电池壳体的封闭元件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于闭锁电池壳体(1)的开口(3)的封闭元件，其包括一盖(5)，该盖(5)具有接合槽(6)，电池壳体(1)的壁(13)能够嵌入该接合槽内，其中，从盖(5)中伸出能够无损伤变形的连接件(7)，并且该连接件(7)配置有乳头状接头(8)；该封闭元件实现的目的是：如此地设计和改进电池壳体，使得所述电池壳体在正常运行中具备可靠的密封性，但是在故障情况下允许气体顺畅和定向地泄出，而不会发生电池壳体或者阀门的部件不受控制地被抛出的现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于闭锁电化学储存器特别是电池壳体的开口的封闭元件。
技术介绍
大型电池系统或者其他电化学储存器(电化学储能器)诸如超级电容器得到越来越多的应用。例如它们被应用于电动车辆或者混合动力车辆，工业用牵引系统，如叉车或者机器人，应用于地面运输车辆以及体育运动用车辆和娱乐活动用车辆。其他方面还应用于铁路和航空。在所有这些应用中，电池通常由大量的被安置在电池壳体中的单个的电池单元组成。这种方式使用的能量储存器的典型电压可达1000V。电流强度可能大于100A。电池壳体的典型长度和宽度为500mmX800mm。电池壳体的典型壁厚为1至5mm。 电池壳体由金属特别是由钢或者铝构成，或者由塑料特别是聚酰胺构成。当发生内部短路时，在单个电池单元内部能够产生气体。从40Ah(安培小时)的电池单元中析出的典型总量在100L范围内。被释放的由电解质或者电解质分解产物所构成的气体是可燃和有毒的。作为典型例子，柔性的咖啡袋设计(Coffee-Bag-Design)中的电池单元在内压不足Ibar时就会打开，而在圆筒状的或者棱柱形的设计中，具有坚固的金属罩的电池单元在压力大于IObar时也会打开。被释放出的气体然后便到达电池壳体内并且导致那里的压力升高。该压力上升与电池壳体内的死点容积相关联。另外，该压力上升还与由例如壳体密封中的泄漏引起的压力下降的可能性相关联，与通过压力平衡口的气体的传输相关联，该压力平衡口用于在正常运行状态下调节电池内部的压力；以及与电池单元的种类或者电池单元打开的速度相关联。在突然释放气体的情况下，电池壳体可能会破裂。在死点容积为20L和释放气体为100L的情况下，电池壳体将承受^ar的过压。可燃的有毒气体可能会与人接触，即可能到达车辆的内部空间。可燃的有毒气体可能会与输电的部件接触，这可能会导致燃烧或者爆炸。在通常情况下释放出的气体不是特别热，因而NBR(丁腈橡胶)或者EPDM(三元乙丙橡胶)材料就能够承受得住所述气体。此外还有，当释放出气体时，因为阀门必须打开， 所以密封件已经没有意义。常常要求阀门及其部件的耐热性在500°C以上，并且要求耐受氢氟酸腐蚀。在电池燃烧时能够出现这种温度条件。在使用聚烯烃的弹性体如EPDM的情况下， 能够耐受得住通常释放出的相对较小的氢氟酸浓度。为了避免由于电池单元的所述的打开引起的整个系统的非常危险的状态，所以每个大型的电池、特别是锂电池必须设置用于安全降低过压的装置。用于降低过压的阀门在正常运行状态中是不允许打开的。例如，由于温度补偿造成的压力差或者由于上山行驶和下山行驶造成的压力差不允许导致阀门的开启。所述典型的压力波动在最大+/-0. 2bar的范围内。此外，阀门在任何情况下都要防止水从外部进入。因此，首先在汽车的使用的场合中，对阀门提出了更高的要求。所述阀门必须具有防水能力。在洗车设备中或者在出现的高压喷水中必须具有密封性。在通常情况下此处要求IP67的防护级(“防水”按照DIN EN 60529或者DIN40050第9部分)。另外还必须防止在阀门打开时部件的飞散。在打开的情况下，应该适度地降低过压。也就是说，不应该猛地一下子打开阀门，但是尽管如此，过压仍然是要顺利地被降低。整个系统应该坚固耐用。应该保证在“汽车条件规定”下10年之后依然工作正常。因此所述阀门不应该出现老化以及在被弄脏或者被腐蚀时不应该固结。阀门的典型的敞开横截面积与电池单元的容量和电池的大小相关联。典型的横截面积在5cm2到30cm2的范围内。为了解决所述的问题，大型锂电池的电池壳体在通常情况下包含有用于降低过压的单元。对此有多种实施方案。