公开了一种电池用排气装置(10)，更具体地，公开了一种应用到电池子模块、电池模块和电池系统中的一种的外壳的多功能呼吸和排气装置，所述排气装置(10)包括：壳体(20)，以密封方式附着到电池外壳的排气口并且包括至少一个侧壁(21)；透气过滤器(30)，用于将电池外壳的内部(91)与壳体(20)内部的呼吸室(22)隔开；排气隔膜(40)，用于以气密方式将呼吸室(22)与外部环境(92)隔开；呼吸芽(50)，将呼吸室(22)流体地连接到外部环境(92)并且绕过排气隔膜(40)。此外，公开了一种包括附着到电池外壳的排气装置的电池。根据本公开的实施例的排气装置和包括该排气装置的电池可以应用到电动汽车和能量存储系统(ESS)的电池组。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池用排气装置和包括其的电池
本公开涉及一种用于电池的排气装置，具体涉及一种用于电池子模块、电池模块或电池系统中的一者的外壳的多功能呼吸和排气装置，电池子模块、电池模块或电池系统被构造为集成在所述外壳中。
技术介绍
可再充电电池或二次电池与原电池的不同之处在于，可再充电电池或二次电池可以被重复地充电和放电，而原电池仅提供化学能到电能的不可逆的转换。低容量可再充电电池用作用于诸如蜂窝电话、笔记本计算机和便携式摄像机的小型电子装置的电源，而高容量可再充电电池用作用于混合动力车辆等的电源。通常，可再充电电池包括：电极组件，包括正极、负极和置于正极与负极之间的分隔件；外壳，容纳电极组件；以及电极端子，电连接至电极组件。为了使电池能够经由正极、负极和电解质溶液的电化学反应而充电和放电，电解质溶液被注入到外壳中。外壳的形状(例如，圆柱形或者矩形)取决于电池的预期目的。可再充电电池可以用作由串联和/或并联结合的多个单元电池单体形成的电池模块，以提供例如用于混合动力车辆的电机驱动的高能量密度。也就是说，根据所需的电力的量以及为了实现例如用于电动车辆的高功率可再充电电池而通过将多个单元电池单体的电极端子相互连接来形成电池模块。电池模块可以以块设计或者模块化设计构造。在块设计中，每个电池单体结合到公共集流体结构和公共电池管理系统。在模块化设计中，多个电池单体被连接以形成子模块，并且多个子模块被连接以形成电池模块。电池管理功能可以在模块级别或子模块级别上实现，因此改善了组件的可互换性。配备有热管理系统的一个或更多个电池模块机械地电气集成，并且装配为与一个或更多个用电设备通信以形成电池系统。在电池子模块级别、在电池模块级别或者在电池系统级别，外壳可以被预见用于包围构成各自单元的所有组件。为了提供对包围的组件的热控制，可以使用热管理系统来有效地散发、排放和/或消散外壳内产生的热量。如果省略了这种热管理系统，或者没有充分执行从外壳的散热，内部温度的升高会导致在外壳中发生异常反应。这种异常操作条件的示例是可能由强烈过热或过度充电的锂离子单体而引发的电池单体的热失控。热失控是单体内部的自加速化学反应，其会产生大量的热量和气体，直到耗尽所有可用的物质为止。由于产生的气体中大量的氢气和一氧化碳，使得产生的气体会是有毒的和易燃的。通常，电池单体包括排气口，如果超过单体内部的某一过压和/或某一温度，则该排气口使得在异常操作条件下产生的气体能够从单体释放。然而，电池子模块、电池模块或者电池系统的外壳通常以基本气密的方式将组件包围在其中。因此，还需要在子模块、模块或系统的外壳中实现开口，以防止由于高度增加的内部压力而导致的对外壳及其密封的损坏。该开口将能够使排出气体安全地排出，以保护人员免受在外壳内热失控(排气)或电池单体的其它功能异常期间可能产生的危险烟气和气体的伤害。在电池单体的正常功能期间，外壳中的排气口必须确保不受障碍物和湿气的侵入。这可以通过诸如隔膜的过滤器元件来实现。为了使排气气体快速排出，这些过滤器元件通常被构造成在指定的过压和/或温度下打开。子模块外壳、模块外壳或者系统外壳还需要呼吸装置，以防止外壳(具体地，外壳的密封)由于外部与内部之间的压力差而变得不紧密。在正常操作条件期间，呼吸装置必须确保外壳的内部及其环境之间的压力平衡。通常，呼吸元件与排气口隔开，并且被构造为在排气事件时闭合。因此，子模块外壳、模块外壳或者系统外壳一般包括用于排气和呼吸的两个装置。组合的排气装置和呼吸装置一般仅由简单的过滤器元件(诸如确保防潮和防尘并且在排气事件时破裂的防水隔膜和透气隔膜)组成。但是，流过这些装置的呼吸气流受到严格限制，并且通常这些装置无法满足更高的IP等级。
技术实现思路
