HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft Batterien im allgemeinen und eine abgedichtete Batterie im
speziellen.
Stand der Technik
-
In den letzten Jahren wird zunehmend eine Sekundärzelle oder -batterie, wie z.B.
eine Lithiumbatterie, eine Kohlenstoff-Lithiumbatterie o.ä. in Videorecordern,
Uhren usw. eingesetzt.
-
Batterien dieser Art weisen einen abgedichteten Aufbau auf. Allerdings können
gelegentlich Explosionen auftreten, weil das in der Batterie eingeschlossene
Energieerzeugungselement eine chemische Veränderung bewirkt, wodurch der
Innendruck ansteigt.
-
Wenn eine nlchtwässrige Elektrolytbatterie, wie z.B. die Lithiumbatterie
überladen wird oder einen Kurzschluß erleidet, so daß ein großer Strom aufgrund einer
Fehlfunktion o.ä. fließt, kann sich die Elektrolytlösung gelegentlich zerlegen und
ein Gas erzeugen. Der Innendruck der mit diesem Gas gefüllten Batterie kann
durch das Gas erhöht werden, so daß die Batterie plötzlich zerstört wird.
-
In der US-Patentschrift 4,943,497 wird eine abgedichtete Batterie beschrieben,
bei der derartige Unfälle vermieden werden können.
-
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die vorgeschlagene abgedichtete Batterie einen
äußeren Becher 2 auf, in dem ein elektrisches Energieerzeugungselement 1
eingeschlossen ist, sowie einen üblicherweise als Anschluß für die positive
Elektrode verwendeten und an der offenen Seite des Bechers 2 mittels einer
ringförmigen Dichtung 450 befestigten Deckel 3, daß der Deckel 3 mit dem Becher
2 dicht verbunden ist. Darüber hinaus ist ein Sicherheitsventil 5 in dem Deckel 3
vorgesehen. Das Sicherheitsventil 5 besteht aus einer Metallplatte, die durch den
Druckanstieg in der Batterie leicht verformt werden kann. Durch die Verformung
des Sicherheitsventils 5 wird ein Stromunterbrecher 6 betätigt.
-
Die Fig. 2 und 3 sind vergrößerte Schnittdarstellungen eines Hauptbereichs der
oben beschriebenen Batterie und zeigen den Normalzustand und den Störfall, bei
dem der Innendruck der Batterie vergrößert ist. Das elektrische
Energieerzeugungselement 1 weist beispielsweise Schichten von negativen und
positiven Elektrodenmaterialien sowie eine Trennschicht auf. Diese Trennschicht
ist mit einer Elektrolytlösung imprägniert. Die Schichten bzw. Bögen sind in
zylindrischer Form zusammengewickelt, wobei die Trennschicht dazwischen
liegt. Darüber hinaus sind bandförmige Anschlußplatten 7 und 8 aus den
Schichten für die negative und die positive Elektrode herausgezogen. Einer der
Anschlüsse oder die Anschlußplatte 8 ist mit dem Boden des äußeren Bechers 2
verbunden (siehe Fig. 1).
-
Das Sicherheitsventil 5 besteht aus einer scheibenförmigen Metallplatte und
weist durch Umformen die Form einer tellerförmigen Platte auf, die sich in
Richtung des elektrischen Energieerzeugungselements 1 erstreckt. Das
Sicherheitsventil 5 weist außerdem in der Mitte einen Sicherheitsventilfortsatz 9 auf,
der sich in Richtung des Energieerzeugungselements 1 erstreckt. Der äußere
Umfangsflansch des Sicherheitsventils 5 ist umgebogen, um beispielsweise den
äußeren Umfang des Deckels 3 zu tragen oder zu umfassen. Der äußere
Umfangsflansch und die Kante des Deckels 3 werden durch Stemmen gegen die offene Seite
des Bechers 2 über die ringförmige Dichtung 4 gepreßt, wodurch der äußere
Becher 2 abgedichtet wird.
-
Der Deckel 3 weist gebohrte Öffnungen 10 zum Auslassen des Gases auf.
Allerdings bleibt der äußere Becher 2 hermetisch abgedichtet oder durch das
Sicherheitsventil 5 von der Außenseite abgetrennt.
-
Darüber hinaus ist am äußeren Umfang des Sicherheitsventils 5 ein zylindrischer
Scheibenträger 11 befestigt.
