JPH06111798A - Explosion damping system and method to incorporate said system into storage battery - Google Patents

Explosion damping system and method to incorporate said system into storage battery

Info

Publication number
JPH06111798A
JPH06111798A JP4259089A JP25908992A JPH06111798A JP H06111798 A JPH06111798 A JP H06111798A JP 4259089 A JP4259089 A JP 4259089A JP 25908992 A JP25908992 A JP 25908992A JP H06111798 A JPH06111798 A JP H06111798A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
storage battery
case
headspace
damping material
explosion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4259089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
H Tiedman William
ウイリアム・エイチ・テイードマン
R W Binder Richard
リチヤード・アール・ダブリユ・ビンダー
J Kantiron Daniel
ダニエル・ジエイ・カンテイロン
C Chapman Alan
アレン・シー・チヤツプマン
D Macdonald Guy
ガイ・デイー・マクドナルド
L Mckinney Brian
ブライアン・エル・マツキニー
Newman John
ジヨン・ニユーマン
C Stone Richard
リチヤード・シー・ストーン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Globe Union Inc
Original Assignee
Globe Union Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Globe Union Inc filed Critical Globe Union Inc
Priority to JP4259089A priority Critical patent/JPH06111798A/en
Publication of JPH06111798A publication Critical patent/JPH06111798A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE: To provide an improve system to damp an explosion of a combustible gas accumulated in a head space of, especially, a storage battery. CONSTITUTION: A storage battery 10 comprises a porous, explosion damping material 26 installed in a head space of a storage battery case existing above electrode elements 18. The damping material 26 forms a layer or a lining on the inner side surface of the upper wall of the case, preferably, the inner side surface of upper end parts of respective side walls between the electrode elements 18 and the upper wall. The inside of the head space is left as being empty. Such an explosion damping material 26 is effective to limit the pressure increase caused by ignition of a gas in the inside of the case.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、蓄電池またはセル、特
に蓄電池のヘッドスペース内に蓄積する可燃性ガスの爆
発を減衰するための改良システムに係わる。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to batteries or cells, and more particularly to an improved system for damping the explosion of flammable gases that accumulate in the headspace of batteries.

【0002】[0002]

【従来の技術】多くの蓄電池は、動作の間に可燃性ガス
を生成する。かかるガスは、蓄電池の容器から環境中に
ガス抜きされるか、または蓄電池内の二次反応において
活性材料で再結合される。しかしながら、可燃性ガスの
内部再結合を準備してある蓄電池においてさえ、再結合
機構が無効であったり著しい量の可燃性ガスが生成され
る動作環境がある。蓄電池のヘッドスペース内の可燃性
ガスは偶発的に発火し、爆発を生じ得る。このような爆
発から生じる損害及び傷害がよく報告されている。従っ
て長年にわたり、蓄電池における爆発及びその危険性を
防止または最小化するための有効で且つ実用的な手段が
探し求められている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Many rechargeable batteries produce flammable gases during operation. Such gases are outgassed from the container of the accumulator into the environment or are recombined with active material in a secondary reaction within the accumulator. However, even in batteries that are prepared for internal recombination of flammable gases, there are operating environments in which the recombination mechanism is ineffective or significant amounts of flammable gases are produced. Combustible gases in the battery headspace can ignite accidentally and cause an explosion. The damage and injuries resulting from such an explosion are well documented. Therefore, for many years there has been a search for effective and practical means for preventing or minimizing the explosion and its danger in batteries.

【0003】蓄電池内で生成される可燃性ガスは、効率
的に再結合されないと、高い内部圧力を生じる結果とな
る。この圧力を緩和するために、かかるガスは大気中に
ガス抜きされる必要がある。ガス抜きは典型的には、単
純な開放ベントスロットまたは、“バープバルブ(bu
rp valve)”と称されることもある一方向リリ
ーフバルブを使用することにより行われる。ところが可
燃性ガスのガス抜きの間、蓄電池のベント近くの外部着
火源、例えば火炎または火花が発火をまねき、これが蓄
電池の容器内に逆伝播し、爆発を生じる結果となり得
る。それでリリーフバルブ構造の改善及びベントと関係
して使用される火炎防止器の開発によって、かかる保護
装置が取り外されたり使用不可にされることもなく、容
器またはカバーの保全性が他に侵害されていないという
条件で、外部着火源によって引き起こされる蓄電池爆発
の発生率は著しく低下された。
The flammable gases produced in the battery, if not recombined efficiently, result in high internal pressures. To relieve this pressure, such gas needs to be vented to the atmosphere. Venting is typically a simple open vent slot or "burp valve (bu
rp valve), which is sometimes referred to as a "one-way relief valve." However, during degassing of flammable gas, an external ignition source, such as a flame or spark, near the battery vent vents the ignition. In turn, this can result in back propagation into the battery container, resulting in an explosion, so improvements in the relief valve structure and the development of flame arresters used in connection with vents will result in such protective devices being removed or unusable. Without being compromised, the rate of battery explosion caused by external ignition sources was significantly reduced, provided that the integrity of the container or cover was not otherwise compromised.

【0004】しかしながら、外部発火源が保護装置の1
つを突破するか、容器内で発火が起こると、ヘッドスペ
ース内の可燃性ガスは爆発し得る。典型的には鉛蓄電池
における水素と酸素の混合物であるガスの濃度と、比較
的大きなヘッドスペース容積とが、容器、カバーまたは
他の部品を粉砕する爆発をもたらし得る。更に爆発は、
それと一緒に、液状の酸または他の危険な電解液を容器
の中から放出させる。
However, the external ignition source is one of the protective devices.
If it breaks through or ignites in the container, flammable gases in the headspace can explode. The gas concentration, which is typically a mixture of hydrogen and oxygen in lead acid batteries, and the relatively large headspace volume can result in an explosion that shatters the container, cover or other component. Furthermore, the explosion
Along with that, a liquid acid or other dangerous electrolyte is discharged from the container.

【0005】従って、蓄電池内での爆発の影響を抑制ま
たは最小化するための材料及び方法が長い間探し求めら
れてきた。オープンヘッドスペースを排除するかまたは
それを固体材料で実質的に充填すると、単に可燃性ガス
の存在が排除されるが故に、爆発の可能性が排除されよ
う。しかしながら、どちらの代替態様も容認されない。
オープンヘッドスペースはほぼ全ての蓄電池において必
要である。ヘッドスペースは、プレートストラップ、セ
ル間コネクタまたは端子といった所定の必須蓄電池部品
を収容する。更に、“溢れ(flooded)”系と称
されることもある自由液体電解液を使用する蓄電池にお
いては、オープンヘッドスペースは、蓄電池がサイクル
されるとき電解液のレベルの変化を受容するためや、誤
使用による過充填のような極端な使用条件下で酸の移動
のためのスペースを提供するために必要である。ヘッド
スペースは更に、電解液を損失することなく自動車を斜
面で運転できるように、サービス中に蓄電池が傾けられ
たときの電解液のレベルの動きを受容する。蓄電池の所
定の構造部品を収容すること及び電解液レベル変動のた
めのスペースを提供することの必要のため、蓄電池内の
ヘッドスペースは保持されねばならない。
Therefore, there has been a long-felt need for materials and methods for suppressing or minimizing the effects of explosions in batteries. Eliminating the open headspace, or substantially filling it with solid material, would eliminate the possibility of explosion, simply by eliminating the presence of combustible gases. However, neither alternative is acceptable.
Open headspace is required in almost all batteries. The headspace houses certain essential storage battery components such as plate straps, inter-cell connectors or terminals. Further, in batteries that use free liquid electrolytes, which are sometimes referred to as "flooded" systems, the open headspace is to accommodate changes in the electrolyte level as the battery is cycled, Required to provide space for acid migration under extreme conditions of use such as overfilling due to misuse. The headspace also accommodates the movement of the electrolyte level when the battery is tilted during service so that the vehicle can be operated on the slope without loss of electrolyte. Due to the need to accommodate certain structural parts of the battery and to provide space for electrolyte level fluctuations, the headspace within the battery must be retained.

