用于保護(hù)排放閥的設(shè)備、支撐元件、蓄電池電芯及蓄電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種設(shè)備(10)，用于保護(hù)設(shè)置在蓄電池電芯(1)的殼體(2)內(nèi)的排放口(6)處的、具有能夠不可逆地變形的爆裂盤片或者能夠可逆地變形的爆裂膜片(7)的排放閥(8)不受外部的機(jī)械的力影響。為了在最大程度上保護(hù)蓄電池電芯(1)的排放閥(8)不被外部的機(jī)械的力影響損壞并由此提高不使液體、蒸汽和氣體通過(guò)關(guān)閉的排放閥(8)從蓄電池電芯(1)流出的保護(hù)，本發(fā)明建議，設(shè)備(10)具有至少一個(gè)可設(shè)置在爆裂盤片或者爆裂膜片(7)的朝向蓄電池電芯(1)的殼體(2)的內(nèi)部的側(cè)面上的形狀穩(wěn)定的支撐隔片(11)。
【專利說(shuō)明】用于保護(hù)排放閥的設(shè)備、支撐元件、蓄電池電芯及蓄電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于保護(hù)排放閥的設(shè)備、支撐元件、蓄電池電芯及蓄電池。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車中，特別是電動(dòng)車輛、插入式混合驅(qū)動(dòng)車輛和混合驅(qū)動(dòng)車輛中，使用模塊式構(gòu)造的蓄電池，以便利用該蓄電池通過(guò)車輛側(cè)的高壓驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)向機(jī)動(dòng)車的電力驅(qū)動(dòng)裝置供給電能。蓄電池模塊通常具有多個(gè)蓄電池電芯，它們能夠串聯(lián)或者并聯(lián)。
[0003]在出現(xiàn):例如由蓄電池電芯的電氣過(guò)載引起的電氣的不當(dāng)應(yīng)用時(shí)；例如通過(guò)在蓄電池電芯的殼體上施加外部的機(jī)械的力影響引起的機(jī)械的不當(dāng)應(yīng)用時(shí)；例如通過(guò)在蓄電池電芯上的外部的熱作用引起的熱的不當(dāng)應(yīng)用時(shí)；或者例如通過(guò)與金屬物體的接觸引起的無(wú)意的內(nèi)部或者外部短路時(shí)，蓄電池電芯或多或少會(huì)強(qiáng)烈變熱。為能夠平衡由此在蓄電池電芯的殼體內(nèi)產(chǎn)生的壓力升高(其在極端的情況下能夠?qū)е滦铍姵仉娦颈?，蓄電池電芯的殼體通常具有排放口，在該排放口處設(shè)置對(duì)壓力有反應(yīng)的排放閥，該排放閥在過(guò)壓出現(xiàn)時(shí)在蓄電池電芯的殼體內(nèi)以規(guī)定的量級(jí)打開(kāi)。
[0004]在排放閥打開(kāi)時(shí)從蓄電池電芯的殼體內(nèi)流出的液體、蒸汽或者氣體可能包含未分解的電解液成分，例如碳酸二甲酯(DMC)或者碳酸乙烯酯(EC)，或者還有可燃的分解產(chǎn)物，例如一氧化碳(CO)、氫(H2)或者甲烷(CH4)。此外在液體、蒸汽或者氣體中可能包含在殼體內(nèi)存在的導(dǎo)電鹽的分解產(chǎn)物，例如氟化氫(HF)或者含磷的化合物、例如三氟氧化磷(POF3)。
[0005]為了能夠在排放閥打開(kāi)時(shí)從蓄電池中導(dǎo)出從蓄電池的蓄電池電芯中流出的液體、蒸汽或者氣體，使蓄電池電芯與蓄電池的排放系統(tǒng)連接，后者例如可以具有塑料管或者軟管。相對(duì)于外部的周圍環(huán)境，該排放系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)壓力敏感的閥封閉。
[0006]為了防止液體、蒸汽或者氣體從蓄電池電芯的殼體中不受控制地流出，需要在蓄電池電芯的殼體上設(shè)置的排放閥保持運(yùn)轉(zhuǎn)，特別需要該排放閥在其排放口關(guān)閉的關(guān)閉位置完全阻止液體、蒸汽或者氣體的這種不受控制的流出。電解液從蓄電池電芯的殼體中的不受控制的流出通常通過(guò)緩慢的電芯電壓降落和內(nèi)電阻的升高而察覺(jué)。
