrückender Lichtbogen wird durch das Herausschießen des unter hohem Überdruck stehenden Gases aufgrund des Paschenschen Gesetzes sicher gelöscht. Gemäß des Gesetzes von Paschen ist die Zündspannung einer Gasendladung nämlich nur vom Elektrodenabstand und dem Gasdruck abhängig.If in case of failure of the accumulator cell 1 a gas with a high overpressure arises, presses the gas on the plug contact piece 9 and pushes it from its rest position axially outward. The fuse element 10 rips and the plug contact piece 9 is shot out of the seat. Between the inner contact piece 5 and the outer contact piece 8th forms the intermediate insulating piece 6 , which consists for example of Al 2 O 3 , an insulating section. An arc bridging the insulating gap is safely extinguished by the high-pressure gas being blown out due to Paschen's law. According to the law of Paschen, the ignition voltage of a gas discharge depends only on the distance between the electrodes and the gas pressure.

Während in der in 1 dargestellten Ausführungsform der Durchmesser des Steckkontaktstückes 9 im Durchtritt durch das Isolierstück 6 und das innere Kontaktstück 5 kleiner als im Durchtritt durch das äußere Isolierstück 8 ist, zeigt 2 eine zweite Ausführungsform, bei der der Durchmesser des Steckkontaktstückes 9 konstant ist. Bei der in der 1 dargestellten ersten Ausführungsform wird mit Hilfe des sich im äußeren Isolierstück vergrößernden Durchmessers des Steckkontaktstückes 9 ein Ruhesitz definiert.While in the in 1 illustrated embodiment, the diameter of the plug contact piece 9 in the passage through the insulating piece 6 and the inner contact piece 5 smaller than in the passage through the outer insulating piece 8th is, shows 2 a second embodiment in which the diameter of the plug contact piece 9 is constant. When in the 1 shown first embodiment is using the increasing in the outer insulating diameter of the plug contact piece 9 defines a retirement home.

2 lässt eine zweite Ausführungsform einer Stromunterbrecheranordnung 2 erkennen, bei der das Steckkontaktstück 9 einen gleichbleibenden Durchmesser hat. Die Ringfederspulenelement 11a, 11b sind bei dieser Ausführungsform nicht in Nuten des inneren und äußeren Kontaktstückes 5, 8 eingebracht, sondern in umlaufende Nuten 13a, 13b an der Außenwandung des Steckkontaktstückes 9. Im Übrigen ist die Ausgestaltung im Wesentlichen mit der ersten Ausführungsform vergleichbar. 2 shows a second embodiment of a circuit breaker assembly 2 recognize where the plug contact piece 9 has a constant diameter. The ring spring coil element 11a . 11b are not in grooves of the inner and outer contact piece in this embodiment 5 . 8th introduced, but in circumferential grooves 13a . 13b on the outer wall of the plug contact piece 9 , Incidentally, the configuration is substantially similar to the first embodiment.

Der Anschlusspol ist mit dem stromführenden Gehäuse direkt elektrisch leitend verbunden. Gleichermaßen ist aber auch die in 1 skizzierte Variante der elektrischen Verbindung des Anschlusspols mit einer Wickelelektrode mit Hilfe mindestens einer Kontaktfahne denkbar.The connection pole is directly electrically connected to the live housing. Equally, however, is the in 1 sketched variant of the electrical connection of the terminal pole with a winding electrode by means of at least one contact lug conceivable.

3 lässt eine Seitenansicht des Ausschnittes der elektrischen Akkumulatorenzelle aus 2 mit der Schnittlinie A-A erkennen. 2 zeigt die Ansicht des Ausschnittes aus 3 in diesem Schnitt A-A. 3 leaves a side view of the section of the electric accumulator cell 2 recognize with the section line AA. 2 shows the view of the clipping 3 in this section AA.

Claims (6)