【0006】ヘッドスペース内のガスの爆発を防止する
ため、また、形成され得るいかなる火炎をも消すため
に、蓄電池またはセル内のヘッドスペースに多孔質材料
を充填するが、一方でガス及び電解液は多孔質材料を通
して動かし得ることは長い間知られている。例えば、1
944年2月発行のJensenの米国特許第2,34
1,382号を参照されたい。他の形態の爆発減衰材料
も提案されている。1974年11月5日発行のEvj
enの米国特許第3,846,178号は、独立気泡フ
ォーム片を蓄電池カバー内及びセル間に嵌め込むことを
記載している。より最近では、通常譲渡特許が、フォー
ムまたはポリプロピレンのようなファイバ材料製の、ぎ
っしり詰められた枕状材からなる爆発減衰材料を提供し
ている。Binderらの、1988年6月14日発行
の米国特許第4,751,154号及び第4,751,
155号並びに1989年8月22日発行の第4,85
9,546号を参照されたい。電気化学セルのガス蓄積
チャンバをライニングすることは、Briggsらの1
977年1月18日発行の米国特許第4,004,06
7号に記載されているが、これは、蒸発した電解液を再
凝縮することのみを目的としている。
In order to prevent the explosion of the gas in the headspace and to extinguish any flame that may form, the headspace in the accumulator or cell is filled with a porous material, while the gas and the electrolyte are filled. It has long been known that can be moved through porous materials. For example, 1
Jensen US Patent No. 2,34, issued February 944
See No. 1,382. Other forms of explosion dampening materials have also been proposed. Evj, issued November 5, 1974
En U.S. Pat. No. 3,846,178 describes fitting closed cell foam pieces within the battery cover and between cells. More recently, commonly assigned patents provide explosive damping materials consisting of closely packed pillows made of fiber material such as foam or polypropylene. Binder et al., U.S. Pat. Nos. 4,751,154 and 4,751, issued June 14, 1988.
No. 155 and No. 4,85, issued August 22, 1989.
See No. 9,546. Lining the gas storage chamber of an electrochemical cell is described by Briggs et al.
U.S. Pat. No. 4,004,06 issued Jan. 18, 977
No. 7, but it is only intended to recondense the evaporated electrolyte.

【0007】多孔質プラスチック材料は、爆発の危険性
を下げるための手段として燃料タンクまたは類似の容器
にも使用されている。例えば、Allenの1971年
2月発行の米国特許第3,561,639号、Stew
artの1977年3月発行の米国特許第3,650,
431号、Funistricらの1979年2月発行
の米国特許第4,141,460号、及びSheard
らの1979年2月発行の米国特許第4,154,35
7号を参照されたい。
Porous plastic materials are also used in fuel tanks or similar containers as a means to reduce the risk of explosion. For example, Allen, U.S. Pat. No. 3,561,639, issued Feb. 1971, Step.
US Pat. No. 3,650, issued Mar. 1977,
431, U.S. Pat. No. 4,141,460, issued to Funistric et al., February 1979, and Sheard.
Et al., U.S. Pat. No. 4,154,35, issued February 1979.
See issue 7.

【0008】蓄電池における爆発減衰技術の実用を一般
に妨げている多数の要因が考えられており、例えば、他
の危険物の生成、製造上の難しさ、及び蓄電池の性能に
及ぼす悪影響を挙げることができる。特に、満液蓄電池
(flooded batteries)においては、
実際のオープンヘッドスペース容積の消失は、電解液の
移動または電解液レベル変化に対して使用可能なスペー
スを少なくする。
A number of factors have been considered that generally impede the practical use of explosion decay techniques in batteries, including the production of other hazardous materials, manufacturing difficulties, and adverse effects on battery performance. it can. In particular, in the case of flooded batteries,
The actual loss of open headspace volume reduces the available space for electrolyte movement or electrolyte level changes.

【0009】高速充電または過度の過充電は、多くのタ
イプの蓄電池、特に鉛蓄電池において激しいガス生成を
もたらし得ることが知られている。電解液中に形成され
た気泡が、蓄電池ベント開口へほぼ直行するチャネルを
見つけられないと、電解液は上向きに変位し、蓄電池の
ベントを通して溢れ出うる。この状態は、電解液ポンピ
ングとして知られている。蓄電池から流出した腐食性電
解液の損害及び危険性は明らかである。
It is known that fast charging or excessive overcharging can lead to severe gas generation in many types of accumulators, especially lead accumulators. If the bubbles formed in the electrolyte do not find a channel that is nearly perpendicular to the battery vent opening, the electrolyte may displace upward and overflow through the battery vent. This condition is known as electrolyte pumping. The damage and danger of the corrosive electrolyte spilled from the storage battery is clear.

【0010】電解液ポンピングは、蓄電池のヘッドスペ
ースが極めて高度に多孔質の材料、即ち高空隙率を有す
る材料で充填されていても起こり得る。例えば、連続ま
たは独立気泡フォーム材料は97〜98%ほどの空隙率
を有し得、蓄電池のヘッドスペース内に入れると、その
全容積の約2または3%を占める。しかしながら、満液
蓄電池においては、このような材料は電解液を容易に保
持し得、それを重力によって蓄電池内に流し戻すことは
ない。このように多孔質充填材料中に保持されている電
解液は、前述の激しいガス生成条件下で蓄電池から容易
にポンピングされる。
Electrolyte pumping can occur even if the headspace of the storage battery is filled with a very highly porous material, ie a material with a high porosity. For example, an open or closed cell foam material can have a porosity as high as 97-98%, and when placed within the headspace of a battery, occupies about 2 or 3% of its total volume. However, in a full-storage battery, such a material can easily hold the electrolyte and does not force it back into the battery by gravity. The electrolytic solution thus retained in the porous filling material is easily pumped from the storage battery under the aforementioned vigorous gas generation conditions.

【0011】更に、ヘッドスペース内の多孔質材料によ
る吸上作用によって比較的多量の電解液がセルから引か
れるか、または多孔質材料が、それが接触した電解液を
別の方法で保持するならば、適正な電気化学反応及び蓄
電池の動作には不十分の電解液しかセル内には残り得な
い。
Further, if a relatively large amount of electrolyte is drawn from the cell by the wicking action of the porous material in the headspace, or if the porous material otherwise holds the electrolyte with which it is in contact. For example, insufficient electrolyte may remain in the cell for proper electrochemical reaction and battery operation.

【0012】前述のBinderらの特許に開示されて
いる爆発減衰材料において、爆発を減衰し且つ可燃性ガ
スの発火から生じた火炎を消す所定の材料は、蓄電池動
作の他の面においてはうまく作用しない。(蓄電池のオ
ープンヘッドスペース内に生成されるピーク圧力におけ
る)爆発の衝撃は、ヘッドスペースに所定のタイプの多
孔質材料を充填することにより小さくすることができ
る。減衰材料の孔径を小さくするに従い、爆発の際に生
成される圧力も小さくなる。しかしながら残念なこと
に、材料の孔径が小さくなると、蓄電池性能に及ぼす材
料の悪影響が増大する。材料の孔径が小さいほど、材料
が電解液を吸い上げる傾向、即ち細孔内に電解液を保持
して材料が電解液で湿る傾向が増大するからである。
In the explosion dampening material disclosed in the aforementioned Binder et al. Patent, certain materials that dampen explosions and extinguish flames resulting from the ignition of combustible gases work well in other aspects of battery operation. do not do. The impact of an explosion (at the peak pressure created in the open headspace of a battery) can be minimized by filling the headspace with a given type of porous material. The smaller the pore size of the damping material, the smaller the pressure created during an explosion. Unfortunately, however, the smaller pore size of the material increases the negative impact of the material on battery performance. This is because the smaller the pore size of the material, the more the material tends to suck up the electrolytic solution, that is, the tendency that the material retains the electrolytic solution in the pores and becomes wet with the electrolytic solution.

