DE19528364A1

DE19528364A1 - Batteriefach mit einer Sicherheitseinrichtung

Info

Publication number: DE19528364A1
Application number: DE1995128364
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr Meisner
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: NBT GMBH, 30419 HANNOVER, DE
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1997-02-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriefach mit einer Sicherheitseinrichtung für elektrische oder elektronische Geräte, die mit elektrochemischen Energiespeichern flächenförmiger Gestalt betrieben werden.

Elektrische oder elektronische Geräte, die ortsunabhängig und damit netzstromunabhängig betrieben werden sollen, weisen einen Aufnahmeraum für eine oder mehrere primäre oder sekundäre Zellen oder ein insgesamt vom Gerät zu trennenden elektrochemischen Energie speicher in Form eines Akkumulatorenblocks auf, der aus einem eine oder mehrere Zellen enthaltenden geschlossen Gehäuse besteht. Nachfolgend werden der Aufnahmeraum im Gerät bzw. das abnehmbare Energiespeichergehäuse als Batteriefach bezeichnet. Für eine Vielzahl von Zellenbauformen, die in diesen Batteriefächern enthalten sein können, sind Sicherheitseinrichtungen bekannt, die ein Bersten der Zellen bedingt durch einen übermäßi gen Druckaufbau im Zellinneren verhindern sollen. Solche Druckanstiege in den Zellen kön nen durch Kurzschlüsse, Überladereaktionen oder Überhitzungen auftreten. Zur Druck begrenzung in den Zellen werden unter anderem Ventile, Sollbruchstellen oder Berstmem branen sowie Methoden vorgeschlagen, die die Zellreaktion unterbrechen sollen.

Insbesondere bei prismatischen Zellen, deren eines Flächenpaar viel größer als die anderen beiden Flächenpaare ist, kommt es bei einem Druckanstieg in der Zelle zu einer starken Ausdehnung senkrecht zum größten Flächenpaar. Je größer der Flächenunterschied eines Seitenpaares gegenüber den anderen Seitenpaaren ist, desto größer ist bei einem Druck anstieg die Ausdehnung der Zellen senkrecht zum größten Flächenpaar. Es genügen des halb bereits sehr kleine Überdrucke im Zellinneren, um eine erhebliche Deformation der Zellen zu bewirken. Ventile oder Sollbruchstellen, welche bereits bei kleinen Überdrucken sich öffnen, sind schlecht zu realisieren. Insbesondere würde man bei Anordnung von Venti len oder Sollbruchstellen im Bereich der größten Ausdehnungsrichtung der Zellen den Vor teil der flächenhaften Zellgestaltung wieder verschenken. Die Methoden zur Unterbrechung der Zellreaktion sprechen bekanntermaßen relativ träge an, so daß die bekannten in die Zellen integrierten Sicherheitseinrichtungen das Batteriefach und damit das elektrische oder elektronische Gerät nur unzureichend vor dem Ausdehnen und Bersten der elektro chemischen Zellen schützen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Batteriefach mit einer Sicherheitseinrichtung anzugeben, das eine Beschädigung des mit einem elektrochemischen Energiespeicher be triebenen elektrischen oder elektronischen Gerätes verhindert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf mindestens einer Fläche des größten Flächenpaares min destens ein Dorn oder eine Schneide angeordnet ist, die sich im zentralen Bereich dieser Fläche/n des Aufnahmeraumes für den elektrochemischen Energiespeicher befinden, wobei der Dorn oder die Schneide eine solche Länge besitzen, daß sie die Wandung des elektro chemischen Energiespeichers beim Erreichen eines bestimmten Druckes oder einer be stimmten Ausdehnung des Energiespeichers durchdringen. Die Anordnung des Sicher heitseinrichtung im Aufnahmeraum des Batteriefaches ermöglicht selbst bei extrem flachen prismatischen Zellen ein gefahrlosen Druckausgleich. Eine Schädigung des mit dem elektro chemischen Energiespeicher betriebenen elektrischen oder elektronischen Gerätes wird somit vermieden.

Vorteilhafterweise ist der Dorn oder die Schneide in einer Vertiefung dieser Fläche des Auf nahmenraumes angeordnet. Die Vertiefung wird dabei durch eine Einlegeplatte gebildet wird, deren Dicke ca. der Länge des Dornes oder der Schneide entspricht und die im zen tralen Bereich ein Loch hat, das ca. 1/3 der Gesamtfläche einnimmt. Der Dorn oder die Schneide können auch von einem Federelement umgeben sein.