Elektrische Akkumulatorenzelle (1) mit einem Gehäuse (3), einem außerhalb des Gehäuses (3) angeordneten äußeren Kontaktstück (8) und einer in dem Gehäuse aufgenommenen Elektrodenanordnung, die mindestens eine mit einem im Gehäuse (3) angeordneten inneren Kontaktstück (5) in Verbindung stehende Elektrode hat, wobei das innere Kontaktstück (5) durch ein Isolierstück (6) beabstandet und elektrisch isoliert von dem äußeren Kontaktstück (8) ist und das innere Kontaktstück (5) und das äußere Kontaktstück (8) über eine Stromunterbrecheranordnung (2) in elektrisch leitender Verbindung miteinander steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromunterbrecheranordnung (2) ein verschiebbar zum inneren und äußeren Kontaktstück (5, 8) gelagertes und unter Überdruck im Gehäuse (3) herausschießbares Steckkontaktstück (9) hat, das sich durch das innere Kontaktstück (5), das Isolierstück (6) und das äußere Kontaktstück (8) hindurch erstreckt, mit dem Innenraum des Gehäuses (3) über eine Druckbeaufschlagungsfläche in kommunizierender Verbindung steht und mit einem bei Überschreiten eines vorgegebenen Überdrucks im Gehäuse (3) ein Herausschießen des Steckkontaktstückes (9) freigebenden Sicherungselement (10) fixiert ist.Electric accumulator cell ( 1 ) with a housing ( 3 ), one outside the housing ( 3 ) arranged outer contact piece ( 8th ) and an electrode assembly accommodated in the housing, the at least one with an in the housing ( 3 ) arranged inner contact piece ( 5 ) in which the inner contact piece ( 5 ) by an insulating piece ( 6 ) spaced and electrically isolated from the outer contact piece ( 8th ) and the inner contact piece ( 5 ) and the outer contact piece ( 8th ) via a circuit breaker arrangement ( 2 ) is in electrically conductive connection with each other, characterized in that the circuit breaker arrangement ( 2 ) a displaceable to the inner and outer contact piece ( 5 . 8th ) stored and under pressure in the housing ( 3 ) shootable plug contact piece ( 9 ), which extends through the inner contact piece ( 5 ), the insulating piece ( 6 ) and the outer contact piece ( 8th ) extends through, with the interior of the housing ( 3 ) communicates via a pressurization surface in a communicating connection and with a pressure exceeding a predetermined pressure in the housing ( 3 ) a shooting out of the plug contact piece ( 9 ) releasing fuse element ( 10 ) is fixed. Elektrische Akkumulatorenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckkontaktstück zylinderförmig ist.Electrical accumulator cell according to claim 1, characterized in that the plug contact piece is cylindrical. Elektrische Akkumulatorenzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckkontaktstück im Durchtritt durch das äußere Kontaktstück einen größeren Durchmesser als im Durchtritt durch das innere Kontaktstück hat.An electric accumulator cell according to claim 1 or 2, characterized in that the plug contact piece in the passage through the outer contact piece has a larger diameter than in the passage through the inner contact piece. Elektrische Akkumulatorenzelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckkontaktstück im Durchtritt durch das Isolierstück einen kleineren Durchmesser als im Durchtritt durch das äußere Kontaktstück hat.An electric accumulator cell according to claim 3, characterized in that the plug contact piece in passing through the insulating piece has a smaller diameter than in the passage through the outer contact piece. Elektrische Akkumulatorenzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckkontaktstück über sich um den Umfang des Steckkontaktstückes erstreckende und in umlaufende Nuten in der Innenwand des inneren Kontaktstückes und in der Innenwand des äußeren Kontaktstückes eingebrachte Ringfederspulenelemente in elektrisch leitender Verbindung mit dem inneren Kontaktstück und dem äußeren Kontaktstück steht.Electrical accumulator cell according to one of the preceding claims, characterized in that the plug contact piece extending over the circumference of the plug contact piece and in circumferential grooves in the inner wall of the inner contact piece and in the inner wall of the outer contact piece introduced Ringfederspulenelemente in electrically conductive connection with the inner contact piece and the outer contact piece stands. Elektrische Akkumulatorenzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite des äußeren Kontaktstückes, aus der das Steckkontaktstück bei Druckbelastung herausschießbar ist, mit einer das Sicherungselement bildenden Verschlussschicht flüssigkeits- und gasdicht abgeschlossen ist.Electrical accumulator cell according to one of the preceding claims, characterized in that the upper side of the outer contact piece, from which the plug contact piece can be ejected under pressure, is closed liquid-tight and gas-tight with a securing element forming the sealing layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014200214A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-09 Robert Bosch Gmbh Electrochemical energy storage

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08293293A (en) * 1995-04-20 1996-11-05 Mitsubishi Cable Ind Ltd Safety device for sealed battery
JP2005158644A (en) * 2003-11-28 2005-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Safety structure of battery

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6063516A (en) 1997-10-24 2000-05-16 General Motors Corporation Method of monitoring CO concentrations in hydrogen feed to a PEM fuel cell
DE19804963B4 (en) 1998-02-07 2008-01-24 Varta Automotive Systems Gmbh Poles for galvanic cells with non-aqueous electrolytes
JP2006019197A (en) 2004-07-05 2006-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Flat battery
FR2881580B1 (en) 2005-02-01 2010-11-19 Accumulateurs Fixes SECONDED ACCUMULATOR WITH SAFETY DEVICE

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08293293A (en) * 1995-04-20 1996-11-05 Mitsubishi Cable Ind Ltd Safety device for sealed battery
JP2005158644A (en) * 2003-11-28 2005-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Safety structure of battery

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