【0013】吸収された電解液はセル内に戻ることはで
きず、2つの深刻な問題を生じることとなり得る。第1
に、多孔質材料内に保持されている電解液は電気化学反
応に容易に使用されることはできず、従って蓄電池の電
気的性能を低下させる。第2に、保持されている電解液
は蓄電池内に生成されたガスの流れを妨げ、所定の動作
環境においては、電解液がベント開口を通して蓄電池か
らポンピングされる結果となる。圧縮した爆発減衰材料
片を使用すること及びこのような材料片をヘッドスペー
スに充填することで、Binderらの特許に提案され
ている構成は使用が難しくなる。本発明はこれらの問題
に取り組むものである。
The absorbed electrolyte cannot return to the cell and can cause two serious problems. First
Moreover, the electrolyte solution retained in the porous material cannot be readily used for electrochemical reactions, thus reducing the electrical performance of the storage battery. Second, the retained electrolyte impedes the flow of gas produced in the battery, which results in the electrolyte being pumped from the battery through the vent opening in certain operating environments. The use of a compressed piece of explosive damping material and the filling of such a piece of material in the headspace makes the arrangement proposed in the Binder et al. Patent difficult to use. The present invention addresses these issues.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の蓄電池は、上
壁、底壁及び複数の側壁を含む蓄電池ケースと、容器内
に配置された複数の電極エレメントと、電極エレメント
と接触している電解液と、電極エレメント上方のケース
のヘッドスペース内にある多孔質爆発減衰材料とを含
む。減衰材料は、ケースの上壁の内側表面上と、好まし
くは電極エレメントと上壁との間にある、容器の各外側
側壁の上方端部の内側表面上とに、層またはライニング
を形成している。ヘッドスペースの残り部分は実質的に
空きのままである。先のBinderらの特許の教示と
は対照的に、かかる爆発減衰材料は、容器内のガスの発
火から生じる圧力増大を制限するのに有効である。これ
は、減衰材料と外側ケーシングとの間の連続密着を維持
した結果である。ケース内の電気化学反応によって生成
されるガスをガス抜きするためのベントは、爆発減衰材
料のライニングを貫いて伸びることができ、減衰材料が
ベントを覆う際に持ち上がる電解液の噴出の問題を解消
している。
The storage battery of the present invention comprises a storage battery case including a top wall, a bottom wall and a plurality of side walls, a plurality of electrode elements arranged in a container, and an electrolysis device in contact with the electrode elements. Liquid and a porous explosive damping material in the headspace of the case above the electrode element. The damping material forms a layer or lining on the inner surface of the upper wall of the case and preferably on the inner surface of the upper end of each outer sidewall of the container between the electrode element and the upper wall. There is. The rest of the headspace remains substantially empty. In contrast to the teaching of the earlier Binder et al. Patent, such explosion-damping materials are effective in limiting the pressure increase resulting from ignition of the gas in the vessel. This is a result of maintaining a continuous fit between the damping material and the outer casing. The vent for venting the gas generated by the electrochemical reaction inside the case can extend through the lining of the explosive damping material, eliminating the problem of electrolyte eruption when the damping material covers the vent is doing.

【0015】本発明は更に、蓄電池に爆発減衰材料を備
えるために、蓄電池のヘッドスペース内部をライニング
する方法をも提供する。
The present invention further provides a method of lining the interior of a storage battery headspace to provide the storage battery with an explosion-damping material.

【0016】[0016]

【実施例】添付の図面を参照して本発明を更に説明す
る。
The present invention will be further described with reference to the accompanying drawings.

【0017】本発明は、蓄電池のヘッドスペースの内壁
を爆発減衰材料でライニングすると、ヘッドスペース内
部が空きのまま残してあっても、ほとんどの条件下で爆
発が十分に減衰されるという発見に基づいている。この
ことは、フォームまたはファイバ材料が蓄電池内での水
素−酸素爆発をいかに減衰するかという従来の理論に照
らして見ると極めて予想外のことである。
The present invention is based on the discovery that when the inner wall of the headspace of a storage battery is lined with an explosion-damping material, the explosion is adequately damped under most conditions even if the interior of the headspace remains empty. ing. This is quite unexpected in light of the conventional theory of how foam or fiber materials dampen hydrogen-oxygen explosions in batteries.

【0018】第1に、爆発または少なくとも爆発をもた
らす連鎖反応は、連鎖反応開始物質、この場合には水素
原子を表面に再結合することにより停止されると仮定さ
れていた。しかしながら本発明によれば、このような表
面反応停止は、爆発の際にヘッドスペース内に存在する
よりもずっと小さな圧力においてのみ有効であると判断
された。大気圧、または爆発の際にヘッドスペース内に
存在するようなそれより高い圧力においては、水素原子
は、材料表面よりも水素または酸素分子とはるかに衝突
し易い。従って、実験データはそうでないことを示唆し
ていても、表面積はもはや重要な要因とは考えられな
い。
First, it was postulated that the chain reaction leading to an explosion, or at least an explosion, was terminated by recombination of the chain reaction initiator, in this case hydrogen atoms, to the surface. However, according to the present invention, such surface quenching was determined to be effective only at much lower pressures than were present in the headspace during the explosion. At atmospheric pressure, or higher pressures such as are present in the headspace during an explosion, hydrogen atoms are much more likely to collide with hydrogen or oxygen molecules than the material surface. Therefore, although experimental data suggest that this is not the case, surface area is no longer considered a significant factor.

【0019】第2に、前述のBinderらの特許は、
材料がヘッドスペースチャンバを多数の小さなセルに分
割しており、このことが急激な全焼を防いではいるが、
その代わりに一連の弱小の爆発を生み出すことを示唆し
ている。この連鎖反応停止理論は、本発明のようにヘッ
ドスペースの大部分を空きのまま残すことには対立して
いる。連鎖反応停止とは両立し得ないが、減衰材料と保
護されるべき外側壁及び上壁との間を実質的に連続に密
に接触させることは、端部壁及び上壁の破砕を制限する
点でまず重要であると思われる。
Secondly, the aforementioned Binder et al. Patent is:
Although the material divides the headspace chamber into a number of small cells, which prevents rapid burnout,
Instead, it suggests creating a series of smaller bursts. This chain termination theory is in opposition to leaving most of the headspace open, as in the present invention. Incompatible with chain termination, but a substantially continuous, intimate contact between the damping material and the outer and top walls to be protected limits the fracturing of the end and top walls. Seems to be important first in terms.

【0020】フォームまたはファイバ材料は減衰におい
て2つの異なる役割を果たすと考えられる。このような
材料が存在すると、(1)高圧力波の発生を妨たげ、更
に(2)合体して高圧力またはデトネーション波を形成
する二次(一次反射)波を吸収または破壊する粘性抵抗
を課する。多孔度約85〜95%の高度に多孔質の材料
は、規則的な間隔で並べられた柱状体列が相互にオフセ
ットしているまたは非整列状態にあるものとして見るこ
とができる。列の数及び密度が増大すると、衝撃波にか
かる抵抗は大きくなり、圧力波は拡散する。この結果、
壁における衝撃はより長い時間をかけて振幅は次第に小
さくなって拡散する。事象の速度を遅くすると、壁にか
かる力は、容器を折り曲げたり破壊することにより壁に
垂直に吸収される代わりに、壁の軸方向に再分配され得
る。本発明のライニング方法は、粘性抵抗を生成し、二
次波を吸収し、従って高圧力生成を防ぐことにより、爆
発を減衰するよう作用する。
The foam or fiber material is believed to play two different roles in damping. The presence of such a material creates a viscous resistance that (1) prevents the generation of high pressure waves, and (2) absorbs or destroys secondary (primary reflected) waves that coalesce to form high pressure or detonation waves. impose. A highly porous material with a porosity of about 85-95% can be seen as regularly spaced columns of columns offset or misaligned from each other. As the number and density of rows increases, the shock wave resistance increases and the pressure waves spread. As a result,
The impact on the wall spreads out over a longer period of time with progressively smaller amplitudes. With a slower rate of events, the forces exerted on the wall can be redistributed in the axial direction of the wall instead of being absorbed perpendicular to the wall by folding or breaking the container. The lining method of the present invention acts to dampen the explosion by creating viscous drag, absorbing secondary waves and thus preventing high pressure buildup.

