DE112013005912B4

DE112013005912B4 - Deckel für Batteriegehäuse

Info

Publication number: DE112013005912B4
Application number: DE112013005912.6T
Authority: DE
Inventors: Masato Ootsuka
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: US20150311488A1; JP2014116220A; DE112013005912T5; CN104871340B; KR101861907B1; JP5542192B2; CN104871340A; KR20150093720A; US10008703B2; WO2014091773A1

Abstract

Deckel (1) für ein Batteriegehäuse (3), der aus einer Metallplatte hergestellt ist, die ein Batteriegehäuse (3) bildet, wobei der Deckel (1) aufweist:- einen Deckelhauptteil (4), der in Draufsicht rechteckig mit einer kurzen Seite (40) und einer langen Seite (41) ist,- ein Sicherheitsventil (5), das eine mit dem Deckelhauptteil (4) einstückig durch Prägen ausgebildete ringförmige Ausdünnung (50) umfasst, welche reißt, wenn ein Innendruck des Batteriegehäuses (3) einen vorbestimmten Wert überschreitet, und dadurch den Innendruck des Batteriegehäuses (3) nach außen ablässt, und- einen mit dem Deckelhauptteil (4) einstückig geformten Ausstülpungsabschnitt (6), der gegenüber dem Deckelhauptteil (4) ausgestülpt ist,- wobei der Ausstülpungsabschnitt (6) eine senkrechte Wandung (60), welche vom Deckelhauptteil (4) vorragt, und einen am Ende der senkrechten Wandung (60) vorgesehenen flachen Abschnitt (61) aufweist, so dass der Rand des flachen Abschnittes (61) von der senkrechten Wandung (60) umgeben ist, und- das Sicherheitsventil (5) im flachen Abschnitt (61) des Ausstülpungsabschnittes (6) vorgesehen ist, und- wobei der flache Abschnitt (61) in Draufsicht rechteckig ist, und- die ringförmige Ausdünnung (50) so angeordnet ist, dass ein Schnittpunkt (6c) zwischen zwei, entsprechende Ecken des ebenen Teils (61) verbindenden Diagonalen (6b) innerhalb der ringförmigen Ausdünnung (50) liegt und nicht mit einem zentralen Punkt (50a) der ringförmigen Ausdünnung (50) zusammenfällt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Deckel für ein Batteriegehäuse, der aus einer Metallplatte gebildet ist und ein Batteriegehäuse einer Batterie bildet.
STAND DER TECHNIK
Als üblicherweise verwendeter Batteriegehäusedeckel dieser Art kann der Aufbau gemäß Patentdokument 1 etc. als Beispiel genannt werden. 6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die ein Batteriegehäuse mit einem üblichen Deckel zeigt. Gemäß der Zeichnung hat ein Deckel 1 zusammen mit einem Gehäusehauptteil 2 eine zylindrische Form mit geschlossenen Enden haben, die ein Batteriegehäuse 3 bildet. Der Deckel 1 und das Gehäusehauptteil 2 sind aus einer Metallplatte aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, nickelbeschichtetem Stahl, Edelstahl etc. geformt. Der Deckel 1 weist einen Deckelhauptteil 4 und ein Sicherheitsventil 5 auf. Der Deckelhauptteil 4 ist ein ebener Abschnitt, der in Draufsicht rechteckig mit einer kurzen Seite 40 und einer langen Seite 41 ist. Das Sicherheitsventil 5 soll verhindern, dass das Batteriegehäuse 3 aufplatzt, wenn ein Innendruck im Batteriegehäuse 3 (nachfolgend als Gehäuseinnendruck bezeichnet) zunimmt. Wenn der Innendruck des Batteriegehäuses 3 einen vorbestimmten Wert überschreitet, bricht das Sicherheitsventil, wodurch der Innendruck des Batteriegehäuses 3 nach außen abgelassen wird. Das Sicherheitsventil 5 umfasst eine ringförmige Ausdünnung 50, die durch einen Prägeprozess, bei dem ein Prägewerkzeug auf die Metallplatte gedrückt wird, welche als Ausgangsmaterial für den Deckel 1 dient, die einstückig mit dem Deckelhauptteil 4 ist. Überschreitet der Innendruck des Batteriegehäuses 3 den vorbestimmten Wert, reißt die ringförmige Ausdehnung ganz oder größtenteils, wodurch das Sicherheitsventil 5 bricht.
Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift JP 2000-285 892 A betreffend eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt. Die EP 2 744 013 A1 betrifft einen Abdeckkörper für Batteriegehäuse. Die US 6,210,825 B1 beschreibt ein Sicherheitsventilelement für Batterien und ein Batteriegehäusedeckel mit Sicherheitsventil. In JP 2007-179 793 A wird ein Deckel für verschlossene Batterien offenbart. Die JP 2012-069 424 A betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Sicherheitsventils einer Batterie sowie ein Sicherheitsventil, und KR 10 2009 0 099 241 A beschreibt eine Kappenbaugruppe mit einer Entlüftung, die nicht leicht durch äußere Einwirkung beschädigt werden kann, mit verbesserter Sicherheit sowie eine Sekundärbatterie, die diese verwendet.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung fand durch wiederholtes Herstellen von Prototypen des oben beschriebenen Batteriegehäuses 3 und durch das Prüfen der Funktion des Sicherheitsventils 5 heraus, dass sich aufgrund des einstückigen Ausbildens der ringförmigen Ausdünnung 50 am Deckelhauptteil 4 durch einen Prägeprozess einer Metallplatte ein besonderes Problem ergibt.
7 zeigt eine erläuternde Darstellung, welche die Verformung des in 6 gezeigten Deckels darstellt, wenn der Gehäuseinnendruck ansteigt. Wie in 7 zu sehen ist, verformt sich der Deckelhauptteil 4 des Deckels 1 domförmig, wenn der Gehäuseinnendruck steigt, so dass sich eine Dachkante 4c entlang einer Längsrichtung 4b des Deckelhauptteiles 4 bildet, die im Wesentlichen mittig einer Breitenrichtung 4a des Deckelhauptteils 4 verläuft. Dadurch ist der Dehnungsstress auf die ringförmige Ausdünnung 50 des Sicherheitsventils, das zentral im Deckelhauptteil 4 liegt, in Breitenrichtung größer als in Längsrichtung. Andererseits ist ein innerer Randbereich der ringförmigen Ausdünnung 50 durch den Prägeprozess verdickt, wodurch sich beim Ansteigen des Gehäuseinnendrucks der innere Randbereich der ringförmigen Ausdünnung 50 langsamer verformt als der gesamte Deckelhauptteil 40. Dies hat zur Folge, dass sich eine zusätzliche Belastung in einem Teil der ringförmigen Ausdünnung 50, der von der Dachkante 4c weg weist, konzentriert (auf einen Teil an der Längsseite 41 des Deckelhauptteils 4).
Wenn sich die auf die ringförmige Ausdünnung 50 wirkende Belastung übermäßig in einem Teil der ringförmigen Ausdünnung 50 konzentriert, bricht nur dieser Teil. Der Innendruck des Batteriegehäuses 40 wird dann durch den gebrochenen Teil abgelassen, wodurch das Sicherheitsventil 5 nicht regelgerecht bricht. Dadurch wird der Abbau des Gehäuseinnendrucks weniger rasch erreicht (dieser Zustand wird als langsame Leckage bezeichnet). Mit anderen Worten, bei der oben beschriebenen, herkömmlichen Bauweise, sind keine Maßnahmen getroffen, um eine aus der Verformung des Deckelhauptteils 4 beim Ansteigen des Gehäuseinnendrucks herrührende Belastungskonzentration zu vermeiden, weshalb das Sicherheitsventil 5 nicht regelgerecht brechen kann.
Der vorliegenden Erfindung ist im unabhängigen Anspruch 1 definiert. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebene Problematik zu lösen, und sie weist dazu einen Deckel für ein Batteriegehäuse auf, bei dem eine übermäßige Belastungskonzentration an einem Teil der ringförmigen Ausdehnung vermieden ist, so dass das Sicherheitsventil zuverlässiger brechen kann.