-
Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, die jeweils eine Draufsicht auf den Scheibenträger 11
sowie einen Schnitt entlang der Linie V-V in der Draufsicht darstellen, weist der
zylindrische Scheibenträger 11 eine flache Platte 11a senkrecht zu seiner Achse
auf. Eine Scheibe 12 ist in den Scheibenträger 11 eingesetzt.
-
Die flache Platte 11a des Trägers 11 und die Scheibe 12 weisen jeweils gebohrte
Mittelöffnungen 11c und 12c auf. Der Sicherheitsventilfortsatz 9 des
Sicherheitsventils 5 ist in diese Öffnungen 11c und 12c eingesetzt, um die zu dem
elektrischen Energieerzeugungselement 1 gerichtete Seite der Scheibe 12 zu
erreichen. Somit berührt die Spitze des Fortsatzes 9 den Anschluß 7 für die
positive Elektrode des elektrischen Energieerzeugungselements 1. Dann werden
die Spitze des Fortsatzes 9 und der Anschluß 7 durch Ultraschallschweißen o.ä.
miteinander verbunden.
-
Die Scheibe 12 und die flache Platte 11a des Scheibenträgers 11 weisen außerdem
an den entsprechenden Stellen gebohrte Öffnungen 12W und 11W auf, so daß das
Gas durch diese Öffnungen ausströmen kann.
-
Wenn aus irgendeinem Grund Gas im Aufnahmebereich für das Element 1 in der
Batterie erzeugt wird und den Innendruck erhöht, wird das Sicherheitsventil 5
durch den Druck des durch die Öffnung 12W der Scheibe 12 und die Öffnung 11W
der flachen Platte 11a des Scheibenträgers 11 gelangenden Gases nach oben
gedrückt. Dadurch wird das Sicherheitsventil 5 deformiert bzw. in Richtung des
Deckels 3 aufgeworfen, wie in Fig. 3 gezeigt. Dadurch kann der Druck innerhalb
der Batterie durch die Verformung des Sicherheitsventils 5 vermindert werden.
Der Fortsatz 9 hebt sich ebenfalls mit der Verformung des Sicherheitsventils 5.
Das mit der Spitze des Fortsatzes 9 verschweißte Anschlußband 7 wird ebenfalls
angehoben, was aber nicht möglich ist, da der Anschluß 7 durch die Scheibe 12
blockiert wird. Dadurch wird die Spitze des Fortsatzes 9 von dem Anschluß 7
angezogen, so daß der Anschluß 7 von dem Sicherheitsventil 5 elektrisch getrennt
bzw. das Element 1 der Batterie elektrisch von dem Deckel 3 getrennt wird. Der
Stromunterbrecher 6 ist in dieser Art aufgebaut.
-
Dadurch kann die weitere Erzeugung von Gas vermieden und der Druckanstieg in
der Batterie verhindert werden.
-
Allerdlngs kann bei diesem Aufbau der bandförmige Anschluß 7, der eine Breite
von ungefähr 3 mm aufweist und flexibel ist, in die Mittelöffnung 12c der Scheibe
12 eingezogen werden, wenn der Druck in der Batterie zum Verformen des
Sicherheitsventils
5 vergrößert wird. In diesem Moment wird der Anschluß 7 nicht
zuverlässig abgezogen oder von der Spitze des Fortsatzes 9 getrennt. Da darüber
hinaus das abgetrennte und nach oben gezogene Ende des Anschlusses 7 frei
beweglich ist, kann es ungünstigerweise in Kontakt mit dem Becher 2 oder mit der
Negativelektrode gelangen und einen Kurzschluß bewirken, so daß die Sicherheit
nicht gewährleistet ist.
-
Ein ähnlicher Aufbau ist in EP-A-0 364 995 beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte abgedichtete Batterie
anzugeben, bei der die oben beschriebenen Mängel und Nachteile des Standes der
Technik behoben werden können.