【0021】図1及び図2を参照すると、本発明の鉛S
LI蓄電池10は、容器12及びカバー14から組み立
てられたプラスチック蓄電池ケースを含んでいる。容器
12及びカバー14は典型的には薄い射出成形ポリプロ
ピレンでできている。容器12は、間隔を置いて一体的
に成形された平行な隔壁16によって一連のセルに分割
されている。各セルは、全てが当分野においては良く知
られた方法で、セパレータによって距離を置かれた正極
プレート及び負極プレート交互の積重ね体で構成されて
いる電極エレメント18を含む。各セル内の電極エレメ
ント18は更に通常のラグ及びストラップコネクタ(図
示なし)をも含む。隣り合った電極エレメントは、伝導
性セル間コネクタ19によってセル隔壁16を貫いて直
列接続されている。蓄電池10の端部セルは、孔20a
においてカバー14を貫く外部端子への接続20を含ん
でいる。カバー14は、各セルに1つずつの一連のベン
ト/充填口22を含んでいる。充填口22はベントキャ
ップアセンブリ(図示なし)で閉じられるが、ベントキ
ャップアセンブリは固定してもよいし着脱自在であって
もよい。
Referring to FIGS. 1 and 2, the lead S of the present invention is shown.
The LI storage battery 10 includes a plastic storage battery case assembled from a container 12 and a cover 14. The container 12 and cover 14 are typically made of thin injection molded polypropylene. The container 12 is divided into a series of cells by parallel septums 16 that are spaced apart and integrally molded. Each cell comprises an electrode element 18, which is composed of alternating stacks of positive and negative plates spaced apart by separators, all in a manner well known in the art. The electrode elements 18 in each cell also include conventional lug and strap connectors (not shown). Adjacent electrode elements are connected in series through the cell partition 16 by the conductive inter-cell connector 19. The end cell of the storage battery 10 has a hole 20a.
At 20 includes a connection 20 to the external terminal through the cover 14. Cover 14 includes a series of vent / fill ports 22, one for each cell. The filling port 22 is closed by a vent cap assembly (not shown), but the vent cap assembly may be fixed or detachable.

【0022】上記構造の典型的な鉛蓄電池の組立てにお
いては、組立て済みの電極エレメント18を蓄電池のセ
ル内に入れ、隣り合った電極エレメント間のセル間接続
を隔壁16を介して行ない、更に端子を接続する。次い
でカバー14を容器12に封止する。各セルに硫酸電解
液を、電極エレメント18の頂部より僅かに高いレベル
まで充填する。次いで、正極プレート及び負極プレート
内の塩基性硫酸鉛を二酸化鉛と鉛に電気化学的に変換す
ることにより、蓄電池を形成する。前述したように、プ
レートストラップ、セル間コネクタ及び端子アセンブリ
によって占有されるスペースを除き、電極エレメント1
8の頂部の上方で且つカバー14の下面の下方にある各
セル内のヘッドスペースH(図3A及び図3B)は空き
である。
In assembling a typical lead-acid battery having the above structure, the assembled electrode elements 18 are put in the cells of the storage battery, and the inter-cell connection between adjacent electrode elements is made through the partition wall 16 and further the terminals are connected. Connect. Next, the cover 14 is sealed in the container 12. Fill each cell with sulfuric acid electrolyte to a level just above the top of the electrode element 18. Then, the basic lead sulfate in the positive electrode plate and the negative electrode plate is electrochemically converted into lead dioxide and lead to form a storage battery. As mentioned above, except for the space occupied by the plate straps, inter-cell connector and terminal assembly, the electrode element 1
The head space H (FIGS. 3A and 3B) in each cell above the top of 8 and below the lower surface of the cover 14 is empty.

【0023】このような通常の鉛蓄電池においては、セ
ル内の電気化学反応の結果として生成された水素ガス及
び酸素ガスは電極エレメント18から上向きに移動し、
火炎防止器または他のベント構造物を過ぎてカバー14
にあるベント孔22を通してガスがガス抜きされるのに
十分な正圧が確立されるまで、ヘッドスペースH内に蓄
積する。当然ならがガス混合物は高度に爆発性であり、
オープンヘッドスペース内に蓄積しているかかるガスが
発火すると、容器12及びカバー14、更にそれに接続
されている他のエレメントを容易に粉砕し得る爆発を生
じる。蓄電池を破壊する外に、破裂した蓄電池片や酸電
解液から起こり得る対人危険性も良く知られている。
In such a conventional lead-acid battery, hydrogen gas and oxygen gas produced as a result of the electrochemical reaction in the cell move upward from the electrode element 18,
Cover 14 past flame arrestor or other vent structure
The gas accumulates in the headspace H until a positive pressure is established that is sufficient to vent the gas through the vent hole 22 at. Naturally the gas mixture is highly explosive,
The ignition of such gas accumulating in the open headspace results in an explosion that can easily shatter the container 12 and the cover 14, as well as other elements connected thereto. Besides the destruction of storage batteries, the dangers to humans that can occur from ruptured storage battery pieces and acid electrolytes are also well known.

【0024】本発明によれば、ヘッドスペースHの内側
表面は爆発減衰材料26で内張りされている。図の実施
例においては、カバー14は長方形をなす爆発減衰材料
層26aで内張りされている。側壁21及び端部(短い
方の側部)壁23に沿った容器の上方端部部分には、ほ
ぼ長方形の減衰材料片26bが接着されている。各材料
片26bは隣り合う隔壁16または端部壁23の間に伸
び、セルエレメント18の上方の対応側壁21の露出部
分を、おおよそ容器リム25のレベルまで覆っている。
1対の端部材料片26cは端部壁23の露出部分を同様
に内張りしている。ヘッドスペースH内の全ての露出内
壁表面を完全に覆うことが好ましい。例えば材料片26
b、26cは省略して層26aのみを使用すると、爆発
の際にカバーは無傷のままであるが、容器10の側壁及
び端部壁は破裂することが多い。
According to the invention, the inner surface of the headspace H is lined with an explosive damping material 26. In the illustrated embodiment, the cover 14 is lined with a layer of explosive damping material 26a that is rectangular in shape. A substantially rectangular piece of damping material 26b is adhered to the upper end portion of the container along the side wall 21 and the end (shorter side) wall 23. Each piece of material 26b extends between adjacent partitions 16 or end walls 23 and covers the exposed portion of the corresponding side wall 21 above the cell element 18 to approximately the level of the container rim 25.
A pair of end material pieces 26c likewise line the exposed portion of the end wall 23. It is preferable to completely cover all exposed inner wall surfaces in the head space H. For example, a piece of material 26
If b and 26c are omitted and only layer 26a is used, the cover will remain intact in the event of an explosion, but the side walls and end walls of container 10 will often rupture.

【0025】図の実施例においては、材料26は、約
0.25〜1.5インチ、好ましくは0.5〜1.0イ
ンチの厚さを有するポリプロピレンファイババットでで
きている。上記厚さは、現在の自動車鉛蓄電池用途にお
いて好ましい。他のタイプ及びサイズの蓄電池において
は、厚さを変えることもできる。また前述のBinde
rらの特許の充填ヘッドスペースにおけるように電解液
の流出及びガス管理が問題となるまでヘッドスペースを
充填することなしに、ヘッドスペースH内の容器及びカ
バー14の内側表面に十分な保護を与えるためには、上
記厚さの範囲は通常はポリプロピレン及び後述する他の
材料にとって好ましい。
In the illustrated embodiment, the material 26 is a polypropylene fiber batt having a thickness of about 0.25 to 1.5 inches, preferably 0.5 to 1.0 inches. The above thickness is preferred in current automotive lead acid battery applications. For other types and sizes of batteries, the thickness can be varied. In addition, the above-mentioned Binde
Provide sufficient protection to the container in the headspace H and the inner surface of the cover 14 without filling the headspace until electrolyte outflow and gas management are of concern as in the filling headspace of the r. et al. patent. To that end, the above thickness ranges are usually preferred for polypropylene and other materials described below.

