用于氣密的蓄電池的殼體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于氣密的蓄電池的殼體（1）。為了提供用于蓄電池的新型保護裝置，提出，所述殼體（1）具有比例閥（4），該比例閥布置在所述殼體（1）的壁（2）中的開口（3）處并且具有朝向其關閉位置和殼體（1）內部的方向被力加載的、至少部分地用金屬構造的、可與蓄電池的陰極導電連接的閥體（6），其中，比例閥（4）構造成，當殼體（1）中存在的壓力超過由結構所決定的極限壓力值時，比例閥在其最大打開位置可透氣，并且其中，在殼體（1）的外側上布置可與蓄電池的陽極導電連接的、至少部分地用金屬構造的接觸元件（7），使得閥體（6）從達到比例閥（4）的一個確定的打開位置開始與接觸元件（7）進行本體接觸。
【專利說明】用于氣密的蓄電池的殼體
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于氣密的蓄電池的殼體。
【背景技術】
[0002]蓄電池通常配備有多種保護裝置，以用于例如在充電或放電時或者在短路的情況下保護其不受損壞。此外已知的是，在氣密的蓄電池的殼體中設置有薄弱部位，以便當在殼體之內的氣體過壓時能夠受控地打開殼體并且釋放氣體以降低在殼體之內的壓力。當斷開該薄弱部位時，殼體通常持續(xù)地在該薄弱部位處相對于環(huán)境敞開，從而例如空氣、尤其地氧氣和空氣濕氣可從外部進入殼體中。由此，可導致后續(xù)反應，例如在鋰離子蓄電池中導致剩余的、高易燃的電解質的蒸發(fā)或通過摻雜的碳與空氣的還原導致自行點火，其在最壞的情況中可導致蓄電池的燃燒。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提供新型的保護方案，其實現(xiàn)受控地降低在蓄電池殼體之內的氣體過壓并且同時使蓄電池的電化學作用停止，而在采取該保護措施之后不使殼體相對于蓄電池的環(huán)境敞開。
[0004]該目的分別通過并列權利要求1、3和8所述的特征組合實現(xiàn)。在從屬權利要求中給出了有利的設計方案。
[0005]根據第一種實施方式，提出一種用于氣密的蓄電池的殼體，其具有比例閥，該比例閥布置在殼體的壁中的開口處并且具有朝向其關閉位置和殼體內部的方向被力加載的、至少部分地用金屬構造的、可與蓄電池的陰極導電連接的閥體，其中，該比例閥構造成，當殼體中存在的壓力超過由結構所決定的極限壓力值時，該比例閥在其最大打開位置可透氣，并且其中，在殼體的外側上布置可與蓄電池的陽極導電連接的、至少部分地用金屬構造的接觸元件，使得閥體從達到比例閥的一個確定的打開位置開始與該接觸元件進行本體接觸。
[0006]根據該實施方式，當在殼體之內的壓力增加時,該閥體與接觸元件進行本體接觸，由此在蓄電池的陰極和陽極之間建立短路。該短路是在蓄電池的至少一個電化學電芯之內新的電流路徑，其防止了電解質的電化學破壞。從達到在殼體之內的由結構所決定的極限壓力值開始，使比例閥可透氣，從而氣體可從殼體中逸出以降低在殼體中存在的內壓。由此，使蓄電池轉變到安全的狀態(tài)中，在該狀態(tài)中在殼體的內部沒有可導致任意形式的蓄電池損壞的過壓。如果在殼體之內的壓力再次下降，比例閥的閥體再次向其關閉位置的方向運動。然而，事先首先再次低于在殼體之內的由結構所決定的極限壓力值，由此取消比例閥的透氣性，從而殼體的內部、確切地說至少一個布置在殼體中的電化學電芯不與蓄電池的環(huán)境接觸。