-
Genauer gesagt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine abgedichtete
Batterie anzugeben, bei der bei Ansteig des Batterieinnendrucks der Strom sicher
unterbrochen, der Druck in der Batterie ohne Störung reduziert und das
Kurzschließen des Anschlusses vermieden wird, um eine Zerstörung der Batterie
auszuschließen.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine abgedichtete Batterie
angegeben, mit einem aus einer durch den Anstieg des Innendrucks der Batterie
deformierbaren Metallplatte bestehenden Sicherheitsventil und mit einem durch
die Deformation des Sicherheitsventils betätigbaren Stromunterbrecher, wobei
das Sicherheitsventil in der Mitte einen sich zu einem Element der Batterie zur
Erzeugung elektrischer Energie erstreckenden Sicherheitsventilfortsatz aufweist
und eine Scheibe mit einer Mittelöffnung, in die der Sicherheitsventilfortsatz
eingesetzt ist, und mit Gas durchlassenden Gasöffnungen zwischen dem
Sicherheitsventil und dem Energieerzeugungselement befestigt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß eine dünne Metallplatte, an der einer der Anschlüsse des
Energieerzeugungselements angeschlossen ist, an der Elementseite der Scheibe
zum Schließen der Mittelöffnung befestigt ist, und daß der
Sicherheitsventilfortsatz durch die Mittelöffnung an die dünne Metallplatte geschweißt ist.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine abgedichtete Batterie
angegeben mit einem aus einer durch den Anstieg des Innendrucks der Batterie
deformierbaren Metallplatte bestehenden Sicherheitsventil und mit einem durch
die Deformation des Sicherheitsventils betätigbaren Stromunterbrecher, wobei
das Sicherheitsventil in der Mitte einen sich zu einem Element der Batterie zur
Erzeugung elektrischer Energie erstreckenden Sicherheitsventilfortsatz aufweist
und eine Scheibe aus Metall zwischen dem Sicherheitsventil und dem
Energieerzeugungselement befestigt ist und Gasöffnungen aufweist, die an
anderen Stellen als der Mitte der Scheibe vorgesehen sind, und wobei einer der
Anschlüsse des Energieerzeugungselements mit der Elementseite der Scheibe
elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sicherheitsventilfortsatz an die Mitte der Scheibe geschweißt ist.
-
Wenn der Innendruck der Batterie vergrößert wird, kann der Strom
erfindungsgemäß zuverlässig unterbrochen und der Innendruck vermindert werden, ohne
einen Kurzschluß durch den Anschluß zu verursachen, so daß die Batterie vor
einer zerstörerischen Explosion bewahrt werden kann.
-
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Zuhilfenahme der
begleitenden Figuren näher erläutert, in denen gleiche Bezugszeichen zum
Kennzeichnen von gleichen oder ähnlichen Teilen in verschiedenen Anschichten
verwendet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt einer bekannten abgedichteten Batterie;
-
Fig. 2 zeigt einen Schnitt eines Hauptbereichs der bekannten Batterie;
-
Fig. 3 ist ein anderer Schnitt durch den Hauptbereich der bekannten
Batterie in einem Störzustand;
-
Fig. 4 ist eine Draufsicht eines Scheibenträgers der bekannten Batterie;
-
Fig. 5 ist ein Schnitt des Scheibenträgers der bekannten Batterie;
-
Fig. 6 ist ein Schnitt eines Hauptbereichs von einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen abgedichteten Batterie;
-
Fig. 7 ist ein anderer Schnitt des Hauptbereichs der Ausführungsform
aus Fig. 6 mit dem Störzustand, bei dem Gas in der Batterie
erzeugt wird;
-
Fig. 8 ist ein Schnitt eines Hauptbereichs einer anderen
Auführungsform der erfindungsgmäßen abgedichteten Batterie;
-
Fig. 9 ist eine andere Schnittdarstellung des Hauptbereichs aus Fig. 8
mit dem Störzustand, bei dem Gas innerhalb der Batterie erzeugt
wird;
-
Fig. 10 zeigt einen Schnitt mit einem Beispiel eines Sicherheitsventils;
-
Fig. 11 ist ein Graph mit den gemessenen Ergebnissen des
Unterbrechungsdrucks des Sicherheitsventils in der
erfindungsgemäßen Batterie; und
-
Fig. 12 zeigt einen Graph mit den gemessenen Ergebnissen des
Unterbrechungsdrucks des Sicherheitsventils in der bekannten
Batterie.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren genauer erläutert.
-
Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Hauptbereichs einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen abgedichteten Batterie. Die Batterie weist das
Sicherheitsventil 5 auf, das aus einer Metallplatte besteht, die durch das Ansteigen des
Drucks innerhalb der Batterie deformiert wird, sowie den Stromunterbrecher 6,
der durch die Verformung des Sicherheitsventils 5 betätigt wird. Darüber hinaus
ist eine Scheibe 23 zwischen dem Sicherheitsventil 5 und dem elektrischen
Energieerzeugungselement 1 befestigt. Die Scheibe 23 weist eine Mittelöffnung 21
auf, in die der Fortsatz 9 des Sicherheitsventils 5 eingesetzt ist, sowie
Gasöffnungen 22, durch die Gas gelangt.