可以纳入考虑之列的是一种与位于内部的压力传感器相连并被控制的阀门。在此，其缺点为该实施方案技术成本高且价格贵、耗电、易受腐蚀和技术上过于复杂。也可以采用破裂板(Berstscheibe)的原理。对此在电池壳体的开口上例如设热塑性薄膜。在此，其缺点为其可能会出现导致失灵的材料脆化。由于破裂板的破裂，适度的压力降低是不可能的。薄膜容易遭受来自外界的穿透和/或破坏。另外，还可以使用弹簧阀。在此，其缺点为无法排除部件的飞散，弹簧易受腐蚀，并且开口横截面积受到限制。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，如此地设计和进一步改进电池壳体，使得所述电池壳体在正常运行中具有可靠的密封性，但是在故障情况下允许气体顺畅和定向地泄出，而不会使电池壳体或者阀门的部件不受控制地被抛出。本专利技术通过权利要求1的特征实现了前述目的。根据本专利技术，用于闭锁电池壳体的开口的封闭元件包括一盖，该盖具有接合槽，电池壳体的壁能够嵌入或者卡入该接合槽内，其中从盖中伸出一个能够无损伤变形的连接件，其中，该连接件上设置有一个乳头状接头。根据本专利技术，通过该教导提供了一种简单、不用耗电和抗老化的封闭元件的实施方案。具体地，可以认识到在一侧通过乳头状接头固定地与电池壳体相连的盖不会丢失地被系缚在该电池壳体上。该盖通过一个连接件与乳头状接头相连接。有利的是，由此将保持压力在使用寿命期间都维持恒定，这样就不会出现由于老化而引起的削弱。盖的弹出是该盖发挥应急功能的标志。利用根据本专利技术的附件意想不到地实现了 提供一种抗老化的可靠的封闭元件。其表明阀门有损坏或有动作。盖被固定在电池壳体上，并且在气体从电池壳体中泄出时，不会被吹掉。在此方面又提供了一种电池壳体，该电池壳体在正常运行中具有可靠的密封性，但是在故障情况下允许气体顺畅和定向地泄出，而不会使电池壳体或阀门的部件不受控制地被抛出。因此实现了开头所述的目的。所述盖可设置有一个用于贴靠在电池壳体的外壁上的环绕的密封件。所述密封件能够针对于偶尔来自外部的水提供一种密封。该水中可能会含有浸透剂，例如其存在于清洗设备的洗涤介质中。所述密封件应该针对于油喷溅提供密封。此外，所述密封件还应该提供盖材料相对电池壳体的公差补偿。还期望实现一种兼顾不同热膨胀系数的平衡功能。所述密封件可以由弹性体实心材料或者2K-结构部件QK-Bauteil)构成。所述密封件可以被构造为经硫化处理的弹性体。所述密封件可以被构造为采用履带式涂敷方法 (Raupenauftragsverfahren)涂敷的弹性体。所述密封件可以被构造为挤压成型的热塑性弹性体(TPE)或者热塑性聚氨酯树脂(TPU)。所述密封件可以被构造为粘贴上的弹性体或者TPE。所述密封件可以被构造为闭孔泡沫。 接合槽可以在朝向电池壳体的内壁的一侧构造出不同的高凸。在此，接合槽相对于盖的密封件存在着偏心的定向。这使得在电池壳体的内部产生过压时，盖首先是在一侧打开，这样便实现了适度的压力降低。在此背景下，接近乳头状接头的高凸应该大于远离乳头状接头的高凸。于是，盖可以按下述方式从壁上被挤压出来，即，接合槽的最接近乳头状接头的部分最后从壁上挤压脱出。盖的表平面可以与平行于电池壳体的内壁的平面形成一个夹角。由于有了这种倾斜，盖在一个区域内比在另一个区域内具有更高的刚性。因此盖在一个区域内比在另一个区域内显示出更大的变形。在此背景下，盖的表平面应该与平行于电池壳体的内壁的平面形成一个在2° <X<30°范围内的夹角X。已经得到证明的是，这个夹角范围特别有利于使由弹性体构成的盖适当地变形。乳头状接头可以设置有一个可取下或本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于闭锁电池壳体（１）的开口（３）的封闭元件，包括一盖（５），所述盖（５）具有接合槽（６），电池壳体（１）的壁（１３）能够嵌入该接合槽（６）内，其中，从所述盖（５）中伸出能够无损伤变形的连接件（７），并且所述连接件（７）配置有乳头状接头（８）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·克里泽，O·纳尔沃尔德，M·克莱门斯，H·翁格尔，T·克拉默，I·斯特凡，
申请(专利权)人：卡尔·弗罗伊登伯格公司，
类型：发明
国别省市：DE