[0007]已知使用這樣的排放閥，該排放閥具有從出現(xiàn)規(guī)定的例如從5到10巴的量級(jí)的過(guò)壓起在蓄電池電芯的殼體內(nèi)爆裂的封閉體。然而該封閉體相對(duì)于外部的機(jī)械和特別是選擇性的力影響非常敏感，這些力影響例如在與裝配工具或者與手指或者指甲接觸時(shí)能夠產(chǎn)生。因此通過(guò)這樣的接觸可能導(dǎo)致關(guān)閉體的不希望的損壞，其可能導(dǎo)致液體、蒸汽或者氣體不受控制地從蓄電池電芯的殼體中流出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的主題是一種設(shè)備，其用于保護(hù)在蓄電池電芯的殼體內(nèi)的排放口處設(shè)置的、具有能夠不可逆地變形的爆裂盤片或者能夠可逆地變形的爆裂膜片的排放閥不受外部的機(jī)械的力影響，其特征在于設(shè)有至少一個(gè)可設(shè)置在該爆裂盤片或者爆裂膜片的朝向蓄電池電芯的殼體的內(nèi)部的側(cè)面上的形狀穩(wěn)定的支撐隔片。[0009]通過(guò)在爆裂盤片或者爆裂膜片的朝向蓄電池電芯的殼體的內(nèi)部的側(cè)面上設(shè)置形狀穩(wěn)定的支撐隔片，該爆裂盤片或者爆裂膜片至少局部從下面受到支撐，使得可能作用在爆裂盤片或者爆裂膜片的背離蓄電池電芯的殼體的內(nèi)部的側(cè)面上的外部的機(jī)械的力影響并非必然導(dǎo)致爆裂盤片或者爆裂膜片的損壞，由于爆裂盤片或者爆裂膜片的損壞會(huì)造成液體、蒸汽或者氣體從蓄電池電芯的殼體不受控制地流出。
[0010]為了使在排放閥打開(kāi)的情況下使蓄電池電芯的殼體中的排放口以盡可能大的程度開(kāi)放，應(yīng)該選擇支撐隔片的寬度比殼體的排放口的尺寸顯著更小。
[0011]能夠不可逆地變形的爆裂盤片應(yīng)該理解為這樣的爆裂體:它在壓力下爆裂后不再能夠用于關(guān)閉在蓄電池電芯的殼體中的排放口，因?yàn)樗诒押蟛辉倌軌蚧謴?fù)形變至它的關(guān)閉位置。與此相對(duì)，所謂能夠可逆地變形的爆裂膜片應(yīng)該理解為可彈性形變的爆裂體，它在爆裂以及與之相關(guān)地壓力作用之后自動(dòng)地恢復(fù)到它的關(guān)閉位置。為此可以在爆裂盤片或者爆裂膜片上提供至少一個(gè)應(yīng)斷裂位置，爆裂盤片或者爆裂膜片在它們首次爆裂時(shí)在該應(yīng)斷裂位置處破裂。
[0012]形狀穩(wěn)定地構(gòu)造至少一個(gè)支撐隔片應(yīng)該意味著，當(dāng)特別是裝配類型的外部的機(jī)械的力影響作用在爆裂盤片或者爆裂膜片上并且通過(guò)其作用在支撐隔片上時(shí)，所述支撐隔片基本上保持其在未加載的狀態(tài)下給定的外形，以便實(shí)現(xiàn)從其朝向蓄電池電芯的殼體的內(nèi)部的側(cè)面對(duì)爆裂盤片或者爆裂膜片的適宜的支撐。
[0013]根據(jù)一種有利的結(jié)構(gòu)方案，所述設(shè)備具有至少兩個(gè)可交叉設(shè)置在爆裂盤片或者爆裂膜片的朝向蓄電池電芯的殼體的內(nèi)部的側(cè)面上的、形狀穩(wěn)定的支撐隔片。每一設(shè)備的支撐隔片的數(shù)目可以根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)情況和要求而變化。設(shè)置支撐隔片越多，爆裂盤片或者爆裂膜片的由此支撐的區(qū)域越大。
[0014]根據(jù)另一種有利的結(jié)構(gòu)方案，兩個(gè)形狀穩(wěn)定的支撐隔片成90°角交叉。該結(jié)構(gòu)方案的特征在于在使用盡可能少的附加的材料的情況下爆裂盤片或者爆裂膜片的良好的支撐。
[0015]另一種有利的結(jié)構(gòu)方案規(guī)定，形狀穩(wěn)定的支撐隔片彼此成一體式連接。由此支撐隔片能夠在一定程度上相對(duì)支撐，這樣由支撐隔片對(duì)整個(gè)設(shè)置給予非常好的支撐特性。