-
Eine mit einem Anschlußband 7 des elektrischen Energieerzeugungselements 1
elektrisch verbundene dünne Metallplatte 24 ist an der zu dem Element 1
gerichteten Seite so befestigt, daß sie die Mittelöffnung 21 verschließt.
-
Fig. 8 zeigt den Schnitt des Hauptbereichs einer anderen Ausführungsform der
erfindungsgemäßen abgedichteten Batterie. Diese Batterie weist ebenfalls das
Sicherheitsventil 5 auf, das aus einer Metallplatte besteht, die durch den Anstieg
des Drucks in der Batterie verformt wird, sowie den Stromunterbrecher 6, der
durch die Deformation des Sicherheitsventils 5 betätigt wird. Das
Sicherheitsventil 5 weist darüber hinaus in der Mitte den Fortsatz 9 auf, der dem elektrischen
Energieerzeugungselement 1 gegenübersteht. Die aus Metall bestehende Scheibe
23 ist zwischen dem Sicherheitsventil 5 und dem Element 1 fixiert, und der
Sicherheitsventilfortsatz 9 ist in der Mitte der Scheibe 23 festgeschweißt. An
anderen Stellen sind in der Scheibe 23 Gasöffnungen 22 gebohrt. Der bandförmige
Anschluß 7 des elektrischen Energieerzeugungselements 1 ist elektrisch mit der
zu dem Element 1 gerichteten Seite der Scheibe 23 verbunden.
-
Wenn das Sicherheitsventil 5 aufgrund des Anstiegs des Innendrucks der Batterie
nach oben gedrückt wird, wird bei den Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Batterie das Sicherheitsventil 5 deformiert, um sich zu der dem Element
1 gegenüberliegenden Seite aufzuwölben, wie in den Fig. 7 und 9 gezeigt. Wenn die
Festigkeit der Schweißverbindungen zwischen dem Sicherheitsventil 5 und der
dünnen Metallplatte 24 und zwischen dem Sicherheitsventil 5 und der Scheibe 23
geeignet gewählt worden ist, können die Verbindungsstellen brechen, wenn das
Sicherheitsventil 5 über die gewählte Festigkeit der Schweißverbindungen hinaus
deformiert wird.
-
Da die Schweißverbindung durch den Ansteig des Drucks in der Batterie
gebrochen wird, kann das Sicherheitsventil 5 somit erfindungsgemäß von dem
Anschlußband 7 des elektrischen Energieerzeugungselements 1 elektrisch
getrennt werden. Somit ist der Stromunterbrecher 6 in der Lage, den Stromfluß zu
unterbrechen, wodurch kein weiteres Gas erzeugt wird.
-
Da es die Deformation des Sicherheitsventils 5 ermöglicht, den Druck in der
Batterie zu vermindern und den Strom zu unterbrechen, wird es vermieden, daß
der Batterieinnendruck weiter ansteigt und die Batterie explodiert.
-
Da erfindungsgemäß die Schweißverbindung durch die Deformation des
Sicherheitsventils 5 aufgrund des Anstiegs des Batterielnnendrucks gebrochen wird,
kann das Sicherheitsventil 5 zuverlässig von der dünnen Metallplatte oder der
Scheibe 23 abgezogen werden, im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem
das Sicherheitsventil von dem flexiblen Bandanschluß 7 abgezogen wurde.
Darüber hinaus gewährleistet der Anstieg des Batterieinnendrucks das Unterbrechen
des Stroms und der Gaserzeugung.
-
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Batterie
werden nun detailliert erläutert.
-
Die erste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren
6 und 7 beschrieben.
-
Die abgedichtete Batterie dieser Ausführungsform weist den zwischen dem
elektrischen Energieerzeugungselement 1 und dem als Anschluß für die positive
Elektrode der Batterie dienenden Deckel 3 angeordneten Stromunterbrecher 6 auf.