由此，可防止空氣濕氣、空氣或其它異物侵入殼體內部，由此，尤其可防止在殼體的內部通過侵入的空氣或通過與空氣濕氣的還原產物形成可燃的和/或可爆炸的氣體混合物。[0007]根據一種有利的設計方案，殼體的壁至少部分地由金屬形成、與閥體導電連接并且可與蓄電池的陰極導電連接，其中，接觸元件相對于該壁電絕緣，并且閥體可通過該壁與蓄電池的陰極導電連接。這給出用于使閥體與蓄電池的陰極相連接的簡單的可行方案。殼體壁與蓄電池陰極的連接此外引起用于至少部分地由金屬形成的壁的防腐蝕保護。該壁也可完全由金屬形成且被電絕緣部包圍。
[0008]通過第二種實施方式，提出一種用于氣密的蓄電池的殼體，其具有比例閥，該比例閥布置在殼體的壁中的開口處并且具有朝向其關閉位置和殼體內部的方向被力加載的閥體，其中，該比例閥構造成，當殼體中存在的壓力超過由結構所決定的極限壓力值時，該比例閥在其最大打開位置可透氣，其中在殼體的外側面上布置可與蓄電池的陽極導電連接的、至少部分地用金屬構造的接觸元件，其中在壁上布置完全覆蓋該開口的、至少部分地用金屬構造的且至少部分地構造成透氣的、可與蓄電池的陰極導電連接的且在其整個環(huán)繞的邊緣上與殼體連接的開關元件，使得閥體從達到比例閥的一個確定的打開位置開始與該開關元件進行本體接觸，并且該開關元件在比例閥繼續(xù)打開時變形，使得該開關元件與接觸元件進行本體接觸。
[0009]由此，該第二種實施方式與上述第一種實施方式的不同另外在于，不可使閥體與接觸元件直接接觸，而是通過開關元件建立這種接觸。此外，根據該第二種實施方式不需要使閥體構造成導電的或者使其可與蓄電池的陰極連接。當開關元件與蓄電池的陰極導電連接時，用于上述目的的短路可在接觸元件和開關元件之間建立。根據開關元件的材料選擇，可在開關元件和接觸元件之間得到材料連接或者不得到該連接。首先例如，當開關元件由鋁制成時是第一種情況。如果相反地，開關元件由鋼制成，在開關元件和接觸元件之間不出現(xiàn)材料連接。開關元件保護比例閥進而保護殼體不受來自殼體之外的異物的侵入，該異物例如可能妨礙比例閥的功能，這可能與用于蓄電池的相應保護裝置的功能性相關。相反地，從超過由結構所決定的極限壓力值開始流經比例閥的氣體可由于開關元件的透氣性通過該開關元件從殼體中逸出以根據期望降低在殼體內部中的壓力。在根據第二種實施方式的該保護裝置釋放之后，開關元件可再次回到其不與閥體接觸的狀態(tài)。在另一方面也可行的是，在保護裝置的每個狀態(tài)中，開關元件的變形和閥體的運動彼此耦合。
[0010]根據本發(fā)明的一種有利的設計方案，殼體的壁至少部分地由金屬形成，與開關元件導電連接并且可與蓄電池的陰極導電連接，其中，接觸元件相對于該壁電絕緣，并且開關元件可通過該壁與蓄電池的陰極導電連接。這給出用于使開關元件與蓄電池的陰極相連接的簡單可行方案，而不必為此使用其它構件。
[0011]另一有利的設計方案規(guī)定，開關元件具有至少一個透氣口。通過比例閥流出的氣體可通過該透氣口從殼體內部逸出。在開關元件上的透氣口的數(shù)量和大小可與相應的情況和要求相匹配。
[0012]優(yōu)選地，在比例閥關閉時，該透氣口通過布置在開關元件上的保護膜氣密地封閉，該保護膜在壓力加載時和/或當開關元件變形時在至少部分地開啟透氣口的情況下至少部分地被破壞或者從開關元件上脫開。由此實現(xiàn)，透氣口在蓄電池殼體之內沒有有害的壓力增高的初始狀態(tài)中完全不透氣地被封閉，由此可避免氣體和/或異物侵入。這用于提高用于根據第二實施方式的蓄電池的保護裝置的安全性。
