DE19811038A1 - Kappenanordnung für eine Batterie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kappenanordnung für eine recht­ winklige Batterie, bei der insbesondere die Leistungsabgabe so­ fort unterbrochen werden kann, wenn aufgrund einer Zunahme des Innendruckes der Batterie ein Sicherheitsventil bricht.

Eine rechtwinklige Batterie wird im weiten Umfang als Se­ kundärbatterie verwandt und enthält eine Elektrodenanordnung in einem rechtwinkligen Gehäuse. Fig. 1 der zugehörigen Zeichnung zeigt ein Beispiel einer rechtwinkligen Batterie. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine zylindrische oder eine rechtwinklige Elektrodenanordnung, die nicht dargestellt ist und Gelrolle genannt wird, im Inneren des rechtwinkligen Gehäuses 1 angeord­ net, das eine offene Oberseite hat. Die Gelrolle ist dadurch gebildet, daß Anoden- und Kathodenplatten, die nicht dargestellt sind, mit einem nicht dargestellten Separator zusammengewickelt sind, der dazwischen als Isolator angeordnet ist. Eine Kappen­ anordnung 10 ist am oberen Teil des Gehäuses 1 vorgesehen.

Die Kappenanordnung 10 weist einen positiven Elektrodenteil 11, einen negativen Elektrodenteil 12 und eine Isolierplatte 13 auf, die dazu dient, den positiven und den negativen Elektroden­ teil 11 und 12 gegeneinander elektrisch zu isolieren.

Wenn die rechtwinklige Batterie ungewöhnlich reagiert, steigt der Innendruck im Gehäuse 1 aufgrund einer Gaserzeugung an, so daß das Gehäuse 1 explodieren kann. Um diese Art einer Explosion zu verhindern und den Innendruck im Gehäuse 1 herabzu­ setzen, ist eine Sollbruchstelle 14 zum Abgeben des während der Reaktion erzeugten Gases am negativen Elektrodenteil 12 vorgese­ hen. Das heißt, daß bei einer Zunahme des Innendruckes der Bat­ terie die schwachen Ränder der Sollbruchstelle 14 zerstört wer­ den, so daß ein Sicherheitsventil oder Belüftungsloch gebildet ist, durch das das erzeugte Gas entweichen kann.

Bei der herkömmlichen Kappenanordnung kann der Innendruck der Batterie dadurch herabgesetzt werden, daß die Sollbruchstel­ le 14 zerstört wird, der Stromfluß wird aber nicht unterbrochen. Es kann daher ein Kurzschluß oder ein elektrischer Nebenschluß nach dem Brechen der Sollbruchstelle auftreten.

Um dieses Problem zu beseitigen, soll durch die Erfindung eine Kappenanordnung für eine rechtwinklige Batterie geschaffen werden, bei der der Strom sofort unterbrochen wird, wenn ein Gas zur Herabsetzung des Innendruckes der Batterie entweicht.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Kappenanordnung für eine rechtwinklige Batterie einen Kappendeckel, in dem ein Belüf­ tungsloch ausgebildet ist, eine positive Elektrodenfahne oder -zunge, die mit einer positiven Elektrode einer Elektrodenanord­ nung verbunden ist, einen leitenden Sicherheitsbelüftungshalter mit einem vorstehenden Hohlniet, der durch das Belüftungsloch des Kappendeckels geht, und ein leitendes Sicherheitsbelüftungs­ ventil, dessen oberer Umfangsteil mit der Unterfläche des Si­ cherheitsbelüftungshalters so kombiniert ist, daß der Hohlraum des vorstehenden Hohlniet dicht abgeschlossen ist, und dessen Scheitel die obere Außenfläche der positiven Elektrodenfahne oder -zunge kontaktiert, wobei der Scheitel des Sicherheitsbe­ lüftungsventils sich von der positiven Elektrodenzunge oder -fahne löst und das Sicherheitsbelüftungsventil zerstört wird, wenn der Innendruck der Batterie auf einen bestimmten Wert an­ steigt.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer rechtwink­ ligen Batterie mit einer herkömmlichen Kappenanordnung,

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer rechtwinkligen Batterie mit dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kappenanordnung,

Fig. 3 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kappenanordnung und

Fig. 4 die in Fig. 3 dargestellte Kappenanordnung gesehen von der Richtung A in Fig. 3.

Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, weist eine rechtwinklige Batterie eine Elektrodenanordnung 22, die in einem rechtwink­ ligen Gehäuse 21 dadurch gebildet ist, daß Anoden- und Kathoden­ platten, die mit einem aktiven Material beschichtet sind, mit einem Separator aus einer porösen Polymerfolie zusammengewickelt sind, der dazwischen angeordnet ist, und eine Kappenanordnung 30 auf, die auf den oberen Teil des Gehäuses 21 aufgesetzt ist. Eine Isolierplatte 23 befindet sich zwischen der Elektrodenan­ ordnung 22 und der Kappenanordnung 30. Die Kappenanordnung 30 ist elektrisch mit einer positiven Elektrodenfahne 22a, die durch die Isolierplatte 23 hindurch geht und mit einer positiven Elektrode der Elektrodenanordnung 22 verbunden ist, und mit einer negativen Elektrodenfahne 22b verbunden.

Wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, die den Aufbau der Kappenanordnung 30 im einzelnen zeigen, weist die Kappen­ anordnung 30 einen Kappendeckel 31, in dem ein Belüftungsloch 31a ausgebildet ist, einen positiven Elektrodenanschluß 32, der über dem Kappendeckel 31 ausgebildet ist, und ein konisches leitendes Sicherheitsbelüftungsventil 33 auf, dessen oberer Umfangsteil mit der Unterfläche eines Sicherheitsbelüftungshal­ ters 35 so kombiniert ist, daß das Belüftungsloch 31a dicht abgeschlossen ist. Der Scheitel 33a des Sicherheitsbelüftungs­ ventiles 33 steht in Kontakt mit der oberen Außenfläche der positiven Elektrodenfahne 22a. Es ist dabei bevorzugt, daß ein Schweißteil W1 zwischen dem Scheitel 33a und der positiven Elek­ trodenfahne 22a durch Laserschweißen gebildet ist. Wie es später im einzelnen beschrieben wird, wird dann, wenn der Innendruck der Batterie zunimmt, der Scheitel 33a von der positiven Elek­ trodenfahne 22a gelöst, so daß der Stromfluß unterbrochen wird.

Die Kappenanordnung 30 kann weiterhin einen Fahnenbefesti­ gungsteil 36 zum Halten der positiven Elektrodenfahne 22a, um zu verhindern, daß die positive Elektrodenfahne 22a weggezogen und beschädigt wird, wenn der Scheitel 33a von der positiven Elek­ trodenfahne 22a getrennt wird, und einen Halter 37 zum Halten des Fahnenbefestigungsteils 36 aufweisen. Der Fahnenbefe­ stigungsteil 36 ist mit einem Schweißteil W2 auf der oberen Außenfläche der positiven Elektrodenfahne 22a durch Laserschwei­ ßen kombiniert. Ein Hakenteil 36a, der am Fahnenbefestigungsteil 36 ausgebildet ist, hängt an einem Kombinationsteil 37a, der im Halter 37 ausgebildet ist, um dadurch den Fahnenbefestigungsteil 36 festzuhalten.

Der Fahnenbefestigungsteil 36 und der Halter 37 weisen durchgehende Löcher 36b und 37b auf, die zum Belüftungsloch 31a des Kappendeckels 31 jeweils führen. Eine Isolierplatte 34 liegt zwischen dem Kappendeckel 31 und dem positiven Elektrodenan­ schluß 32.

Ein Sicherheitsbelüftungshalter 35 ist weiterhin dazu vor­ gesehen, das Sicherheitsbelüftungsventil 33 sicherer zu halten. Der Sicherheitsbelüftungshalter 35 weist einen nietartigen Vor­ sprung 35a auf, durch den ein Hohlraum geht, der so ausgebildet ist, daß er mit dem Belüftungsloch 31a des Kappendeckels 31 in Verbindung steht. Der nietartige Vorsprung 35a ist in ein durch­ gehendes Loch 37b des Halters, in das Belüftungsloch 31a des Kappendeckels 31, in das durchgehende Loch 34a der Isolierplatte 34 und in das durchgehende Loch 32a des positiven Elektroden­ anschluß 32 eingesetzt. Er ist dann unter Verwendung einer Pres­ se oder eines anderen Werkzeuges flachgepreßt. Wenn der Sicher­ heitsbelüftungshalter 32 vorgesehen ist, ist der obere Umfangs­ teil 33b des Sicherheitsventils 33 mit der unteren Außenfläche des Sicherheitsbelüftungshalters 35 so kombiniert, daß der Hohl­ raum des nietartigen Vorsprungs 35a dicht verschlossen ist. Ein Schweißteil W3 zwischen dem oberen Teil des Sicherheitsventiles 33 und dem Sicherheitsbelüftungshalter 35 ist durch Laserschwei­ ßen ausgebildet.