-
Das elektrische Energieerzeugungselement 1 wird ähnlich wie beim Stand der
Technik hergestellt, wie beispielsweise in den Fig. 1 bis 5 gezeigt. Mit anderen
Worten werden Schichten aus negativen und positiven Elektrodenmaterialien
und die mit einer Elektrolytlösung imprägnierte und zwischen die anderen
Schichten eingelegte Trennschicht zylinderförmig gewickelt, um das elektrische
Energieerzeugungselement 1 zu bilden. Dazu werden Anschlüsse, wie
beispielsweise bandförmige Anschlüsse aus den negativen und positiven Elektroden
herausgezogen. Der nicht dargestellte negative Bandanschluß ist mit dem Boden
des äußeren Bechers 2 verbunden.
-
Das Sicherheitsventil 5 besteht aus einem Metallmaterial und ist beispielsweise
durch Pressen schüssel-, platten- oder tellerförmig verformt. Das teller- oder
plattenförmige Sicherheitsventil 5 weist in der Mitte den sich zu dem Element 1
erstreckenden Fortsatz 9 auf. Der äußere Umfangsflansch des Sicherheitsventils
5 ist gebogen, um beispielsweise die äußere Kante des Deckels 3 wie dargestellt zu
umgreifen oder zu tragen. Die Kante des Deckels 3 und der Flansch des
Sicherheitsventils 5 sind durch Stemmen fest miteinander verbunden, wobei die
isolierende ringförmige Dichtung auf der offenen Seite des äußeren Bechers 2 in
dem Element 1 eingeschlossen ist.
-
In den Deckel 3 sind die Öffnungen 10 zum Auslassen des erzeugten Gases
gebohrt. Der äußere Becher 2 kann abgedichtet bleiben oder durch das
Sicherheitsventil 5 von der Umgebung abgetrennt sein.
-
Darüber hinaus ist ein zylindrischer Scheibenträger 31 aus einem isolierenden
Plastikmaterial fest am äußeren Umfang des tellerförmigen Sicherheitsventils 5
angebracht.
-
Der zylindrische Scheibenträger 31 weist eine in der Mitte in dem Träger
einstückig vorgesehene Ringplatte 31a auf, die sich vom inneren Umfang zur Mitte
erstreckt. Die Scheibe 23 ist in dem Scheibenträger 31 eingedrückt oder befestigt,
bis sie die Ringplatte 31a berührt.
-
Die Scheibe 23 besteht aus einer stabilen und dicken Metallplatte, so daß sie eben
bleibt. In der Mitte der Scheibe 23 ist die Mittelöffnung 21 gebohrt. Der in der Mitte
des Sicherheitsventils 5 vorgesehene Fortsatz 9 ist lose in die Mittelöffnung 21
eingesetzt, so daß seine Spitze der zu dem Element 1 gerichteten Fläche der
Scheibe 23 gegenüberstehen kann.
-
In der Scheibe 23 sind eine Mehrzahl von Gasöffnungen 22 zum Durchlassen des
erzeugten Gases an anderen Stellen als der Mitte der Platte bzw. an Stellen
symmetrisch bezüglich der Achse der Scheibe 23 gebohrt.
-
Die dünne Metallplatte 24 ist an der zu dem Element 1 gerichteten Seite der
Scheibe 23 befestigt und beispielsweise durch Schweißen mit der Scheibe 23 an
Punkten P&sub1; fest verbunden.
-
Die dünne Metallplatte 24 ist so bemessen und geformt, daß sie die Mittelöffnung
21 der Scheibe 23 schließt, der gesamten Mittelöffnung 21 gegenübersteht und
den Gesamtumfang der Mittelöffnung 21 überdeckt.
-
Darüber hinaus ist einer der bandförmigen Anschlüsse des Elements 1 der
Batterie bzw. der Anschluß 7 der positiven Elektrode beispielsweise durch
Schweißen fest mit der zu dem Element 1 gerichteten Seite der dünnen
Metallplatte 24 an den Punkten P&sub2; verbunden.
-
Der Sicherheitsventilfortsatz 9 des Sicherheitsventils 5 ist in die Mittelöffnung 21
der Scheibe 23 eingesetzt und an einem Punkt P&sub3; mit der dünnen Metallplatte 24
verschweißt. In diesem Fall muß die Schweißverbindung eine bestimmte
Festigkeit haben, so daß der Fortsatz 9 leicht von der dünnen Metallplatte 24 abgezogen
werden kann, wenn der Gasdruck in der Batterie außergewöhnlich ansteigt.