Ein Deckel für ein erfindungsgemäßes Batteriegehäuse, das aus einer Metallplatte hergestellt ist, die ein Batteriegehäuse bildet, weist auf einen Deckelhauptteil, der in Draufsicht rechteckig mit einer kurzen Seite und einer langen Seite ist, ein Sicherheitsventil, das eine mit dem Deckelhauptteil einstückig durch Prägen ausgebildete ringförmige Ausdünnung umfasst, welche reißt, wenn ein Innendruck des Batteriegehäuses einen vorbestimmten Wert überschreitet, und dadurch den Innendruck des Batteriegehäuses nach außen ablässt, und einen mit dem Deckelhauptteil einstückig geformten Ausstülpungsabschnitt, der gegenüber dem Deckelhauptteil ausgestülpt ist, wobei der Ausstülpungsabschnitt eine senkrechte Wandung, welche vom Deckelhauptteil vorragt, und einen am Ende der senkrechten Wandung vorgesehenen flachen Abschnitt aufweist, so dass der Rand des flachen Abschnittes von der senkrechten Wandung umgeben ist, und das Sicherheitsventil im flachen Abschnitt des Ausstülpungsabschnittes vorgesehen ist.
Beim erfindungsgemäßen Deckel für ein Batteriegehäuse ist das Sicherheitsventil in einem flachen Abschnitt des Ausstülpungsabschnittes vorgesehen, welcher einstückig mit dem Deckelhauptteil so geformt ist, dass er sich aus dem Deckelhauptteil ausstülpt, wodurch eine Verformung im Randbereich der ringförmigen Ausdünnung unterdrückt ist, wenn der Innendruck des Gehäuses steigt. Dadurch kann eine übermäßige Belastungskonzentration in Teilen der ringförmigen Ausdünnung vermieden werden und das Sicherheitsventil bricht deshalb zuverlässiger.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Darstellung eines Deckels für ein Batteriegehäuse,
2 ist eine Draufsicht, die den Deckel der 1 zeigt,
3 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III der 2,
4 ist eine veranschaulichende Darstellung, die die Verformung des Deckels der 1 beim Ansteigen des Gehäuseinnendrucks zeigt,
5 ist eine Draufsicht auf einen Deckel für ein Batteriegehäuse nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Batteriegehäuses mit einem herkömmlichen Deckel und
7 ist eine veranschaulichende Ansicht der Verformung des Deckels der 6 beim Ansteigen des Gehäuseinnendrucks.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Deckel 1 für ein Batteriegehäuse 3, 2 ist eine Draufsicht auf den Deckel 1 der 1 und 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III der 1. Teile die gegenüber dem bekannten Batteriegehäusedeckel (vgl. 6 und 7) identisch oder äquivalent sind, werden unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen beschrieben. Der in 1 gezeigte Deckel 1 hat zusammen mit dem Gehäusehauptteil 2 (vgl. 6) eine zylindrische Form und bildet ein Batteriegehäuse 3 (vgl. 6) das zum Aufnehmen eines Elektrolytes einer Batterie, beispielsweise einer Lithiumionenbatterie etc. verwendet wird. Der gesamte Deckel 1 ist aus einer Edelstahlmetallplatte gebildet.
Der Deckel 1 umfasst den Deckelhauptteil 4, das Sicherheitsventil 5 und einen Ausstülpungsabschnitt 6. Wie 2 zeigt, ist der Deckelhauptteil 4 ein im Wesentlichen ebener flacher plattenförmiger Abschnitt, der in Draufsicht eine rechteckige Form mit einer kurzen Seite 40 und einer langen Seite 41 hat. Ein Seitenwandabschnitt 42 steht von einer Außenkante des Deckelhauptteils 4 in Richtung der Plattendicke des Deckelhauptteils 4 vor. Ein Flanschabschnitt 43 ist im Wesentlichen rechtwinklig vom freien Ende des Seitenwandabschnitts 42 abgekantet.
