DE4323499A1

DE4323499A1 - Elektrochemische Speicherbatterie

Info

Publication number: DE4323499A1
Application number: DE19934323499
Authority: DE
Inventors: Gregor Fischer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1993-07-14
Filing date: 1993-07-14
Publication date: 1995-01-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische Speicherbatterie mit einem doppelwandigen evakuierten Ge häuse.

Derartige Batterien werden insbesondere in Form von Hoch temperaturbatterien wie z. B. NaS-Batterien auf den Markt gebracht. Durch das Vakuum zwischen Innen- und Außenwand soll eine bestmögliche Wärmeisolation erreicht werden. Dies ist besonders deswegen erforderlich, weil derartige Batterien eine Mindesttemperatur besitzen, unter der sie ihre Funktion nicht erfüllen und diese Mindesttemperatur wie im Fall der angesprochenen Batterien relativ hoch, hier über 280°C liegt. Im Schadensfall können jedoch exotherme Reaktionen ablaufen, deren Reaktionsverhalten durch ansteigende Temperaturen beschleunigt wird. Durch die thermische Isolation kann die Reaktionswärme nicht abgeführt werden. Das progressive Reaktionsverhalten kann zu einer totalen Zerstörung der Batterie und einer Schä digung der Umgebung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektro chemische Speicherbatterie der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit geringem konstruktiven Aufwand die angesprochene Gefahr der Selbstzerstörung der Batterie herabgesetzt, wenn nicht sogar verhindert ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen den Merkmale des Patentanspruchs 1.

Im Störungsfall schmilzt das Schmelzmaterial ab. Dadurch wird der Deckel beweglich. Durch die Wirkung des Umge bungsdrucks bzw. auch durch sein eigenes Gewicht gelangt er aus dem Bereich der Öffnung und ergibt diese frei. Da mit kann das Vakuum zwischen Innen- und Außenwand aufge hoben werden. Bedingt durch den dann wesentlich verbesserten thermischen Kontakt der Batterie mit der Um gebung kann dann verstärkt Reaktionswärme abgeführt und der ggf. vorhandene kritische Zustand in einen unkriti schen Zustand überführt werden.

Die konstruktive Ausgestaltung der Erfindung ist auf ver schiedene Weise möglich. So kann der Deckel bei Abschmel zen des Schmelzmaterials allein durch sein eigenes Ge wicht aus dem Bereich der Öffnung bewegt werden. Alterna tiv dazu ist es auch möglich, hierfür ein Führungsele ment, beispielsweise in Form einer Feder vorzusehen. Da mit ist es möglich, eine Konstruktion des Deckels zu wäh len, bei der der Deckel gegen die Wirkung des Umgebungs drucks aus dem Bereich der Öffnung bewegt wird. Damit aber läßt sich eine gezielte Bewegung des Deckels durch führen.

Damit kann in Verbindung mit der Bewegung des Deckels auch ergänzend eine Notmaßnahme ausgelöst werden. Der Deckel kann dazu vorzugsweise elektrisch leitend sein und bei seiner Bewegung in einer Endlage einen Kontakt her stellen. Dieser kann dazu verwendet werden, eine zusätz liche Sicherheitsmaßnahme, beispielsweise zur Signalisie rung eines kritischen Zustands für den Nutzer der Batte rie oder aber eine zusätzlich Kühlungsmaßnahme auszulö sen. Die Bewegung des Deckels kann, wie bereits erwähnt, durch eine Feder oder durch das Eigengewicht gesteuert werden. In letzterem Fall kann die Führung der Deckelbe wegung beispielsweise auch mit Hilfe eines Scharniers vorgenommen werden, mit dem der Deckel an der Innenwand angeordnet ist.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in sche matischer Darstellung und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 sind die elektrochemischen Speicher nicht dargestellt. Lediglich ihr Gehäuse, bestehend aus einer Innenwand 1 und einer Außenwand 2 ist gezeigt. Der Raum 3 zwischen Innen- und Außenwand ist evakuiert. Die Innenwand 1 ist an einer oder mehreren Stellen mit einer Öffnung 4 versehen. Durch entsprechende Bearbeitung, beispielsweise Tiefziehen und Lochen ist dabei ein Kragen 5 gebildet.