[0016]當(dāng)至少一個(gè)形狀穩(wěn)定的支撐隔片用塑料、金屬或者復(fù)合材料構(gòu)造時(shí)，更加認(rèn)為是有利的?？梢愿鶕?jù)相應(yīng)的技術(shù)情況和要求選擇分別用于支撐隔片的材料。作為塑料例如考慮聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)。
[0017]至少一個(gè)形狀穩(wěn)定的支撐隔片與蓄電池電芯的組成部分成一體式連接是有利的。這使得相對(duì)于裝配常規(guī)的蓄電池電芯來(lái)說(shuō)相應(yīng)構(gòu)造的蓄電池電芯的裝配并不困難，而是能夠在使用相同的裝配步驟下進(jìn)行。
[0018]此外建議，至少一個(gè)形狀穩(wěn)定的支撐隔片構(gòu)造成能夠與蓄電池電芯形狀配合地和/或力配合地連接的、單獨(dú)的結(jié)構(gòu)部件。由此使得補(bǔ)裝已有的蓄電池電芯和更換設(shè)備成為可能。后者例如在設(shè)備損壞或者相應(yīng)裝備的蓄電池電芯的設(shè)計(jì)改變的情況下具有優(yōu)點(diǎn)。
[0019]此外本發(fā)明的主題是一種用于蓄電池電芯的支撐元件，該支撐元件可設(shè)置在蓄電池電芯的電極和蓄電池電芯的殼體的上側(cè)的蓋部之間，并且通過(guò)該支撐元件使電極能夠支撐在蓋部的朝向殼體的內(nèi)部的側(cè)面上，其中在支撐元件上構(gòu)造至少一個(gè)排放口，在按照規(guī)定將支撐元件設(shè)置在蓋部上的情況下所述排放口設(shè)置在設(shè)置于蓋部中的排放口的區(qū)域內(nèi)，其特征在于設(shè)有根據(jù)上述結(jié)構(gòu)方案之一或者它們的任意組合的設(shè)備，其中該設(shè)備設(shè)置在支撐元件的排放口處。由此關(guān)聯(lián)到上述優(yōu)點(diǎn)。
[0020]支撐元件在蓄電池電芯的電極和蓄電池電芯的殼體的上側(cè)的蓋部之間的設(shè)置是已知的。通過(guò)支撐元件使電極能夠支撐在蓋部的朝向殼體的內(nèi)部的側(cè)面上，由此能夠減小電極在由使用決定的振動(dòng)出現(xiàn)的情況下的運(yùn)動(dòng)，例如在駕駛相應(yīng)構(gòu)造的機(jī)動(dòng)車時(shí)的電極的運(yùn)動(dòng)。此外通過(guò)在蓄電池電芯的殼體中設(shè)置支撐元件減小殼體中的死點(diǎn)容積。支撐元件可以由聚丙烯(PP)構(gòu)成。在支撐元件上構(gòu)造至少一個(gè)排放口，在按照規(guī)定將支撐元件設(shè)置在蓋部上的情況下該至少一個(gè)排放口設(shè)置在設(shè)置于蓋部中的排放口的區(qū)域內(nèi)，使得能夠通過(guò)支撐元件中的排放口和殼體的蓋部中的排放口降低蓄電池電芯內(nèi)的壓力。
[0021]根據(jù)一種有利的結(jié)構(gòu)方案，設(shè)備與其余部分的支撐元件一體式構(gòu)成。這使得相對(duì)于裝配常規(guī)的蓄電池電芯來(lái)說(shuō)相應(yīng)構(gòu)造的蓄電池電芯的裝配并不困難，而是能夠在使用相同的裝配步驟下并且基本上不改變可使用的結(jié)構(gòu)部件地進(jìn)行。
[0022]根據(jù)另一種有利的結(jié)構(gòu)方案，設(shè)備構(gòu)造成支撐元件的可以與其余支撐元件連接的單獨(dú)的結(jié)構(gòu)部件。這使得補(bǔ)裝已有的蓄電池電芯和更換設(shè)備成為可能。后者能夠例如在設(shè)備損壞或者相應(yīng)裝備的蓄電池電芯的設(shè)計(jì)改變的情況下具有優(yōu)點(diǎn)。
[0023]另外本發(fā)明的主題是蓄電池電芯，其具有殼體，在殼體上構(gòu)造至少一個(gè)排放口，其中在排放口處設(shè)置具有能夠不可逆地變形的爆裂盤片或者能夠可逆地變形的爆裂膜片的排放閥，其特征在于設(shè)有至少一個(gè)根據(jù)上述結(jié)構(gòu)方案之一或者它們的任意組合所述的支撐元件。由此關(guān)聯(lián)到上述優(yōu)點(diǎn)。