Das Sicherheitsventil 5 umfasst die ringförmige Ausdünnung 50 und einen gebogenen Abschnitt 51. Die ringförmige Ausdünnung 50 ist eine elliptische Nut, die einen Randabschnitt des Sicherheitsventils 5 bildet, und ist einstückig mit dem Deckelhauptteil 4 gebildet, indem eine Metallplatte, die als Ausgangsmaterial für den Deckel 1 dient, mehrstufig geprägt wurde. Wie 3 zeigt, ist die ringförmige Ausdünnung 50 dünner als der Rest der Platte des Deckels 1, so dass die ringförmige Ausdünnung 50 zuerst bricht, wenn der Gehäuseinnendruck des Batteriegehäuses 3 einen vorbestimmten Wert überschreitet, wodurch das gesamte Sicherheitsventil 5 bricht. Der gebogene Abschnitt 51 ist ein am Innenrand der ringförmigen Ausdünnung 50 liegender Plattenabschnitt, der sich in Richtung der Plattendicke verbiegt und somit das verdrängte Material, das beim Prägen der ringförmigen Ausdünnung 50 erzeugt wird, aufnimmt (vgl. 3).
Der Ausstülpungsabschnitt 6 ist einstückig mit dem Deckelhauptteil 4 durch einen Ausstülpungsprozess, wie beispielsweise Prägen gebildet, so dass er aus dem Deckelhauptteil 4 ausgestülpt ist. Der Ausstülpungsabschnitt 6 umfasst eine senkrechte Wandung 60 und einen flachen Abschnitt 61. Die senkrechte Wandung 60 ragt vom Deckelhauptteil 4 in Plattendickenrichtung des Deckelhauptteils 4 vor. Der flache Abschnitt 61 ist ein ebener Plattenabschnitt an einem Endabschnitt der senkrechten Wandung 60, so dass er von der senkrechten Wandung 60 umrandet ist und in Draufsicht, wie 2 zeigt, rechteckig ist. Mit anderen Worten, der Ausstülpungsabschnitt 60 ist hier insgesamt in der Form eines rechtwinkligen Rohres mit rechteckigem Querschnitt gebildet. Die senkrechte Wandung 60 erstreckt sich bevorzugt rechtwinklig zum Deckelhauptteil 4 entlang der Plattendickenrichtung des Deckelhauptteils 4. Indem der Rand des flachen Abschnitts 61 mit einer Wand umgeben ist, die rechtwinklig zum Deckelhauptteil 4 liegt, ist die Steifigkeit hinsichtlich des Gehäuseinnendrucks (dem Innendruck im Batteriegehäuse 3) verbessert.
Wie bei der bekannten Ausgestaltung kann es hier unmöglich sein, einen regelgerechten Bruch des Sicherheitsventils 5 sicherzustellen, wenn bei einem Anwachsen des Gehäuseinnendrucks (dem Innendruck des Batteriegehäuses 3) sich der gesamte Deckelhauptteil 4 domförmig verformt (vgl. 4), so dass eine Dachkante 4c längs der Längsrichtung 4b des Deckelhauptteils 4 sich im Wesentlichen mittig bezogen auf die Breitenrichtung 4a des Deckelhauptteils 4 bildet. Hier liegt das Sicherheitsventil 5 (die ringförmige Ausdünnung 50) im flachen Abschnitt 61 des Ausstülpungsabschnittes 6, wodurch Steifigkeit gegen eine Verformung des Deckelhauptteils in der in 7 gezeigten Art und Weise im Randbereich der ringförmigen Ausdünnung 50 erreicht ist.
Die Breite 8 (vgl. 2) des ebenen Abschnitts 61 in der Breitenrichtung 4a beträgt nicht mehr als 0,75 W, wobei W die Länge der kurzen Seite 40 des Deckelhauptteils 4 ist. Die Höhe 9 (vgl. 3) der senkrechten Wandung 60 ist in Plattendickenrichtung des Deckelhauptteils 4 nicht kleiner als 1,25 t, wobei t die Plattendicke des Deckelhauptteils 4 ist. Die Länge 10 (vgl. 2) des Plattenabschnitts 61 in der Längsrichtung 4b beträgt nicht mehr als 1,5 W. Die Bedeutung dieser Abmessungen wird nachfolgend in Beispielen erläutert werden.
Beim Herstellen des Batteriegehäuses 3 aus dem Deckel 1 und dem Gehäusehauptteil 2 kann der Ausstülpungsabschnitt 6 so ausgebildet werden, dass er entweder ins Innere oder ins Äußere des Gehäuses 3 ausgestülpt ist. Der Ausstülpungsabschnitt 6 ist bevorzugt so ausgebildet, dass er in das Batteriegehäuse 3 nach innen ausgestülpt ist. Dadurch wird eine größere Stabilität gegen Belastungen, die auf den Ausstülpungsabschnitt 6 wirken, wenn der Gehäuseinnendruck steigt, erreicht.