Die Öffnung 4 ist nach innen, zu der unter Umgebungsdruck stehenden Speicherbatterie durch einen Deckel 6 ver schlossen. Der Deckel 6 ist durch ein Dichtelement 7 ge genüber der Innenwand 1 abgedichtet, gleichzeitig wird der Deckel 6 dadurch in Position gehalten. Das Dichtele ment 7 besteht aus Schmelzmaterial, beispielsweise einem Lot und besitzt eine Schmelztemperatur, die höher als die maximale Betriebstemperatur und unter einer für einen kritischen Zustand der Speicherbatterie typischen Wert liegt.

Zusätzlich ist zwischen dem Deckel 6 und der Außenwand eine Druckfeder 8 angeordnet, die innerhalb des Kragens 5 ge führt ist und die ebenso wie der Deckel 6 und die Außen wand 2 zumindest im Bereich der Feder 8 elektrisch lei tend ist. Der Deckel 6 seinerseits ist von einem eben falls elektrisch leitfähigen Bügel 9 umgeben, der mittels eines Isolators 10 an der Innenwand 1 befestigt ist und mit einer nach außen geführte elektrischen Leitung ver bunden ist.

In einem Störungsfall wird angenommen die maximale Be triebstemperatur der Speicherbatterie überschritten. Bei Erreichen des Schmelzpunkts schmilzt des Schmelzmaterial 7. Unter der Wirkung der Feder 8 wird der Deckel 6 - in der Zeichnung nach links - bewegt und gelangt in Kontakt mit dem Bügel 9. Über diesen und die Leitung 11 sowie die Feder 8 besteht eine elektrische Verbindung zur Außenwand 2, die über die Leitung 11 abgegriffen wird. Mittels die ses Signals können weiterführenden Reaktionen ausgelöst werden, wie zusätzliche Kühlungsmaßnahmen oder Warnungen.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2, bei dem Teile glei cher Funktion mit gleichem Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind, sitzt der Deckel 6 auf der dem Raum 3 zu gewandten Seite der Innenwand 1. Im Störungsfall schmilzt das Schmelzmaterial 7. Der Deckel 6 wird durch den im In nern herrschenden Gasdruck weggedrückt. Dadurch wird wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 das Vakuum im Raum 3 aufgehoben und eine thermischen Verbindung zwischen dem Innenraum über den Raum 3 zur Außenwand 2 hergestellt. Häufig genügt dies bereits, um die Reaktionstemperatur der Speicherbatterie im Innenraum herabzusetzen und in den Normalbetriebsfall zurückzukehren. Durch ein nicht dargestelltes Scharnier kann der Deckel 6 zusätzlich ver schwenkt werden und einen nicht dargestellten Kontakt im Bereich der Außenwand 2 schließen. Wie im Ausführungsbei spiel von Fig. 1 lassen sich dann zusätzliche Kühlungs- und Warnmaßnahmen durchführen.

Claims

1. Elektrochemische Speicherbatterie mit einem doppel wandigen evakuierten Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenwand (1) eine Öffnung (4) angeordnet ist, daß die Öffnung (4) durch einen Deckel (6) her metisch verschlossen ist und daß als Dichtelement (7) für den Deckel ein Schmelzmaterial mit einer Schmelz temperatur dient, die höher als die maximale Betrieb stemperatur und kleiner einer für einen kritischen Zustand der Speicherbatterie typischen Wert ist.

2. Speicherbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Deckel (6) unter der Wirkung einer Feder (8) bei Abschmelzen des Schmelzmaterials aus dem Bereich der Öffnung (4) bewegt ist.

3. Speicherbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Deckel (6) elektrisch leitend ist und in einer Endlage, die er nach dem Abschmelzen des Schmelzmaterials einnimmt, einen Auslösekontakt herstellt.