-
Der bandförmige Anschluß 7 für die positive Elektrode des Elements 1 der Batterie
ist mit dem Deckel 3 über die dünne Metallplatte 24 und das Sicherheitsventil 5
elektrisch verbunden.
-
Mit 20 ist eine Isolierschicht gekennzeichnet, die auf dem Element 1 der Batterie
vorhanden ist.
-
Wenn nun aus irgendeinem Grund, beispielsweise durch Überlast, Überladen
oder einen Kurzschluß Gas erzeugt wird und den Druck in der Batterie vergrößert,
gelangt dieses Gas durch die Gasöffnungen 22 der Scheibe 23 und drückt die
innere Fläche des Sicherheitsventils 5 in Richtung des Deckels 3. Zu diesem
Zeitpunkt widersteht der Sicherheitsventilfortsatz 9 des Sicherheitsventils 5 der
Druckkraft, da seine Spitze mit der dünnen Metallplatte 24 am Punkt P&sub3;
verschweißt ist. Wenn der Druck in der Batterie einen bestimmten Grad erreicht
oder übersteigt. wird die Schweißverbindung an dem Punkt P&sub3;, die die genannte
Festigkeit aufweist und somit unter einer bestimmten Zugwirkung leicht brechen
kann, aufgebrochen, um den Strom zu unterbrechen, da das Sicherheitsventil 5
nach außen verformt bzw. verbogen ist, so daß sein Mittelbereich von der Scheibe
23 bogenförmig getrennt wird, wie in Fig. 7 gezeigt.
-
Zu diesem Zeitpunkt ist die dünne Metallplatte 24 am Umfang der Mittelöffnung
21 der Scheibe 23 befestigt und wird somit eben gehalten. Dementsprechend kann
die Spitze des Fortsatzes 9 zuverlässig abgezogen bzw. unter einem konstanten
Innendruck der Batterie von der dünnen Metallplatte 24 an der Schweißverbindung
P&sub3; getrennt werden. Somit wird die Gaserzeugung unterbrochen.
-
Wenn in diesem Zustand weiterhin Gas erzeugt wird, wird die Luftdichtheit des
Sicherheitsventils 5 bei einem bestimmten Innendruck gebrochen, so daß die
Batterie vor einer völligen Zerstörung bewahrt wird, da das Sicherheitsventil 5
einen nicht dargestellten dünnwandigen Bereich aufweist.
-
Bei diesem Aufbau sind der Stromunterbrecher 6, d.h. das Sicherheitsventil 5, die
Scheibe 23, der Scheibenträger 21 und die dünne Metallplatte 24 in den Deckel 3
eingesetzt. Wenn der Deckel 3 auf dem Becher 2 befestigt wird, werden sie mit dem
bandförmigen Anschluß 7 verbunden und der Spalt zwischen der Kante des
Deckels 3 und der offenen Seite des Bechers 2 wird zusammen mit der
Isolierenden ringförmigen Dichtung gestemmt, um den Becher abzudichten. Dadurch
kann die Qualität des Stromunterbrechers 6 geprüft werden, bevor die Batterie
fertiggestellt wird.
-
Während bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform der
Sicherheitsventilfortsatz 9 des durch den Anstieg des Batterieinnendrucks verformten
Sicherheitsventils 5 mit der dünnen Metallplatte 24 verschweißt wird, die
wiederum mit dem Anschluß 7 verschweißt ist, kann der Stromunterbrecher 6
auch auf folgende Weise aufgebaut sein. Die dünne Metallplatte 24 wird
weggelassen und statt dessen ist der Fortsatz 9 des Sicherheitsventils 5
abschäl- bzw. abhebbar auf die aus Metall bestehende oder elektrisch leitfähige Scheibe
23 geschweißt, wie in Fig. 8 gezeigt. Wenn dann der Innendruck der Batterie, wie
in Fig. 9 gezeigt, vergrößert wird, wird das Sicherheitsventil 5 deformiert, um sich
zu den Deckeln 3 zu erstrecken, und der Fortsatz 9 des Sicherheitsventils 5 wird
an dem Schweißpunkt P&sub3; von der Scheibe 23 abgehoben, wodurch der Stromfluß
unterbrochen wird.