Weiter ist die ringförmige Ausdünnung 50 mit einer punktsymmetrischen Form ausgebildet und so angeordnet, dass ein zentraler Punkt 50a (Zentrum) der ringförmigen Ausdünnung 50 auf einem Schnittpunkt 6c zweier Diagonalen 6b der gegenüberliegenden Ecken des flachen Abschnitts 61 liegt (vgl. 2). Durch Ausrichten des Schnittpunktes 6c der Diagonalen 6b zum zentralen Punkt 50a der ringförmigen Ausdünnung 50 kann Belastung möglichst gleichförmig über die gesamte ringförmige Ausdünnung 50 verteilt werden, wenn sich ihr Randbereich verformt.
Die Wirkung ist wie folgt. 4 veranschaulicht die Verformung des in 1 gezeigten Deckels beim Ansteigen des Gehäuseinnendrucks. Wie 4 zeigt, sind die ringförmige Ausdünnung 50 und deren Rand im flachen Abschnitt 61 (innerhalb der vertikalen Wandung 60) des Ausstülpungsabschnittes 6 angeordnet, wodurch eine bei steigendem Gehäuseinnendruck auftretende Verformung des Deckelhauptteils 4 sich kaum auf die ringförmige Ausdünnung 50 und deren Rand erstreckt. Gegenüber der bekannten Bauweise kann dadurch die Verformung des Randbereichs der ringförmigen Ausdünnung 50 unterdrückt werden, wodurch übermäßige Stresskonzentration in einem Teil der ringförmigen Ausdünnung 50 bei der Verformung des Deckelhauptteils aufgrund eines steigenden Gehäuseinnendrucks vermieden werden kann. Dadurch kann ein Teilbruch der ringförmigen Ausdünnung 50, der zu einer langsamen Leckage führt, verhindert werden, und im Ergebnis bricht das Sicherheitsventil 5 zuverlässiger.
Nachfolgend werden Beispiele beschrieben. Die Erfinder fertigten den Deckel 1 der 1 aus einer Halbring-Platte vom Typ SUS 430 mit einer Dicke von 0,8 mm, und das Batteriegehäuse 3 wurde hergestellt, indem der Deckel 4 mit dem Gehäusehauptteil 2 verschweißt wurde. Die lange Seite 41 des Deckelhauptteils 4 war 160 mm lang, die kurze Seite 40 war 40 mm lang und die Gesamthöhe des Batteriegehäuses 3 betrug 100 mm. Die Länge der kurzen Seite 40 des Deckelhauptteils sei mit W bezeichnet. Die Länge W ist eine Bezugslänge, die beim Festlegen der Form des Ausstülpungsabschnittes 6 erfindungsgemäß berücksichtigt werden muss.
Weiter wurde die ringförmige Ausdünnung 50 des Sicherheitsventils 5 als Ellipse von 10 mm x 15 mm ausgebildet und durch einen mehrstufigen Prägeprozess wurde die Dicke des dünnsten Abschnittes der ringförmigen Ausdünnung 50 auf 50 µm eingestellt. Der Zielbereich für den Betriebsinnendruck des Sicherheitsventils wurde auf 0,8 bis 1,4 MPa eingestellt.
Der Ausstülpungsabschnitt 6 wurde so gebildet, dass er sich in das Innere des Batteriegehäuses 3 in der in 1 gezeigten Lage ausgestülpt ist. Hinsichtlich der Abmessungen des Ausstülpungsabschnittes 6 betrug die Breite 8 des flachen Abschnitts 61 entlang der Breitenrichtung 4a 20 mm, die Höhe 9 der vertikalen Wandung 60 betrug 2 mm, und die Länge 10 des flachen Abschnittes 61 betrug 24 mm. Beim Ausstülpungsprozess, der ausgeführt wurde, damit der Ausstülpungsabschnitt 6 aus dem Deckelhauptteil 4 ausgestülpt ist, wurde ein Prägeradius und ein Prägewerkzeugradius von 2 mm verwendet, und der Radius eines Eckenabschnittes des im wesentlichen rechteckigen Ausstülpungsabschnittes betrug 3 mm. Zusätzlich wurde ein Batteriegehäuse 3 mit herkömmlichem Deckel ohne Ausstülpungsabschnitt 6 für Vergleichszwecke hergestellt.
Nach dem Herstellen dieses Batteriegehäuses 3 wurde eine hydraulische Prüfeinrichtung an eine Bodenfläche (einer dem Deckel 1 gegenüberliegenden Fläche) des Batteriegehäuses 3 angeschlossen, wodurch das Innere des Batteriegehäuses unter Druck gesetzt wurde, ohne auf den Rand des Batteriegehäuses Einfluss zu nehmen. Die Ergebnisse des Betriebsverhaltens und der Betriebsdrücke des Sicherheitsventils 5 sind in folgender 1 gezeigt. Der Bruch des Sicherheitsventils wurde optisch festgestellt. Tabelle 1