[0013]替代地可規(guī)定，在開關元件上設置在整個透氣口上延伸的、透氣的織物、編織物、網或篩。由此，開關元件構造成透氣的，然而可有效地避免異物通過開關元件到達比例閥并干擾其功能。
[0014]通過第三種實施方式，提出一種用于氣密的蓄電池的殼體，其具有比例閥，該比例閥布置在殼體的壁中的開口處并且具有朝向其關閉位置和殼體內部的方向被力加載的閥體，其中，該比例閥構造成，當殼體中存在的壓力超過由結構所決定的極限壓力值時，該比例閥在其最大打開位置可透氣，其中，在殼體的外側上布置可與蓄電池的陽極導電連接的、至少部分地用金屬構造的接觸元件，其中，在壁上布置在比例閥關閉時完全覆蓋該開口的、至少部分地用金屬構造的且透氣的、可與蓄電池的陰極導電連接的且在其環(huán)繞邊緣的一部分上與殼體相連接的開關元件，使得閥體從達到比例閥的一個確定的打開位置開始與該開關元件進行本體接觸，并且該開關元件在比例閥繼續(xù)打開時在部分開啟在殼體的壁中的開口的情況下變形，使得該開關元件與接觸元件進行本體接觸。
[0015]在該第三種實施方式中，與上述第一種實施方式不同地，附加地存在開關元件，然而與第二種實施方式不同地其構造成不透氣的并且僅僅在其環(huán)繞邊緣的一部分上與殼體相連接。通過與閥體接觸引起的開關元件的變形優(yōu)選地彈性地以開關元件的彎曲實現(xiàn)。在此，開關元件的環(huán)繞邊緣的使開關元件與殼體壁連接的部分按照鉸鏈的形式工作。替代地，也可設置獨立的鉸鏈。相對于第一種實施方式，用于根據第三種實施方式的蓄電池的保護裝置具有相應于第二種實施方式的更高的防止異物或有害氣體從外部通過比例閥侵入殼體內部中的安全性。
[0016]有利地，殼體的壁至少部分地由金屬形成，與開關元件導電連接并且可與蓄電池的陰極導電連接，其中，接觸元件相對于該壁電絕緣，并且開關元件可通過該壁與蓄電池的陰極導電連接。這給出在開關元件與蓄電池的陰極之間建立導電連接的簡單可行方案。
[0017]根據另一有利的設計方案，閥體在其遠離殼體內部的一側上具有接觸突出部。為了使用于蓄電池的保護裝置與用于不同結構條件相匹配，可改變接觸突出部(通過該接觸突出部，閥體與接觸元件或開關元件進行本體接觸)的長度，而為此不需要在殼體上進行高成本的結構改變。
[0018]此外提出，閥體通過壓力彈簧朝向其關閉位置的方向被加載力。在技術上可簡單地實現(xiàn)比例閥的這種設計方案。
[0019]此外，通過本發(fā)明提出一種蓄電池，其具有根據以上描述的設計方案之一或其任意組合的殼體。由此其也具有以上所述的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面根據附圖詳細解釋本發(fā)明。附圖中:
[0021]圖1a示出了在未被加載的狀態(tài)中的用于根據本發(fā)明的殼體的第一實施例的側視圖，
[0022]圖1b示出了在被加載的狀態(tài)中的在圖1a中示出的實施例，
[0023]圖2a示出了在未被加載的狀態(tài)中的用于根據本發(fā)明的殼體的第二實施例的側視圖，
[0024]圖2b示出了在被加載的狀態(tài)中的在圖2a中示出的實施例，