Bevorzugterweise wird der Abstand des Dornes oder der Schneide von den elektroche mischen Energiespeicher so gewählt, daß er die Wandung des Energiespeichers durch dringt, wenn sich der Energiespeicher in einer Raumrichtung um mehr als ca. 10% aus dehnt. Der erfindungsgemäße Abstand der Sicherheitseinrichtung von der Wandung des elektrochemischen Energiespeichers gewährleistet, daß ungünstige Lagerbedingungen des elektrischen oder elektronischen Gerätes oder starke Erschütterungen nicht zu einem un gewollten Auslösen der Sicherheitseinrichtung und damit dem Zerstören der elektro chemischen Zellen führt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Aufnahmeraum für den elektrochemischen Energiespeicher mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Schicht ausgekleidet. Die Ausklei dung des Batteriefaches mit einer nur für Luftbestandteile durchlässigen Schicht gewährlei stet den gefahrlosen Druckabbau ohne das aggressive oder korrosive Zellbestandteile den Betreiber oder das elektrische oder elektronische Gerät schädigen.

In vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Batteriefach in elektronischen Geräten wie Laptop-Computern, Notebooks, drahtlosen Kommunikationsgeräten oder anderen Gerä ten verwendet, die sich durch eine flache Bauweise auszeichnet. Durch die Forderung, daß solche Geräte einen Hochenergiespeicher besitzen sollen, der eine lange Bereitschaft ge währleistet, wobei gleichzeitig eine Miniaturisierung der Bauform insbesondere hinsichtlich der Dicke angestrebt wird, sind nur flächenhaft gestaltete elektrochemische Energiespeicher für die genannten Geräte geeignet. Das erfindungsgemäße Batteriefach überwindet die Si cherheitsrisiken, die mit dem Einsatz der o.g. elektrochemischen Energiespeicher verbunden sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an drei Beispielen dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Batteriefach mit zugeordnetem Dorn

Fig. 2 zeigt ein Batteriefach mit versenkt angeordnetem Dorn

Fig. 3 zeigt ein Batteriefach mit einem federelementumgebenen Dorn

Beispiel 1

Im Batteriefach 1 ist im zentralen Bereich einer Fläche ein Dorn 2 angeordnet, der der zu erwartenden größten Ausdehnungsrichtung des elektrochemischen Energiespeichers 3 ge genübersteht.

Beispiel 2

Im Batteriefach 11 ist der Dorn 12 in einer durch eine Einlegeplatte 14 gebildeten Vertiefung des Batteriefaches 11 angeordnet. Die Sicherheitseinrichtung kann bei dieser Ausführungs form nicht versehentlich ausgelöst werden, da der Dorn 12 die Wandung des Energiespei chers 13 erst durchdringt, wenn sich diese in die Vertiefung hineinwölbt.

Beispiel 3

Im Batteriefach 21 ist der Dorn 22 von einem Federelement 24 umgeben, so daß im Nor malzustand der Dorn 22 nicht mit der Wandung des Energiespeichers 23 in Kontakt kommt. Die Federkraft des Federelements 24 wird dabei so gewählt, das sie der Ausdehnung des Energiespeichers 23 keine nennenswerte Kraft entgegenstellt.

Claims

1. Batteriefach (1, 11, 21) für elektrisches oder elektronisches Gerät, das mit einem elektro chemischen Energiespeicher (3, 13, 23) betrieben wird, der eine flächenförmige Gestalt hat, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer Fläche des größten Flächenpaa res mindestens ein Dorn oder eine Schneide (2, 12, 22) angeordnet ist, die sich im zen tralen Bereich dieser Fläche/n des Aufnahmeraumes für den elektrochemischen Energie speicher befinden, wobei der Dorn oder die Schneide (2, 12, 22) eine solche Länge be sitzen, daß sie die Wandung des elektrochemischen Energiespeichers (3, 13, 23) beim Erreichen eines bestimmten Druckes oder einer bestimmten Ausdehnung des Energie speichers (3, 13, 23) durchdringen.

2. Batteriefach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn oder die Schneide (2, 12, 22) in einer Vertiefung dieser Fläche des Aufnahmenraumes angeordnet ist.

3. Batteriefach nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung durch eine Einlegeplatte (14) gebildet wird, deren Dicke ca. der Länge des Dornes oder der Schnei de (12) entspricht und die im zentralen Bereich ein Loch hat, das ca. 1/3 der Gesamtflä che einnimmt.

4. Batteriefach nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn oder die Schneide (22) durch ein Federelement (24) umgeben ist.

5. Batteriefach nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Dornes oder der Schneide (2, 12, 22) von den elektrochemischen Energiespeicher (3, 13, 23) so gewählt wird, daß er die Wandung des Energiespeichers durchdringt, wenn sich der Energiespeicher (3, 13, 23) in einer Raumrichtung um mehr als ca. 10% ausdehnt.

6. Batteriefach nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum für den elektrochemischen Energiespeicher (3, 13, 23) mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Schicht ausgekleidet ist.

7. Batteriefach nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es für die Aufnahme elektrochemischer Energiespeicher (3, 13, 23) mit nichtwäßri gen Elektrolyten verwendet wird.