ohne Ausstülpungsabschnitt mit Ausstülpungsabschnitt

Betriebsdruck/MPa 0,8 1,2

Betriebsverhalten langsame Leckage x Bruch O
Wie Tabelle 1 zeigt, hatte das Batteriegehäuse 3 mit dem herkömmlichen Deckel 1 keinen Ausstülpungsabschnitt 6, und ein Teil der ringförmigen Ausdünnung 50 brach bei einem Druck von 0,8 MPa, was eine langsame Leckage verursachte. Beim Batteriegehäuse 3 mit dem Deckel 1 mit Ausstülpungsabschnitt konnte hingegen festgestellt werden, dass das Sicherheitsventil 5 bei einem Druck von 1,2 MPa regelgerecht brach.

Als nächstes wurde ein ähnlicher Test durchgeführt, wobei nur die Breite 8 des flachen Abschnittes 61 in einem Bereich von 18 mm bis 30 mm gegenüber den Abmessungen des oben beschriebenen Ausstülpungsabschnittes 6 verändert wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2

Nr.	1	2	3	4	5	6	7	8
Breite (mm)	18	20	22	24	26	28	30	32
Verhältnis zur Bezugslänge W	0,45	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8
Betriebsdruck (MPa)	1,2	1,2	1,2	1,2	1,1	1,1	1,1	1,0
Betriebsverhalten	Bruch O	Bruch O	Bruch O	Bruch O	Bruch O	Bruch O	Bruch O	Langsame Leckage x

Wie Tabelle 2 zeigt, wurde bei einer Breite 8 von nicht mehr als 28 mm (d.h. wenn die Breite 8 nicht mehr als 0,75 W der Bezugslänge W (= 40 mm) betrug) festgestellt, dass das Sicherheitsventil regelgerecht bricht, jedoch bei einer Breite 8 von 32 mm, d.h. wenn die Breite 8 über 0,75 W erhöht wurde, ein Teil der ringförmigen Ausdehnung 50 gebrochen, was eine langsame Leckage verursachte. Es wird angenommen, dass der Grund dafür darin liegt, dass bei zu großer Breite 8 die Verformung mit steigendem Gehäuseinnendruck über den Breitenbereich des Randes der ringförmigen Ausdünnung 50 fortschreitet und, da die Verformung dieses Bereichs nicht vermieden wird, die auf die ringförmige Ausdünnung 50 wirkende Zugbelastung stärker in der Breitenrichtung als in der Längsrichtung anwächst, wodurch die Belastung nicht gleichmäßig verteilt ist.

Als nächstes wurde ein ähnlicher Test durchgeführt, nach dem nur die Höhe 9 der senkrechten Wandung 60 in einem Bereich von 0,8 mm bis 2 mm gegenüber den Abmessungen des oben beschriebenen Ausstülpungsabschnittes 6 verändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

Nr.	1	2	3	4	5
Höhe (mm)	0,8	1,0	1,2	1,6	2,0
Verhältnis zur Plattendicke t	1,0	1,25	1,5	2,0	2,5
Betriebsdruck (MPa)	0,9	1,0	1,1	1,2	1,2
Betriebsverhalten	Langsame Leckage x	Bruch O	Bruch O	Bruch O	Bruch O

Wie in Tabelle 3 zu sehen ist, wurde festgestellt, dass bei einer Höhe 9 der senkrechten Wand 60 von nicht unter 1,0 mm (d.h. wenn die Höhe 9 der senkrechten Wandung 60 auf nicht weniger als 1,25 t eingestellt ist, wobei t die Dicke des Deckelhauptteils 4 (= 0,8 mm) beträgt) das Sicherheitsventil 50 regelgerecht bricht, wohingegen bei einer Höhe 9 der senkrechten Wandung 60 von 0,8 mm (d.h. wenn die Höhe 9 der senkrechten Wandung 60 unter 1,25 t verringert wurde) ein Teil der ringförmigen Ausdünnung 50 bricht, wodurch eine langsame Leckage entsteht. Es wird angenommen, dass der Grund dafür darin liegt, dass bei einer geringen Höhe 9 der senkrechten Wandung 60 diese nicht mehr fest genug ist, die Belastung auszuhalten, welche entsteht, wenn der Deckelhauptkörper 4 sich aufgrund eines Anstiegs des Gehäuseinnendruck verformt, wodurch eine Verformung des Randbereichs der ringförmigen Ausdünnung 50 nicht unterdrückt werden kann.

Als nächstes wurde ein ähnlicher Test ausgeführt, nachdem die Länge 10 des flachen Abschnitts 61 in einem Bereich von 20 mm bis 40 mm gegenüber den oben beschriebenen Abmessungen des Ausstülpungsabschnittes 60 verändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4

Nr.	1	2	3	4	5	6
Länge (mm)	20	24	28	40	60	70
Verhältnis zur Bezugslänge W	0,5	0,6	0,7	1,0	1,5	1,75
Betriebsdruck (MPa)	1,2	1,2	1,2	1,1	1,1	1,0
Betriebsverhalten	Bruch O	Bruch O	Bruch O	Bruch O	Bruch O	Langsame Leckage x