-
Die Elemente der Figuren 8 und 9, die den Elementen aus den Fig. 6 und 7
entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht
beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist der in der Mitte des
Sicherheitsventils 5 vorgesehene Sicherheitsventilfortsatz 9 mit der Mitte der Scheibe 23
verschweißt. Dadurch weist diese Ausführungsform keine Mittelöffnung 21 auf,
wie sie bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform vorgesehen war.
Darüber hinaus ist der Anschluß 7 an der zu dem Element 1 gerichteten Seite der
Scheibe 23 angeschweißt.
-
Der auf der dünnen Metallplatte 24 oder der Scheibe 23 an dem oben
beschriebenen Punkt P&sub3; abschäl- oder abhebbar verschweißte Fortsatz 9 des
Sicherheitsventils 5 kann erfindungsgemäß durch Ultraschallschweißen oder
Laserschweißen befestigt werden. Die Festigkeit der Schweißverbindung kann
durch geeignetes Einstellen der Schweiß energie, der Schweißpunktgröße und der
Anzahl der Schweißpunkte gewählt werden.
-
Da bei dem in den Fig. 8 und 9 gezeigten Aufbau das Sicherheitsventil 5 auf die
Scheibe 23 geschweißt ist, kann die Höhe des Fortsatzes 9 reduziert werden, wie
in der Schnittdarstellung in Fig. 9 gezeigt, so daß das Sicherheitsventil 5 im
Vergleich zu dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten Aufbau oder dem in den Fig. 2 und 3
gezeigten Stand der Technik leichter hergestellt werden kann, wo nämlich der
Fortsatz 9 des Sicherheitsventils 5 durch die Öffnung der Scheibe 23 eingesetzt
wird, um die gegenüberliegende Seite der Scheibe zu erreichen und mit der
dünnen Metallplatte 24 oder dem Anschluß 7 verschweißt zu werden.
-
Die beiden in den Fig. 6 und 8 gezeigten Anordnungen sind im Vergleich zum
Stand der Technik vereinfacht und leicht herstellbar, da der Scheibenträger 31
zylindrisch ist und nur die sich in dem Zylinder erstreckende Ringplatte 31a
aufweist.
-
Fünfzig Batterien mit dem in den Fig. 8 und 9 gezeigten Aufbau wurden hergestellt
und der Innendruck jeder Batterie gemessen, bei der der Stromunterbrecher 6
durch das Sicherheitsventil 5 zum Unterbrechen des Stroms betätigt wurde. Fig.
11 zeigt die Ergebnisse der Messungen bzw. das Verhältnis zwischen dem
Abschaltdruck und der Anzahl der entsprechenden Batterien.
-
In gleicher Weise wurden dreißig Batterien mit dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten
bekannten Aufbau produziert und der Druck für jede der Batterien ebenfalls
gemessen. Die Fig. 12 zeigt die Meßergebnisse.
-
Aus einem Vergleich der Fig. 11 und 12 ist erkennbar, daß die Verteilung des
Abschaltdrucks bei der Erfindung enger ist als beim Stand der Technik. In diesem
Fall liegt die Standardabweichung bei der Erfindung bei 0,75, während sie beim
Stand der Technik bei 0,92 liegt.
-
Zum Abschalten des Stroms wird erfindungsgemäß das durch den Anstieg des
Batterieinnendrucks verformte Sicherheitsventil 5 nicht wie beim Stand der
Technik von dem flexiblen Bandanschluß selbst abgehoben, sondern das
Sicherheitsventil 5 kann von der dünnen Metallplatte 24 oder der Scheibe 23 abgehoben
werden, die vorher elektrisch mit dem Band anschluß der Batterie verbunden und
mit dem Sicherheitsventil so verschweißt worden sind, daß die
Schweißverbindung bei einer bestimmten Kraft trennbar ist. Dadurch kann der Strom
zuverlässig bei übermäßigem Anstieg des Batterieinnendrucks unterbrochen
werden.
-
Wenn das Sicherheitsventil 5 abgezogen wird, ist das Ende des Anschlusses 7
immer noch mit der dünnen Metallplatte 24 oder der Scheibe 23 verbunden.
Dadurch kann sich das Band nicht frei bewegen und nicht in Kontakt mit anderen
Teilen wie beispielsweise dem Becher 2 gelangen.
-
Auch wenn der Stromunterbrecher 6 auf der Seite der positiven Elektrode der
Batterie wie oben beschrieben vorgesehen ist, kann er auch auf der Seite der
negativen Elektrode der Batterie vorhanden sein.