【0026】本発明の減衰材料26は、蓄電池使用の際
に典型的に持ち上がる条件下、即ち−30℃〜60℃の
温度で電解液に耐性であり、且つ蓄電池ヘッドスペース
内で繰り返し発火が起こった後でさえその構造的保全性
を維持するべきである。更に減衰材料26は、鉛蓄電池
に使用するのであれば耐硫酸性であるべきであり、ま
た、圧縮歪の後にその元の形状にもどるのに十分に弾性
であるべきである。一般に、減衰材料は爆発を減衰し得
るべきであるが、セル内の溶解または他の劣化に対して
適当な化学的安定性を有するべきである。
The damping material 26 of the present invention is resistant to the electrolyte under the conditions typically encountered when using batteries, ie temperatures of -30 ° C to 60 ° C, and causes repeated ignitions in the battery headspace. Should maintain its structural integrity even after Further, the damping material 26 should be sulfuric acid resistant for use in lead acid batteries and should be sufficiently elastic to return to its original shape after compression strain. Generally, the dampening material should be capable of dampening explosions, but should have adequate chemical stability against dissolution or other degradation in the cell.

【0027】上記目的のために、減衰材料26は、ポリ
アルキレン、特にポリプロピレン及び架橋ポリエチレン
製の連続気泡ファイバもしくはロフテッドファイバ(l
ofted fibres)またはガラスファイバから
なるのが好ましい。ニードル穿孔ポリプロピレンファイ
バ(必要ならば洗浄して潤滑剤を除去したもの)、溶融
吹込み(melt−blown)ポリプロピレンファイ
バ及びポリプロピレンフォームが最も好ましい。ファイ
バ状ポリプロピレンは、酸及びアルカリの両方の広範な
満液蓄電池系に特によく適している。ポリプロピレンは
安定であり、鉛蓄電池に使用される硫酸水溶液に実質的
に不溶性である。典型的には水酸化カリウム水溶液電解
液を使用する満液アルカリ系においては、ポリプロピレ
ンは劣化に耐性を示す。従って、種々の気泡及びファイ
バプラスチックが鉛蓄電池における爆発減衰材料として
使用するのに適しているが、有効性、コスト及び安定性
を考慮すると、ポリプロピレンが酸及びアルカリ系に使
用するのに最適である。
To this end, the damping material 26 is an open-cell or lofted fiber (l) made of polyalkylene, especially polypropylene and cross-linked polyethylene.
It is preferably composed of ofged fibers or glass fibers. Most preferred are needle-punched polypropylene fibers (cleaned and lubricant removed if necessary), melt-blown polypropylene fibers and polypropylene foam. Fibrous polypropylene is particularly well suited for a wide range of both acid and alkaline full battery systems. Polypropylene is stable and is substantially insoluble in the aqueous sulfuric acid solution used in lead acid batteries. In a filled alkaline system, which typically uses aqueous potassium hydroxide electrolyte, polypropylene is resistant to degradation. Therefore, while various air bubbles and fiber plastics are suitable for use as explosion-damping materials in lead-acid batteries, polypropylene is the best choice for use in acid and alkaline systems given their effectiveness, cost and stability. .

【0028】ポリプロピレンに代えて、ガラスファイバ
及び連続気泡ポリウレタンフォームのような他の材料を
爆発減衰材料26として使用することもできる。ポリエ
チレンを使用することもできるが、これは、ヘッドスペ
ース環境の高温中ではうまく作用しない。
Instead of polypropylene, other materials such as glass fiber and open cell polyurethane foam may be used as the explosion dampening material 26. Polyethylene can also be used, but it does not work well in the high temperatures of the headspace environment.

【0029】減衰材料26は、通常使用の際にはファイ
バ1g当たり約0.1〜約5ml、最も好ましくは1〜
4mlの電解液を吸収及び保持するのが好ましい。吸収
される電解液の量が後者の範囲内にあると、減衰材料は
繰り返して起こる発火に耐え得る。乾燥状態、即ち揮発
性液体電解液が約0.1ml/gより少ない状態では、
減衰材料は1または2回の発火にしか耐え得ない。
The damping material 26 is typically used in an amount of from about 0.1 to about 5 ml per gram of fiber, most preferably from 1 to about 5 ml.
It is preferred to absorb and retain 4 ml of electrolyte. If the amount of electrolyte absorbed is in the latter range, the damping material can withstand repeated ignitions. In the dry state, that is, when the volatile liquid electrolyte is less than about 0.1 ml / g,
The damping material can only withstand one or two ignitions.

【0030】減衰材料のファイバの繊度は、それが保持
する電解液の量に影響する。特に材料26は、第1の微
細ファイバと第2の粗(重い)ファイバの混合物からな
るのが好ましい。第1のファイバは、約5〜約40デニ
ールの繊度を有し、第2のファイバは約30〜約120
デニールの繊度を有するのが好ましい。デニールの組み
合わせは、15/30、20/40、25/50、15
/60、20/80が代表的である。好ましいファイバ
寸法の範囲は、微細ファイバに対しては10〜30デニ
ール、特に10〜20デニール、重いファイバに対して
は30〜100デニール、特に40〜80デニールであ
る。或いは、材料26は、約30〜40デニールの均一
の繊度を有するファイバで製造することもできる。
The fineness of a fiber of damping material affects the amount of electrolyte it holds. In particular, the material 26 preferably comprises a mixture of a first fine fiber and a second coarse (heavy) fiber. The first fiber has a fineness of about 5 to about 40 denier, and the second fiber is about 30 to about 120.
It preferably has a fineness of denier. Denier combinations are 15/30, 20/40, 25/50, 15
/ 60 and 20/80 are typical. The preferred fiber size range is 10 to 30 denier for fine fibers, especially 10 to 20 denier, and 30 to 100 denier for heavy fibers, especially 40 to 80 denier. Alternatively, the material 26 can be made of fibers having a uniform fineness of about 30-40 denier.

【0031】重いファイバ及び微細ファイバは、材料2
6を形成するために相互に実質的に均一に散在している
のが好ましい。微細ファイバによって爆発減衰が増強さ
れ、重いファイバによって電解液の排出が可能となる
が、材料26が、ベント/充填口22の開放端部を覆わ
ないならば、後者の重要性は小さくなる。減衰材料は通
常、10〜90重量%の重いファイバと10〜90重量
%の微細ファイバとからなる。おおよそ同量の混合物、
即ち40〜60重量%の重いファイバと40〜60重量
%の軽ファイバとの混合物が最も好ましい。減衰材料の
密度は通常、約0.5インチの均一の厚さに対して10
〜20オンス/平方ヤード内にある。
Heavy fibers and fine fibers are made of material 2
Preferably, they are substantially evenly interspersed with each other to form 6. The fine fibers enhance explosive damping and the heavy fibers allow for electrolyte drainage, but if the material 26 does not cover the open end of the vent / fill port 22, the latter becomes less important. The damping material typically consists of 10-90% by weight heavy fiber and 10-90% by weight fine fiber. About the same amount of mixture,
Thus, a mixture of 40-60 wt% heavy fiber and 40-60 wt% light fiber is most preferred. The density of the damping material is typically 10 for a uniform thickness of about 0.5 inch.
Within ~ 20 oz / square yard.

【0032】蓄電池10において、1つのセル内のヘッ
ドスペースHは約1.5×1.5×6.5インチまたは
約14.6インチの立方体である。材料26によって占
められるヘッドスペースの容積(多孔度は考慮しない)
は、この全体の10%〜70%、特に20〜60%、最
も好ましくは25〜50%である。ヘッドスペースの未
充填内部空間によって、従来の減衰態様によって惹起さ
れる前述の問題は削減または解消される。
In the storage battery 10, the head space H in one cell is a cube of about 1.5 × 1.5 × 6.5 inches or about 14.6 inches. Headspace volume occupied by material 26 (porosity not considered)
Is 10% to 70%, especially 20 to 60%, most preferably 25 to 50% of this total. The unfilled interior space of the headspace reduces or eliminates the aforementioned problems caused by conventional damping aspects.