Wie Tabelle 4 zeigt, wurde festgestellt, dass bei einer Länge 10 von nicht über 60 mm (d.h. bei einer Länge 10 von nicht mehr als 1,5 W bezogen auf die Bezugslänge W (= 40 mm)) das Sicherheitsventil 5 regelgerecht bricht, wohingegen bei einer Länge 10 von 70 mm (d.h. wenn die Länge 10 über 1,5 W erhöht wurde) ein Teil der ringförmigen Ausdünnung 50 brach, wodurch eine langsame Leckage entstand. Man geht davon aus, dass die Ursache dafür darin liegt, dass bei einer zu großen Länge 10 des flachen Abschnittes 61 im Randbereich der ringförmigen Ausdünnung 50 die erforderliche Festigkeit nicht gewährleistet ist und dadurch eine Verformung dieser Region nicht vermieden werden kann.
Beim Deckel 1 des Batteriegehäuses 3 liegt die ringförmige Ausdünnung 50 im flachen Abschnitt 61 des Ausstülpungsabschnittes 60, welcher einstückig mit dem Deckelhauptteil 4 geformt ist, so dass er sich aus dem Deckelhauptteil 4 ausgestülpt ist, wodurch die Verformung im Randbereich der ringförmigen Ausdünnung 50 unterdrückt werden kann, wenn der Gehäuseinnendruck steigt. Dadurch kann eine übermäßige Belastungskonzentration in einem Teil der ringförmigen Ausdünnung 50 vermieden werden, und das Sicherheitsventil bricht dadurch zuverlässiger. Besteht die den Deckel 1 bildende Metallplatte aus Edelstahl, ist es aufgrund der gegenüber Aluminium etc. großen Festigkeit des Edelstahls schwierig sicherzustellen, dass die ringförmige Ausdünnung 50 zuverlässig bricht, wohingegen das Sicherheitsventil zuverlässiger bricht, wenn die ringförmige Ausdünnung 50 und deren Rand im flachen Abschnitt 61 des Ausstülpungsabschnittes 60, wie hier vorgesehen, angeordnet sind. Das heißt, die vorliegende Erfindung ist besonders wirksam in Fällen, bei denen die Metallplatte, welche den Deckel 1 bildet, aus Edelstahl ist.
Weiter beträgt die Breite 8 des flachen Abschnittes 61 nicht mehr als das 0,75-fache von W, die Höhe 9 der senkrechten Wandung 60 beträgt nicht mehr als 1,25 t und die Länge 10 des flachen Abschnittes 61 beträgt nicht mehr als 1,5 W, wodurch eine übermäßige Belastungskonzentration in Teilen der ringförmigen Ausdünnung 50 zuverlässiger vermieden werden kann. Im Ergebnis bricht das Sicherheitsventil 5 noch zuverlässiger.
Darüber hinaus ist der Ausstülpungsabschnitt 60 so ausgebildet, dass er zum Inneren des Batteriegehäuses vom Deckelhauptteil 4 hin ausgestülpt ist, wodurch eine größere Festigkeit gegen Belastungen, die beim Ansteigen des Gehäuseinnendrucks auf den Ausstülpungsabschnitt wirken, erreicht werden kann. Im Ergebnis kann die übermäßige Belastungskonzentration in Teilen der ringförmigen Ausdünnung 50 noch zuverlässiger vermieden werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erläutert.
5 ist eine Draufsicht auf den Deckel 1 eines Batteriegehäuses nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dem oben beschriebenen Gehäuse (vgl. 2) lag der zentrale Punkt 50a (das Zentrum) der ringförmigen Ausdünnung 50 auf dem Schnittpunkt 6c zwischen zwei Diagonalen 6b, welche die gegenüberliegenden Ecken des flachen Abschnitts 61 verbinden, wohingegen bei der Ausführungsform die ringförmige Ausdünnung 50 so angeordnet ist, dass der Schnittpunkt 6c zwischen den zwei, die Ecken des flachen Abschnittes 61 verbindenden Diagonalen 6b innerhalb der ringförmigen Ausdünnung 50 und nicht auf dem zentralen Punkt 50a der ringförmigen Ausdünnung 50 liegt. Es sei darauf hingewiesen, dass das Innere der ringförmigen Ausdünnung 50 die ringförmige Ausdünnung 50 selbst als auch die Innenseite der ringförmigen Ausdünnung 50 umfasst. Die sonstige Ausgestaltung ist ähnlich zu der des beschriebenen Gehäuses.
Als nächstes wird die Wirkung dieser Ausführungsform beschrieben. Steigt der Gehäuseinnendruck, verformt sich der Randbereich der ringförmigen Ausdünnung 50 so, dass die Ecken des flachen Abschnittes 61 Basisenden der Verformung bilden, wie in den 4 etc. beispielshalber geschildert ist. Durch Anordnen des Schnittpunktes 6c der Diagonalen 6b auf dem Zentrumspunkt 50a der ringförmigen Ausdünnung 50 wird die im Randbereich der ringförmigen Ausdünnung 50 erzeugte Belastung bei der Verformung gleichmäßig über den gesamten ringförmigen Randbereich 50 verteilt.
Wird hingegen die ringförmige Ausdünnung 50 so angeordnet, dass der Schnittpunkt 6c und der zentrale Punkt 50a nicht zusammenfallen (d.h. gegeneinander versetzt sind), wie 5 zeigt, variiert die auf die ringförmige Ausdünnung 50 ausgeübte Belastung gemäß einem Gradienten entsprechend der Richtung und der Größe des Versatzes zwischen zentralem Punkt 50a und Schnittpunkt 6c. Das Fortschreiten der Bruchlinie der ringförmigen Ausdünnung 50 kann mittels dieses Belastungsgradienten eingestellt werden.
Insbesondere beginnt der Bruch der ringförmigen Ausdünnung 50 an ihrem linken Ende, wenn diese so angeordnet ist, dass der zentrale Punkt 50a rechts von dem Schnittpunkt 6c liegt, wie es in 5 gezeigt ist. Durch Einstellen dieses Versatzes kann man gleichzeitig sicherstellen, dass der größere Teil der ringförmigen Ausdünnung 50 bricht und zugleich ein Teil der ringförmigen Ausdünnung 50 mit dem Deckelhauptteil 4 verbunden bleibt. Auf diese Weise kann man verhindern, dass das Sicherheitsventil 50 sich nach einem Bruch vom Batteriegehäuse 3 löst.
Beim Deckel 1 des Batteriegehäuses 3 gemäß dieser Ausführungsform ist die ringförmige Ausdünnung 50 in einer Lage so angeordnet, dass der Schnittpunkt 6c zwischen zwei, die Ecken des flachen Abschnittes 61 verbindenden Diagonalen 6b innerhalb der ringförmigen Ausdünnung 50 liegt und nicht mit dem zentralen Punkt 50a der ringförmigen Ausdünnung 50 zusammenfällt, wodurch die auf die ringförmige Ausdünnung 50 wirkende Belastung bewusst gemäß einem Gradienten variiert werden kann. Dieser Belastungsgradient kann dazu eingesetzt werden, ein Fortschreiten des Bruchs der ringförmigen Ausdünnung 50 einzustellen.