[0025]圖3a示出了在未被加載的狀態(tài)中的用于根據本發(fā)明的殼體的第三實施例的側視圖，
[0026]圖3b示出了在被加載的狀態(tài)中的在圖3a中示出的實施例，以及
[0027]圖4示出了用于在圖2a和2b中示出的開關元件的實施例的俯視圖。
【具體實施方式】
[0028]圖1a示出了根據本發(fā)明的殼體I的第一實施方式的側視圖，其中，僅僅示出了殼體I的由金屬形成的壁2的局部，在該壁2上構造有開口 3，在該開口 3處設有比例閥4。該比例閥4具有朝向其關閉位置的方向和圖1a中位于壁2之下的殼體I內部的方向通過壓力彈簧5被力加載的、用金屬構造的閥體6，在圖1a中該閥體6位于其關閉位置。比例閥4構造成，當在殼體I中存在的壓力超過由結構所決定的壓力極限值時，如在圖1b中所示所述比例閥在其最大打開位置可透氣。在壁2的外側上設有可與蓄電池的未示出的陽極導電連接的、用金屬構造的接觸元件7。該壁2與閥體6導電連接。通過壁2與蓄電池陰極的導電連接，由此閥體6可與蓄電池的陰極導電連接。該接觸元件7通過絕緣體8相對于壁2電絕緣。閥體6在其遠離殼體I內部的一側具有接觸突出部9。圖1a示出了在正常運行中的殼體1，也就是說，在殼體I未受到在其內部中存在的有害的過壓加載的狀態(tài)中。
[0029]圖1b示出了在殼體I的內部中存在有害過壓的狀態(tài)中的用于根據本發(fā)明的殼體I的在圖1a中示出的第一實施方式。通過存在于殼體I的內部中的過壓，比例閥4轉移到其最大的打開位置，在該打開位置閥體6的接觸突出部9與接觸元件7在本體上接觸。如果在殼體I的內部中的壓力繼續(xù)升高，那么比例閥4可透氣，從而氣體可經過閥體6并且通過在壁2中的開口 3從殼體I中逸出。如果再次低于由結構所決定的極限壓力值(從該極限壓力值起比例閥4變成可透氣)，那么比例閥4再次不可透氣。當在殼體I的內部中的壓力繼續(xù)下降時，閥體6再次返回其在圖1a中示出的位置中。
[0030]圖2a示出了根據本發(fā)明的殼體I的第二種實施方式，其中，與在圖1a和Ib中示出的第一種實施方式不同地，在壁2上設有完全覆蓋開口 3的、用金屬構造的且部分透氣的、可與蓄電池的陰極導電連接的且在其整個環(huán)繞的邊緣上與壁2相連接的開關元件10。該開關元件10由鋁膜形成，其在圖4中以俯視圖示出。該開關元件10在殼體未被加載的初始狀態(tài)中向著閥體6的方向拱起。
[0031 ] 圖2b示出了在殼體I的內部中存在有害過壓的狀態(tài)中的用于根據本發(fā)明的殼體I的在圖2a中示出的實施方式。由此，使閥體相應于圖1b向著接觸元件7的方向移動直至達到比例閥4的最大打開位置。如果在殼體I的內部中的壓力升高直至超過由結構所決定的極限壓力值，那么比例閥4可透氣，也就是說，氣體可流經閥體6。流經閥體6的氣體緊接著可通過開關元件10從殼體I中逸出，因為該開關元件構造成透氣的。從達到比例閥4的一個確定的打開位置開始，閥體6通過其接觸突出部9與開關元件10進行本體接觸。由此，當比例閥4繼續(xù)打開時，開關元件10變形，使得如在圖2b中所示與接觸元件7進行本體接觸。
[0032]圖3a示出了用于根據本發(fā)明的殼體I的第三種實施方式，其與在圖1a和Ib中示出的第一種實施方式的區(qū)別同樣在于附加地設置了開關元件11。與在圖2a和2b中示出的實施方式相比，該開關元件11構造成不透氣的并且僅僅在其環(huán)繞的邊緣的一部分上與殼體I的壁2相連接。在圖3a中示出了在殼體I的內部中沒有有害過壓的狀態(tài)。在該狀態(tài)中，比例閥4關閉，從而開關元件11完全覆蓋開口 3。