Während des Betriebes der rechtwinkligen Batterie fließt der Strom über die positive Elektrodenfahne 22a, das Sicher­ heitsbelüftungsventil 33 und den Sicherheitsbelüftungshalter 35 zum positiven Elektrodenanschluß 32, wie es in Fig. 3 darge­ stellt ist. Wenn die Batterie aufgeladen oder entladen wird, nimmt die Temperatur in der Batterie aufgrund beispielsweise eines Überstromes, einer Überladung und so weiter zu. Dement­ sprechend wird aus chemischen Material, das den Elektrolyten einschließt, ein Gas erzeugt, was den Innendruck der Batterie erhöht. Durch den Druck des im Inneren der Batterie erzeugten Gases wird dann das Sicherheitsbelüftungsventil 33 beaufschlagt.

Wenn der Innendruck der Batterie auf einen bestimmten Wert angestiegen ist oder diesen überschreitet, wird der Schweißteil W1 zwischen dem Scheitel 33a des Sicherheitsbelüftungsventils 33 und der positiven Elektrodenfahne 22a zerstört, so daß sich das Sicherheitsbelüftungsventil 33 von der positiven Elektrodenfahne 22a löst. Der Stromfluß wird dadurch unterbrochen. Die positive Elektrodenfahne 22a kann dabei sicher in ihrer Lage gehalten werden, da sie durch den Fahnenbefestigungsteil 36 gehalten ist. Wenn der Innendruck der Batterie immer weiter steigt, bricht das Sicherheitsbelüftungsventil 33, das aus einer dünnen Platte besteht, so daß das Gas in der Batterie über das Belüf­ tungsloch 31a aus der Batterie entweicht. In dieser Weise wird der Innendruck der Batterie herabgesetzt.

Wenn somit bei der oben beschriebenen Kappenanordnung 30 für eine rechtwinklige Batterie der Innendruck der Batterie übermäßig ansteigt, wird das konische Sicherheitsbelüftungsven­ til 33 zerstört, so daß das Gas in der Batterie entweicht und der Stromfluß unterbrochen wird. Die Sicherheit der Batterie kann daher garantiert werden, so daß ein Überstrom oder ein Nebenschluß verhindert werden kann.

Claims (5)

1. Kappenanordnung für eine rechtwinklige Batterie, gekenn­ zeichnet durch
einen Kappendeckel (31), in dem ein Belüftungsloch (31a) ausgebildet ist,
eine positive Elektrodenfahne (22a), die mit einer positi­ ven Elektrode einer Elektrodenanordnung verbunden ist,
einen leitenden Sicherheitsbelüftungshalter (35) mit einem Vorsprung (35a) in Form eines Hohlniets, der durch das Belüf­ tungsloch (31a) des Kappendeckels (31) geht, und
ein leitendes Sicherheitsbelüftungsventil (33), dessen oberer Umfangsteil mit der Unterfläche des Sicherheitsbelüf­ tungshalters (35) so kombiniert ist, daß der Hohlraum des in Form eines Hohlniets ausgebildeten Vorsprunges (35a) dicht abge­ schlossen ist, und dessen Scheitel die obere Außenfläche der positiven Elektrodenfahne (22a) kontaktiert, wobei
der Scheitel des Sicherheitsbelüftungsventils (33) sich von der positiven Elektrodenfahne (22a) löst und das Sicherheits­ belüftungsventil (33) zerstört wird, wenn der Innendruck der Batterie auf einen bestimmten Pegel ansteigt.

2. Kappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Scheitel an der oberen Außenfläche der positiven Elektrodenfahne (22a) durch Laserschweißen angebracht ist.

3. Kappenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen Fahnenbefestigungsteil (36), der mit der oberen Au­ ßenfläche der positiven Elektrodenfahne (22a) kombiniert ist und ein durchgehendes Loch (36b), das zum Belüftungsloch (31a) führt, und einen Hakenteil (36a) aufweist, der am oberen Rand ausgebildet ist, und
einen Halter (37) mit einem Kombinationsteil, mit dem der Hakenteil (36a) kombiniert ist, und mit einem durchgehenden Loch (37b), das zum Belüftungsloch (31a) führt.

4. Kappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsbelüftungsventil (33) eine konische Form hat.

5. Kappenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen positiven Elektrodenanschluß (32) mit einem durchgehenden Loch (32a), das zum Belüftungsloch (31a) führt, der mit dem oberen Teil des Kappendeckels (31) mit einer dazwischen angeord­ neten Isolierplatte (23) kombiniert ist.