【0033】減衰材料26は、ヘッドスペースHの内部
表面に接着されているのが好ましい。材料片26b、2
6cは通常、適当に寸法決めされていれば接着せずとも
適所に残留するが、組立てまたは使用の際に、材料片2
6b、26cは容器の壁から引き離される傾向がある。
これが起こった場合、壁の未被覆の部分は爆発の際に破
裂し易い。従って材料片26b、26cは、熱接着、超
音波振動溶接、接着剤などの任意の適当な手段によって
固定することができる。
The damping material 26 is preferably adhered to the inner surface of the headspace H. Material pieces 26b, 2
6c usually remains in place without gluing if properly dimensioned, but when assembled or used, the strips of material 2
6b, 26c tend to pull away from the container wall.
If this happens, the uncoated part of the wall is prone to rupture during an explosion. Accordingly, the pieces of material 26b, 26c can be secured by any suitable means such as thermal bonding, ultrasonic vibration welding, adhesives and the like.

【0034】層26aは同様にカバー14の内側表面に
固定される。図2、図3a及び3bを参照すると、カバ
ー14の内側表面が壁21、23及び隔壁16の上方端
部に接着されるように、カバー14は容器10上に適合
している。この構造を有する蓄電池においては、層26
aはカバー14に、幅狭の外側周縁ゾーン27と、隔壁
16に関して整列する一連の幅方向横木28とに沿って
選択的に接着することにより固定されるのが好ましい。
このように予め接着された層26aは、図3Aに示すよ
うにポリプロピレンファイバを圧縮している。カバー1
4を、通常の組立て手順におけるように容器10上方に
置き、次いで容器10にリム25及び隔壁16の上方端
部のところで接着する。このようにして、領域27、2
8内にあるファイバ材料が容器及びカバーのプラスチッ
クと融着すると、層26aは、各セルにあるヘッドスペ
ースの頂部を内張りする一連の細長い枕状体29とな
る。
Layer 26a is similarly secured to the inner surface of cover 14. 2, 3a and 3b, the cover 14 is fitted onto the container 10 such that the inner surface of the cover 14 is adhered to the walls 21, 23 and the upper end of the partition 16. In the storage battery having this structure, the layer 26
The a is preferably secured to the cover 14 by selective gluing along a narrow outer perimeter zone 27 and a series of transverse crossbars 28 aligned with respect to the septum 16.
The thus pre-bonded layer 26a compresses polypropylene fibers as shown in FIG. 3A. Cover 1
4 is placed above the container 10 as in the normal assembly procedure and then glued to the container 10 at the rim 25 and the upper end of the septum 16. In this way, the areas 27, 2
When the fiber material within 8 fuses with the plastic of the container and cover, layer 26a becomes a series of elongated pillows 29 lining the top of the headspace in each cell.

【0035】図4は、別個の材料片26a〜26cの代
わりに使用し得る減衰材料26でできたブランク30を
示す。ブランク30は、各側部に6つの側部フラップ3
2を与えるように間隔を置かれた位置で幅方向に切断さ
れている。同様に端部フラップ31を与えるように隅は
切欠されており、端子ポスト及びベント/充填口のため
に、孔34及び36が備えられている。フラップ31、
32の折り畳みを容易にするために、折り目またはパー
ホーレーション33を設けることができる。蓄電池を組
み立てるとき、フラップ31、32は個々のセル内に側
壁及び端部壁を覆うように曲げ込み、必要によってはそ
こに接着する。次いでカバー14を適所に置き、蓄電池
を前述のように完成させる。
FIG. 4 shows a blank 30 made of damping material 26 which can be used in place of the separate pieces of material 26a-26c. The blank 30 has six side flaps 3 on each side.
It is cut in the width direction at positions spaced so as to give 2. Similarly, the corners are notched to provide the end flaps 31 and holes 34 and 36 are provided for the terminal posts and vent / fill ports. Flap 31,
Folds or perforations 33 can be provided to facilitate folding of 32. When assembling the accumulator, the flaps 31, 32 are bent into the individual cells so as to cover the side walls and the end walls and are glued thereto if necessary. The cover 14 is then put in place and the storage battery is completed as described above.

【0036】損傷の削減における減衰材料26の役割を
示すために、厚さ1/4インチのポリウレタン連続気泡
フォーム(65ppi)シート26’を折り畳み、フォ
ームの折り畳み部分が図5に示すように蓄電池のカバー
に当接するように、蓄電池の各セルのヘッドスペース内
に押し入れた。使用したフォームの量(160cc)は
ヘッドスペース(310cc)を満たすものではなかっ
た。前述の爆発減衰理論に基づけば、ヘッドスペースの
約50%しか充填されていない時は、保護はわずかしか
または全く期待されなかった。未保護の端部壁は破裂す
ること、生成された圧力が高すぎて蓄電池内に保有され
ないこと、及び、複数の爆発によってフォームの表面が
広域に溶融及び燃焼する結果となることが推定されてい
た。電解液レベルを通常レベル、プレートより約0.5
インチ上のレベル、またはプレートをカバーするのにか
ろじて十分なレベルとし、結果を下記の表1にまとめて
示す。
To show the role of the dampening material 26 in reducing damage, a 1/4 inch thick polyurethane open cell foam (65 ppi) sheet 26 'is folded so that the folded portion of the foam is as shown in FIG. It was pushed into the headspace of each cell of the storage battery so that it abuts the cover. The amount of foam used (160 cc) did not fill the headspace (310 cc). Based on the explosive damping theory described above, little or no protection was expected when only about 50% of the headspace was filled. It is presumed that the unprotected end wall bursts, the pressure created is too high to be retained in the battery, and that multiple explosions result in extensive melting and burning of the foam surface. It was Normal electrolyte level, about 0.5 from plate
The results are summarized in Table 1 below, with levels on the inches or just enough to cover the plate.

【0037】[0037]

【表1】 驚くべきことに、上記結果は、蓄電池内に選択的に配置
された比較的少量の減衰材料のみを用いてさえ著しい保
護が得られることを示している。更なる試験から、1/
8インチの厚さ及び55%の充填率で爆発強度が50〜
67%だけ低下されること、及び、被覆されていない領
域(特に側壁)が爆発の際には破裂を被ることが判っ
た。
[Table 1] Surprisingly, the above results show that significant protection is obtained even with only a relatively small amount of damping material selectively placed in the battery. From further testing, 1 /
Explosion strength of 50 ~ with a thickness of 8 inches and a filling rate of 55%
It was found to be reduced by 67% and that the uncoated areas (especially the sidewalls) suffered a rupture in the event of an explosion.

【0038】第2シリーズの試験は、衝撃緩和材をカバ
ーに加えることにより本発明の爆発減衰が更に向上され
得ることを示した。ポリプロピレンの蓄電池容器及びカ
バーに有効な衝撃緩和材としては、ゴム及びポリウレタ
ンを挙げることができる。これらの実施例において、カ
バーはポリウレタン及びRAO−61の50/50混合
物であった。サンプル1〜4においては、厚さ0.5イ
ンチのニードル穿孔ポリウレタン片(15/60デニー
ルファイバの50/50混合物)を、図1に示したよう
にプレートより上にあるカバー及び容器の側壁内側に固
定した。サンプル5〜7においては、カバーの内側表面
のみを被覆し、側壁を保護するための挿入体は除外し
た。更に、これら3つのサンプルにおける容器は、ポリ
ウレタン及びRAO−61の75/25混合物であっ
た。比較例8〜13は、Binderらの米国特許第
4,751,154号の方法に従って蓄電池のヘッドス
ペースに1セル当たり14gの同じニードル穿孔ポリウ
レタン(15/60デニール)を充填することにより製
造した。結果は下記の通りである。
A second series of tests have shown that the blast damping of the present invention can be further improved by adding impact modifiers to the cover. Rubber and polyurethane can be cited as examples of the impact absorbing material effective for the polypropylene storage battery container and the cover. In these examples, the cover was a 50/50 mixture of polyurethane and RAO-61. In Samples 1-4, 0.5 inch thick needle-punched polyurethane strips (50/50 blend of 15/60 denier fibers) were placed inside the side walls of the cover and container above the plate as shown in FIG. Fixed to. In Samples 5-7, only the inner surface of the cover was coated and the insert to protect the sidewalls was omitted. In addition, the container in these three samples was a 75/25 mixture of polyurethane and RAO-61. Comparative Examples 8-13 were prepared by filling the headspace of a storage battery with 14 g of the same needle-punched polyurethane (15/60 denier) per cell according to the method of US Pat. No. 4,751,154 to Binder et al. The results are as follows.