[0033]圖3b示出了在殼體I的內部中存在有害過壓的狀態(tài)中的根據本發(fā)明的殼體I的在圖3a中示出的實施方式。由此，使閥體6移動到其最大打開位置中。如果在比例閥4的該最大打開位置時在殼體I的內部中的壓力升高超過由結構所決定的極限壓力值，則比例閥4可透氣，從而氣體從殼體I的內部中經過閥體6流出。通過開關元件11與閥體6的接觸突出部9接觸，開關元件11在環(huán)繞邊緣的使開關元件11與壁2導電連接的部分的區(qū)域中變形。通過開關元件11的該變形，部分地開啟了在殼體I的壁2中的開口 3，從而流經閥體6的氣體可從殼體I中逸出。如果開關元件11例如由鋁制成，開關元件11在通過與接觸元件7接觸建立短路之后不會再次回到其在圖3a中示出的初始位置，因為在接觸元件7和開關元件11的接觸點處在接觸元件7和開關元件11之間產生材料連接。相反地，如果使用由鋼制成的開關元件11，在短路時產生的溫度不足夠用于建立在開關元件11和接觸體7之間的材料連接。因此，由鋼制成的開關元件在殼體I的內部中的壓力下降時可再次回到其在圖3a中示出的初始位置。
[0034]圖4示出了在圖2a和2b中示出的開關元件10的俯視圖。該開關元件10包括四個透氣口 12。每個透氣口 12通過布置在開關元件10處的保護膜13氣密地封閉。在利用壓力加載開關元件10和/或當開關元件10相應于圖2b變形時，在至少部分地開啟透氣口12的情況下至少部分地破壞該保護膜13或者使該保護膜13從開關元件10上脫開，以使得氣體能夠通過開關元件10流出。
【權利要求】
1.一種用于氣密的蓄電池的殼體(1)，具有比例閥(4)，該比例閥布置在所述殼體(1)的壁(2)中的開口(3)處并且具有朝向該比例閥的關閉位置和殼體(1)內部的方向被力加載的、至少部分地用金屬構造的、能與所述蓄電池的陰極導電連接的閥體(6)，其中，所述比例閥(4)構造成，當所述殼體(1)中存在的壓力超過由結構所決定的極限壓力值時，所述比例閥在其最大打開位置能透氣，并且其中，在所述殼體(1)的外側上布置能與所述蓄電池的陽極導電連接的、至少部分地用金屬構造的接觸元件(7)，使得所述閥體(6)從達到所述比例閥(4)的一個確定的打開位置開始與所述接觸元件(7)進行本體接觸。
2.按照權利要求1所述的殼體(1)，其特征在于，所述壁(2)至少部分地由金屬形成、與所述閥體(6)導電連接并且能與所述蓄電池的陰極導電連接，其中，所述接觸元件(7)相對于所述壁(2 )電絕緣，并且所述閥體(6 )通過所述壁(2 )能與所述蓄電池的陰極導電連接。
3.一種用于氣密的蓄電池的殼體(1)，具有比例閥(4)，該比例閥布置在所述殼體(1)的壁(2)中的開口(3)處并且具有朝向該比例閥的關閉位置和所述殼體(1)內部的方向被力加載的閥體(6)，其中，所述比例閥(4)構造成，當所述殼體(1)中存在的壓力超過由結構所決定的極限壓力值時，所述比例閥在其最大打開位置能透氣，其中，在所述殼體(1)的外側上布置能與所述蓄電池的陽極導電連接的、至少部分地用金屬構造的接觸元件(7)，其中，在所述壁(2)上布置完全覆蓋所述開口(3)的、至少部分地用金屬構造的且至少部分地構造成透氣的、能與所述蓄電池的陰極導電連接的且在其整個環(huán)繞的邊緣上與所述壁(2)相連接的開關元件(10)，使得所述閥體(6)從達到所述比例閥(4)的一個確定的打開位置開始與所述開關元件(10)進行本體接觸，并且所述開關元件在所述比例閥(4)繼續(xù)打開時變形，使得所述開關元件(10)與所述接觸元件(7)進行本體接觸。