[0024]此外本發(fā)明的主題是蓄電池，具有至少一個(gè)蓄電池電芯和以流體導(dǎo)通的方式與該蓄電池電芯連接的排氣系統(tǒng)，其特征在于，蓄電池電芯如上述構(gòu)成。由此關(guān)聯(lián)到上述優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]下面參考附圖根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例舉例說(shuō)明本發(fā)明，其中下面示出的特征既可以各自單獨(dú)使用也可以彼此組合地示出本發(fā)明的某個(gè)方面。附圖中:
[0026]圖1示出穿過(guò)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄電池電芯的橫截面的局部示意圖，
[0027]圖2示出穿過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的蓄電池電芯的橫截面的局部示意圖，
[0028]圖3示出圖2中示出的實(shí)施例的從蓄電池電芯的殼體的內(nèi)部觀察的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1示出穿過(guò)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)的蓄電池電芯I的橫截面的局部示意圖。蓄電池電芯I包括殼體2，在圖1中僅示出殼體的蓋部3。此外，蓄電池電芯I具有電極4，這些電極設(shè)置在殼體2的內(nèi)部。在蓄電池電芯I的電極4和蓋部3之間設(shè)置有支撐元件5，通過(guò)該支撐元件使電極4能夠支撐在蓋部3的朝向殼體2的內(nèi)部的側(cè)面上。在蓋部3上構(gòu)造有排放口 6，在該排放口處設(shè)置一個(gè)具有能夠可逆地變形的爆裂膜片7的排放閥8。在支撐元件5上也構(gòu)造一個(gè)排放口 9，在所示符合規(guī)定地在蓋部3上設(shè)置支撐元件5的情況下，該排放口 9設(shè)置在于蓋部3中設(shè)置的排放口 6的區(qū)域內(nèi)。爆裂膜片7具有應(yīng)斷裂位置12，在施加壓力的情況下爆裂膜片7在該處開(kāi)始打開(kāi)。
[0030]圖2示出穿過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的蓄電池電芯I的橫截面的局部示意圖。本發(fā)明的蓄電池電芯I與在圖1中示出的蓄電池電芯I的不同在于設(shè)備10，其用于保護(hù)設(shè)置在殼體2中的排放口 6處的排放閥8不受外部的機(jī)械的力影響，該設(shè)備10具有兩個(gè)在爆裂膜片7的朝向蓄電池電芯I的殼體2的內(nèi)部的側(cè)面上設(shè)置的形狀穩(wěn)定的支撐隔片11，其中在圖2中僅示出一個(gè)支撐隔片11。
[0031]圖3示出圖2中示出的實(shí)施例的從蓄電池電芯I的殼體2的內(nèi)部觀察的示意圖。該附圖示出設(shè)備10的兩個(gè)形狀穩(wěn)定的支撐隔片11，這兩個(gè)支撐隔片在排放口 9的中心成90°角交叉。該兩個(gè)形狀穩(wěn)定的支撐隔片11彼此成一體式連接。形狀穩(wěn)定的支撐隔片與蓄電池電芯I的一個(gè)組成部分一體式連接，也就是說(shuō)與支撐元件5—體式連接，其中支撐隔片11以及由此還有設(shè)備10設(shè)置在支撐元件5中的排放口 9內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)備(10)，用于保護(hù)設(shè)置在蓄電池電芯⑴的殼體(2)中的排放口(6)處的、具有能夠不可逆地變形的爆裂盤片或者能夠可逆地變形的爆裂膜片(7)的排放閥(8)不受外部的機(jī)械的力影響，其特征在于，所述設(shè)備具有至少一個(gè)能夠設(shè)置在爆裂盤片或者爆裂膜片⑵的朝向蓄電池電芯⑴的殼體(2)的內(nèi)部的側(cè)面上的形狀穩(wěn)定的支撐隔片(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