【0039】[0039]

【表2】 上記結果は、カバーの衝撃を緩和すると、本発明の方法
によって付与される保護は、ヘッドスペースを完全に充
填することが必要な従来の方法に匹敵し得ることを示し
た。
[Table 2] The above results showed that, with the impact of the cover mitigated, the protection afforded by the method of the present invention is comparable to conventional methods that require complete headspace filling.

【0040】本発明によれば、通常ヘッドスペース動作
への干渉が小さいので他の利益がもたらされる。例え
ば、セル構造体はぎっしり詰め込まれていないので、傾
き、酸の充満及び過充電を容認する適当なスペースが存
在する。蓄電池の性能は減衰材料の存在によって影響さ
れることはない。製造及び組立ては単純化され、より少
ない材料を使用することで経済性が増強される。
The present invention provides other benefits because it typically has less interference with headspace operation. For example, since the cell structure is not tightly packed, there is adequate space to allow for tilt, acid fill and overcharge. Battery performance is not affected by the presence of the damping material. Manufacturing and assembly are simplified and the economy is increased by using less material.

【0041】本明細書に記載の減衰材料は、酸でもアル
カリでも満液電解液系を有する蓄電池における使用につ
いて記載した。例としてはニッケル−亜鉛、鉛−酸、ニ
ッケル−カドミウム、及び水素−ニッケル蓄電池を挙げ
ることができる。しかしながら、種々の蓄電池は、固定
ゲル電解液または所謂“スターブド(starve
d)”電解液系を用いて動作する。かかる蓄電池を形成
するときや、不注意なまたは誤使用による過充電のよう
な異常な使用環境においては、水素及び酸素ガスが発生
され得る。ゲル化酸電解液を使用する蓄電池において
は、酸素の再結合は典型的には真の再結合系よりも緩慢
であり、水素は、開回路条件下でさえもより急速に生成
される。従って、本発明の爆発減衰系は非満液系におい
ても有効である。
The damping material described herein has been described for use in batteries having a full electrolyte system, either acid or alkaline. Examples include nickel-zinc, lead-acid, nickel-cadmium, and hydrogen-nickel storage batteries. However, various accumulators have fixed gel electrolytes or so-called "starved" electrolytes.
d) "Operates with an electrolyte system. Hydrogen and oxygen gases can be generated when forming such batteries and in abnormal operating environments such as overcharging due to inadvertent or misuse. In batteries using acid electrolytes, oxygen recombination is typically slower than true recombination systems, and hydrogen is produced more rapidly even under open circuit conditions. The explosion damping system of the invention is also effective in a non-full liquid system.

【0042】本発明の減衰材料は、1990年10月1
6日出願の通常譲渡米国特許第4,963,444号に
記載の静水圧電解液ポンプ(hydrostatic
electrolyte pump)を備えて提供され
る蓄電池に使用することもでき、前記特許の全開示内容
は参照により本明細書の一部を構成するものとする。充
填されたヘッドスペースは静水ポンプの有効性を小さく
する。本発明の蓄電池は電気駆動自動車に特に有効であ
る。多くの電気自動車は多数の蓄電池を必要とするよう
設計されており、爆発の危険性を増大している。特定の
蓄電池用途においては、蓄電池の所定の領域内には連続
気泡フォームを使用して他の領域内には独立気泡フォー
ムを使用することが望ましくなり得る。
The damping material of the present invention was developed on October 1, 1990.
Ordinary transfer of 6-day application Hydrostatic electrolyte pump (hydrostatic) described in US Pat. No. 4,963,444.
It can also be used in a storage battery provided with an electrolyte pump), the entire disclosure of said patent being hereby incorporated by reference. The filled headspace reduces the effectiveness of the hydrostatic pump. The storage battery of the present invention is particularly effective for electric drive vehicles. Many electric vehicles are designed to require a large number of batteries, increasing the risk of explosion. In certain battery applications, it may be desirable to use open cell foam in certain areas of the battery and closed cell foam in other areas.

【0043】本発明の幾つかの実施例を本明細書に記載
したが、かかる記述及び図面は説明のためのものであ
り、本発明は請求の範囲によってのみ制限される。
While some embodiments of the present invention have been described herein, such description and drawings are for purposes of illustration and the invention is limited only by the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】カバーを取り外した状態にある本発明の蓄電池
の平面図である。
FIG. 1 is a plan view of the storage battery of the present invention with a cover removed.

【図2】図1に示した蓄電池上に適合する本発明のカバ
ーの底面図である。
2 is a bottom view of a cover of the present invention that fits on the storage battery shown in FIG. 1. FIG.

【図3A】図1の蓄電池に組み込む前の、図2の線分3
−3に沿った長さ方向断面図である。
3A is a line segment 3 of FIG. 2 before being incorporated into the storage battery of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view taken along line -3.

【図3B】図1の蓄電池に組み込んだ後の、図2の線分
3−3に沿った長さ方向断面図である。
3B is a longitudinal cross-sectional view taken along the line segment 3-3 of FIG. 2 after being incorporated into the storage battery of FIG.

【図4】本発明による爆発減衰材料できた挿入体の平面
図である。
FIG. 4 is a plan view of an insert made of an explosion-damping material according to the present invention.

【図5】本発明の別の挿入体を充填された蓄電池のヘッ
ドスペースの部分断面図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the headspace of a storage battery filled with another insert of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 鉛蓄電池、 12 容器、 14 カバー、 16 隔壁、 18 電極エレメント、 26a,26b,26c 爆発減衰材料。 10 Lead acid battery, 12 container, 14 cover, 16 partition wall, 18 electrode element, 26a, 26b, 26c Explosion damping material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチヤード・アール・ダブリユ・ビンダー アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53051、 メノモニー・フオールズ、タマラツク・ト レイル・エヌ・7918・ダブリユ・164 (72)発明者 ダニエル・ジエイ・カンテイロン アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53089、 サセツクス、マイカ・ロード・エヌ・73・ ダブリユ・24881 (72)発明者 アレン・シー・チヤツプマン アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53224、 ミルウオーキ、ノース・ワンハンドレツ ド・アンド・シツクスス・ストリート・ 8231 (72)発明者 ガイ・デイー・マクドナルド アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53211、 シヨアウツド、ノース・マールボロウ・ド ライブ・4354 (72)発明者 ブライアン・エル・マツキニー アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53211、 シヨアウツド、ノース・ウツドバーン・ 4312 (72)発明者 ジヨン・ニユーマン アメリカ合衆国、カリフオルニア・94708、 ケニントン、ヨーク・アベニユー・114 (72)発明者 リチヤード・シー・ストーン アメリカ合衆国、ウイスコンシン・53224、 ミルウオーキ、ウエスト・ワバツシユ・ 10603 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Lichyard Earl D'Abriille Binder United States, Wisconsin 53051, Menomonie Foalls, Tamaratsk Trail N 7918 D'Abriille 164 (72) Inventor Daniel Jeiei Canteillon United States, Wisconsin 53089, Sassex, Mica Road N 73 Dubrille 24881 (72) Inventor Allen Sea Cheapman United States, Wisconsin 53224, Milwaukee, North One Handled and Sixth Streets 8231 (72) Inventor Guy D. McDonald, Wisconsin 53211, United States, Schioautud, North Marl Borrow Drive 4354 (72) Inventor Brian El Matsukiny Wisconsin 53211 United States, Wisconsin 53211, Schyoautud, North Utdburn 4312 (72) Inventor Zyon Newman United States, California 94708, Kennington, York Avenyu 114 (72) Inventor Lichyard Sea Stone, Wisconsin 53224, Milwalk, West Wabatushyu 10603, USA