4.按照權利要求3所述的殼體(1)，其特征在于，所述壁(2)至少部分地由金屬形成、與所述開關元件(10)導電連接并且能與所述蓄電池的陰極導電連接，其中，所述接觸元件(7)相對于所述壁(2)電絕緣，并且所述開關元件(10)通過所述壁(2)能與所述蓄電池的陰極導電連接。`
5.按照權利要求3或4所述的殼體(I)，其特征在于，所述開關元件(10)具有至少一個透氣口(12)。
6.按照權利要求5所述的殼體(1)，其特征在于，在比例閥(4)關閉時，所述透氣口(12)通過布置在所述開關元件(10)上的保護膜(13)氣密地封閉，所述保護膜在壓力加載時和/或當所述開關元件(10)變形時在至少部分地開啟所述透氣口(12)的情況下至少部分地被破壞或者從所述開關元件(10)上脫開。
7.按照權利要求5所述的殼體(I)，其特征在于，在所述開關元件(10)上設置在所述整個透氣口( 12 )上延伸的、透氣的織物、編織物、網或篩。
8.一種用于氣密的蓄電池的殼體(1)，具有比例閥(4)，該比例閥布置在所述殼體(1)的壁(2)中的開口(3)處并且具有朝向該比例閥的關閉位置和所述殼體(1)內部的方向被力加載的閥體(6)，其中，所述比例閥(4)構造成，當所述殼體(1)中存在的壓力超過由結構所決定的極限壓力值時，所述比例閥在其最大打開位置能透氣，其中，在所述殼體(1)的外側上布置能與所述蓄電池的陽極導電連接的、至少部分地用金屬構造的接觸元件(7)，其中，在所述壁(2)上布置在所述比例閥(4)關閉時完全覆蓋所述開口(3)的、至少部分地用金屬構造的和透氣的、能與所述蓄電池的陰極導電連接的且在其環(huán)繞的邊緣的一部分上與所述壁(2)相連接的開關元件(11)，使得所述閥體(6)從達到所述比例閥(4)的一個確定的打開位置開始與所述開關元件(11)進行本體接觸，并且所述開關元件在所述比例閥(4)繼續(xù)打開時在部分開啟在所述壁(2 )中的開口( 3 )的情況下變形，使得所述開關元件(11)與所述接觸元件(7 )進行本體接觸。
9.按照權利要求8所述的殼體(1)，其特征在于，所述壁(2)至少部分地由金屬形成、與所述開關元件(11)導電連接并且能與所述蓄電池的陰極導電連接，其中，所述接觸元件(7)相對于所述壁(2)電絕緣，并且所述開關元件(11)通過所述壁(2)能與所述蓄電池的陰極導電連接。
10.按照上述權利要求中任一項所述的殼體(1)，其特征在于，所述閥體(6)在其遠離所述殼體(1)的內部的一側具有接觸突出部(9)。
11.按照上述權利要求中任一項所述的殼體(1)，其特征在于，所述閥體(6)通過壓力彈簧(5)朝向該閥體的關閉位置的方向被加載力。
12.—種蓄電池,其特征在于,`具有按照上述權利要求中任一項所述的殼體(1)。
【文檔編號】H01M2/12GK103872268SQ201310674380
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2012年12月12日
【發(fā)明者】A·賴茨勒, M·科爾貝格爾 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社