Claims

Deckel (1) für ein Batteriegehäuse (3), der aus einer Metallplatte hergestellt ist, die ein Batteriegehäuse (3) bildet, wobei der Deckel (1) aufweist: - einen Deckelhauptteil (4), der in Draufsicht rechteckig mit einer kurzen Seite (40) und einer langen Seite (41) ist, - ein Sicherheitsventil (5), das eine mit dem Deckelhauptteil (4) einstückig durch Prägen ausgebildete ringförmige Ausdünnung (50) umfasst, welche reißt, wenn ein Innendruck des Batteriegehäuses (3) einen vorbestimmten Wert überschreitet, und dadurch den Innendruck des Batteriegehäuses (3) nach außen ablässt, und - einen mit dem Deckelhauptteil (4) einstückig geformten Ausstülpungsabschnitt (6), der gegenüber dem Deckelhauptteil (4) ausgestülpt ist, - wobei der Ausstülpungsabschnitt (6) eine senkrechte Wandung (60), welche vom Deckelhauptteil (4) vorragt, und einen am Ende der senkrechten Wandung (60) vorgesehenen flachen Abschnitt (61) aufweist, so dass der Rand des flachen Abschnittes (61) von der senkrechten Wandung (60) umgeben ist, und - das Sicherheitsventil (5) im flachen Abschnitt (61) des Ausstülpungsabschnittes (6) vorgesehen ist, und - wobei der flache Abschnitt (61) in Draufsicht rechteckig ist, und - die ringförmige Ausdünnung (50) so angeordnet ist, dass ein Schnittpunkt (6c) zwischen zwei, entsprechende Ecken des ebenen Teils (61) verbindenden Diagonalen (6b) innerhalb der ringförmigen Ausdünnung (50) liegt und nicht mit einem zentralen Punkt (50a) der ringförmigen Ausdünnung (50) zusammenfällt.
Deckel (1) nach Anspruch 1 für ein Batteriegehäuse (3), wobei eine Breite (8) des flachen Abschnitts (61) in einer Breitenrichtung (4a) des Deckelhauptteils (4) nicht mehr als 0,75 W beträgt, wobei W eine Länge der kurzen Seite (40) ist, - eine Höhe (9) der senkrechten Wandung (60) in Plattendickenrichtung des Deckelhauptteiles (4) nicht mehr als 1,25 t ist, wobei t die Plattendicke des Deckelhauptteils (4) ist, und - eine Länge (10) des flachen Abschnitts (61) in einer Längsrichtung (4b) des Deckelhauptteils (4) nicht mehr als 1,5 W beträgt.
Deckel (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 für ein Batteriegehäuse (3), wobei der Ausstülpungsabschnitt (6) so ausgebildet ist, dass er vom Deckelhauptteil (4) ins Innere des Batteriegehäuses (3) ausgestülpt ist.
Deckel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für ein Batteriegehäuse (3), wobei die Metallplatte aus Edelstahl ist.