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上壁、底壁及び側壁を含むケースと、 前記ケース内に配置されている複数の電極エレメント
と、 前記ケース内で前記電極と接触している電解液と、 前記ケース内での電気化学反応により生成されるガスを
ガス抜きするためのベントと、 前記電極エレメント上方の前記ケースのヘッドスペース
内に配置された多孔質爆発減衰材料であって、前記ケー
ス内での前記ガスの発火から生じる圧力増大を制限する
のに有効である材料とを含む蓄電池であって、前記材料
が、前記ケースの上壁の内側表面上と、前記電極エレメ
ントと前記上壁との間の前記各側壁の上方端部の内側表
面上とにライニングを形成しており、前記ヘッドスペー
スの残り部分が実質的に空きのままである蓄電池。
1. A case including an upper wall, a bottom wall and a side wall, a plurality of electrode elements arranged in the case, an electrolytic solution in contact with the electrodes in the case, and in the case A vent for degassing the gas produced by the electrochemical reaction of, and a porous explosive damping material arranged in the headspace of the case above the electrode element, the venting of the gas in the case A storage battery comprising a material effective to limit pressure build-up resulting from ignition, the material comprising: each of said material on an inner surface of an upper wall of said case and between said electrode element and said upper wall. A storage battery having a lining formed on the inner surface of the upper end of the side wall such that the remainder of the headspace remains substantially empty.
【請求項2】 前記減衰材料がファイババットを含む請
求項1に記載の蓄電池。
2. The accumulator of claim 1, wherein the damping material comprises a fiber bat.
【請求項3】 前記ファイバがポリプロピレンでできて
いる請求項2に記載の蓄電池。
3. The storage battery according to claim 2, wherein the fiber is made of polypropylene.
【請求項4】 前記蓄電池が鉛蓄電池である請求項1に
記載の蓄電池。
4. The storage battery according to claim 1, wherein the storage battery is a lead storage battery.
【請求項5】 更に、前記減衰材料を前記上壁及び側壁
に接着するための手段を含んでいる請求項1に記載の蓄
電池。
5. The storage battery of claim 1, further comprising means for adhering the damping material to the top and side walls.
【請求項6】 前記減衰材料が、0.25〜1.5イン
チの厚さを有しており且つ前記ヘッドスペースの10〜
70%を占めており、従って前記ヘッドスペースの30
〜90%は前記材料を含まない請求項1に記載の蓄電
池。
6. The damping material has a thickness of 0.25 to 1.5 inches and 10 to 10 of the headspace.
Occupies 70%, and therefore 30% of the headspace
The storage battery according to claim 1, wherein ˜90% does not include the material.
【請求項7】 前記減衰材料が、0.5〜1インチの厚
さを有しており且つ前記ヘッドスペースの20〜60%
を占めており、従って前記ヘッドスペースの40〜80
%は前記材料を含まない請求項1に記載の蓄電池。
7. The damping material has a thickness of 0.5-1 inch and 20-60% of the headspace.
Occupying 40-80% of the headspace
The storage battery according to claim 1, wherein% does not include the material.
【請求項8】 ケースと、前記ケースの開放上方端部上
に適合するカバーとを含む実質的に密閉のケースを有す
るタイプの蓄電池に、爆発減衰材料のライニングを導入
する方法であって、前記カバーが、前記ケースの上壁を
形成する内側表面を有しており、前記ケースが、底壁
と、側壁と、一連のセルを規定するように間隔を置いて
設置されている一連の内部隔壁と、前記セル内に設置さ
れた電極エレメント及び電解液と、前記電極エレメント
と前記カバーとの間のヘッドスペースと、1対の外部端
子とを含んでおり、 爆発減衰材料の層を前記カバーの内側表面に固定し、 爆発減衰材料片を各側壁の、前記電極エレメント上方の
隣り合ったセル隔壁にまたがる位置に固定し、 前記ヘッドスペースが前記爆発減衰材料で内張りされる
ように、前記カバーを前記ケースに固定することを含む
方法。
8. A method of introducing a lining of explosion-damping material into a storage battery of the type having a substantially closed case including a case and a cover fitted over an open upper end of the case, said method comprising: The cover has an inner surface forming a top wall of the case, the case having a bottom wall, a side wall, and a series of internal partition walls spaced to define a series of cells. A head space between the electrode element and the cover, and a pair of external terminals, and a layer of explosive damping material on the cover. Fixed to the inner surface, a piece of explosion-damping material fixed on each side wall, over the adjacent cell partition above the electrode element, such that the headspace is lined with the explosion-damping material. A method comprising fixing a cover to the case.
【請求項9】 前記材料がポリプロピレンファイバでで
きている請求項8に記載の方法。
9. The method of claim 8, wherein the material is polypropylene fiber.
【請求項10】 前記材料層を固定するステップが更
に、該層を前記内側表面に、その外側周縁及び所定の間
隔で設けられた一連の横木に沿って接着することを含
み、前記カバーを固定するステップが更に、前記内側表
面及び前記爆発減衰材料層を、前記各隔壁の上方端部に
は前記横木に沿って、また前記各隔壁の上方端部には前
記外側周縁に沿って接着することを含む請求項8に記載
の方法。
10. The step of securing the layer of material further comprises adhering the layer to the inner surface along its outer periphery and a series of spaced stiles to secure the cover. Further adhering the inner surface and the layer of explosive damping material to the upper end of each partition along the cross bar and to the upper end of each partition along the outer periphery. 9. The method of claim 8 including.
JP4259089A 1992-09-02 1992-09-02 Explosion damping system and method to incorporate said system into storage battery Pending JPH06111798A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4259089A JPH06111798A (en) 1992-09-02 1992-09-02 Explosion damping system and method to incorporate said system into storage battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4259089A JPH06111798A (en) 1992-09-02 1992-09-02 Explosion damping system and method to incorporate said system into storage battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06111798A true JPH06111798A (en) 1994-04-22

Family

ID=17329166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4259089A Pending JPH06111798A (en) 1992-09-02 1992-09-02 Explosion damping system and method to incorporate said system into storage battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06111798A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018013531A (en) * 2016-07-19 2018-01-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Explosion proof camera
WO2019166336A1 (en) * 2018-02-27 2019-09-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Protection device for a motor vehicle battery housing, traction battery and motor vehicle
CN113302774A (en) * 2019-01-25 2021-08-24 三洋电机株式会社 Battery pack

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018013531A (en) * 2016-07-19 2018-01-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Explosion proof camera
WO2019166336A1 (en) * 2018-02-27 2019-09-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Protection device for a motor vehicle battery housing, traction battery and motor vehicle
CN113302774A (en) * 2019-01-25 2021-08-24 三洋电机株式会社 Battery pack
CN113302774B (en) * 2019-01-25 2024-03-29 松下新能源株式会社 Battery pack

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5173374A (en) Explosion attenuation system and method for assembly in battery
US4751154A (en) Battery explosion attenuation material and method
EP3039731B1 (en) Portable electrical energy storage device
CN108028334B (en) Battery pack including fire extinguishing apparatus and control method using the same
JP4907362B2 (en) Medium or large battery pack with safety device
CN111670509A (en) Lithium ion battery with modular bus bar assembly
EP2077592A1 (en) Battery pack and battery-mounted device
US5780180A (en) Sealed alkaline storage battery
US5178973A (en) Battery having improved explosion attenuation material
KR100313119B1 (en) Electrode assembly used in secondary battery
EP3262705B1 (en) Portable electrical energy storage device with in-situ formable fluid channels
US4751155A (en) Method and apparatus for the preparation and installation of battery explosion attenuation material
US20230061760A1 (en) Battery, apparatus, and preparation method and preparation apparatus of battery
US20230231263A1 (en) Battery, apparatus, and preparation method and preparation apparatus of battery
KR100904374B1 (en) Battery Cartridge Having Venting Jig
KR20210049079A (en) Battery module, battery pack comprising the battery module and vehicle comprising the battery pack
US4859546A (en) Battery explosion attenuation material and method
JPH06111798A (en) Explosion damping system and method to incorporate said system into storage battery
US20230268608A1 (en) Battery cell, battery, and electric apparatus
US20230344059A1 (en) Battery, electric device, and method and device for manufacturing battery
US5045085A (en) Battery explosion attenuation material and method
EP4064435A1 (en) Battery, device, and preparation method and preparation device for battery
KR102660873B1 (en) Battery pack with improved safety
KR102658211B1 (en) Battery module with reinforced safety
CN220341484U (en) Battery monomer, battery package and power consumption device