(10)，其特征在于，所述設(shè)備至少具有兩個(gè)能夠交叉設(shè)置在爆裂盤片或者爆裂膜片(7)的朝向蓄電池電芯(I)的殼體(2)的內(nèi)部的側(cè)面上的形狀穩(wěn)定的支撐隔片(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(10)，其特征在于，所述兩個(gè)形狀穩(wěn)定的支撐隔片(11)成90°角交叉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備(10)，其特征在于，所述形狀穩(wěn)定的支撐隔片(11)彼此成一體式連接。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備(10)，其特征在于，至少一個(gè)形狀穩(wěn)定的支撐隔片(11)由塑料、金屬或者復(fù)合材料構(gòu)成。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備(10)，其特征在于，至少一個(gè)形狀穩(wěn)定的支撐隔片(11)與蓄電池電芯(I)的組成部分成一體式連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的設(shè)備(10)，其特征在于，至少一個(gè)形狀穩(wěn)定的支撐隔片(11)是能夠與蓄電池電芯(I)的組成部分形狀配合地和/或力配合地連接的、單獨(dú)的結(jié)構(gòu)部件。
8.用于蓄電池電芯(I)的支撐元件(5)，所述支撐元件能夠設(shè)置在蓄電池電芯(I)的電極⑷和蓄電池電芯⑴的殼體⑵的上側(cè)的蓋部⑶之間，并且通過(guò)所述支撐元件使電極(4)能夠支撐在蓋部(3)的朝向殼體(2)的內(nèi)部的側(cè)面上，其中，在所述支撐元件(5)上構(gòu)造至少一個(gè)排放口(9)，在按照規(guī)定將支撐元件(5)設(shè)置在蓋部(3)上的情況下所述排放口(9)設(shè)置在設(shè)置于蓋部(3)中的排放口(6)的區(qū)域內(nèi)，其特征在于，設(shè)有根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備(10)，其中，所述設(shè)備(10)設(shè)置在所述支撐元件(5)中的排放口(9)處。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的支撐元件(5)，其特征在于，所述設(shè)備(10)與其余支撐元件(5)—體式構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的支撐元件(5)，其特征在于，所述設(shè)備(10)構(gòu)造成支撐元件(5)的能夠與其余部分的支撐元件(5)連接的單獨(dú)的結(jié)構(gòu)部件。
11.蓄電池電芯(I)，具有殼體(2)，在所述殼體上構(gòu)造至少一個(gè)排放口(6)，其中在所述排放口(6)處設(shè)置具有能夠不可逆地變形的爆裂盤片或者能夠可逆地變形的爆裂膜片(7)的排放閥(8)，其特征在于，所述蓄電池電芯具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求8至10之一所述的支撐元件(5)。
12.蓄電池，具有至少一個(gè)蓄電池電芯(I)和以流體導(dǎo)通的方式與該蓄電池電芯(I)連接的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池電芯(I)根據(jù)權(quán)利要求11構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】H01M2/12GK104009196SQ201410079490
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月26日
【發(fā)明者】M·科爾貝格爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會(huì)社