技术问题因此，本公开的目的是克服或者减少现有技术的缺点中的至少一些，并且提供一种用于电池(具体地，用于电池子模块、电池模块或电池中的一种的外壳)的组合的呼吸和排气装置，该组合的呼吸和排气装置在正常操作期间确保压力平衡并保护免受颗粒、灰尘流体和湿气的侵入的影响，并且在排气事件时提供可靠的气体释放。技术方案通过本公开可以避免或至少减少现有技术的一个或更多个缺点。具体地，提供了一种用于电池的排气装置，所述排气装置包括：壳体，被构造成以密封方式附着到电池外壳并且包括至少一个侧壁；透气过滤器，将电池外壳的内部与壳体内的呼吸室隔开；排气隔膜(或排气膜)，以气密方式将呼吸室与外部环境隔开；以及呼吸芽，将呼吸室和外部环境流体连接并且绕过排气隔膜。在本申请的上下文中，电池要被理解为电池子模块、电池模块和电池系统中的一种。因此，电池外壳要被理解为电池子模块、电池模块和电池系统中的一种的外壳。排气装置的壳体可以被构造为附着到用于覆盖排气口和/或与排气口叠置的电池外壳，或者可以被构造为插入排气口中。所述至少一个侧壁可以由塑料材料或者金属材料制成，具体地，由注入成型的热固性塑料材料制成。因此，壳体包括至少一个固体侧壁，而壳体的底表面和顶表面可以是敞开的。因此，所述至少一个侧壁可以被认为是将作为第一开口的底表面和作为第二开口的顶表面连接的流体导管，其中，第一开口流体连接到电池外壳的排气口。透气过滤器被构造为是可透气的(可呼吸的)，因此允许气体通过透气过滤器，而作为过滤器，它至少要防尘并且因此阻止灰尘和其它障碍物穿过过滤器。透气过滤器以根据异物防护等级认证达到满足IP6x防护等级的方式来防尘。在被称为IP防护等级的情况下，其是指标准ISO20653:2013、DINEN60529和IEC60529中的至少一种，前述标准的全部内容(具体地，关于各种IP等级的定义和测试方法)通过引用包含于此。透气过滤器可以被焊接(具体地，超声焊接、结合或者二次注塑)到壳体的至少一个侧壁、到侧壁的内侧或者侧壁和/或壳体的一面。在这里，透气过滤器与壳体的内侧之间的连接也满足IP6x防护等级。可选择地，透气过滤器也可以如下所述连接到盖(的内侧)。透气过滤器还被构造为将电池外壳的内部与排气装置的壳体内的呼吸室隔开。在电池使用排气装置时，透气过滤器可以位于电池外壳的内部、电池外壳的排气口内或者电池外壳的外部。基本上，透气过滤器完全覆盖由排气装置的壳体形成的流体导管，排气装置通过排气口将外壳内部和外部相连接。透气过滤器的背离电池外壳内部的一侧是形成在排气装置的壳体内(即，如上所述的流体导管内)的呼吸室的一个边界表面。在下面更详细地描述这样的呼吸室。没有流体绕过存在于外壳内部与呼吸室之间的过滤器。排气隔膜作为隔膜(膜)由固体薄材料制成，具体地由薄金属材料或者塑料材料制成，因此至少是基本气密的。气密是指在包括公开的排气装置的电池的正常操作期间不允许气体流过排气隔膜的泄漏率。排气隔膜的泄漏率满足如标准ANSI/FCI70-21976(R1982)中定义的泄露等级I，该标准的内容(具体地，关于泄露等级的定义和测试方法)通过引用包含于此。排气隔膜满足上述标准中定义的泄露等级II、III、IV、V或VI。排气隔膜被焊接(具体地，超声焊接)、结合或者二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电池的排气装置，所述排气装置包括：/n壳体，被构造成以密封方式附着到电池外壳并且包括至少一个侧壁；/n透气过滤器，被构造成将电池外壳的内部与壳体内的呼吸室隔开；/n排气隔膜，被构造成以气密方式将呼吸室与外部环境隔开；以及/n呼吸芽，将呼吸室和外部环境流体地连接并且绕过排气隔膜。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171030 EP 17199096.3;20181004 KR 10-2018-01183871.一种用于电池的排气装置，所述排气装置包括：
壳体，被构造成以密封方式附着到电池外壳并且包括至少一个侧壁；
透气过滤器，被构造成将电池外壳的内部与壳体内的呼吸室隔开；
排气隔膜，被构造成以气密方式将呼吸室与外部环境隔开；以及
呼吸芽，将呼吸室和外部环境流体地连接并且绕过排气隔膜。
2.根据权利要求1所述的排气装置，其中，呼吸室被透气过滤器、排气隔膜与壳体的至少一个侧壁包围。
3.根据权利要求1所述的排气装置，其中，透气过滤器和/或排气隔膜被焊接、结合或者二次注塑到壳体的所述至少一个侧壁。
4.根据权利要求1所述的排气装置，其中，至少排气隔膜被构造为在电池的排气事件中破裂。
5.根据权利要求1所述的排气装置，所述排气装置还包括连接到壳体的所述侧壁并且被构造成保护排气隔膜免受环境影响的盖。
6.根据权利要求5所述的排气装置，其中，盖包括具有比呼吸芽的流动区域大的流动区域的至少一个开口。
7.根据权利要求5所述的排气装置，其中，盖包括：
顶盖，具有至少一个第一开口段和至少一个第一封闭段；
挡板盖，位于顶盖与排气隔膜之间并且包括至少一个第二封闭段，
其中，所述至少一个第二封闭段与所述至少一个第一开口段在排气隔膜的法线方向上叠置。
8.根据权利要求7所述的排气装置，其中，盖还包括：
下盖，位于挡板盖与排气隔膜之间并且包括至少一个第三开口段和至少...
【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩哈德·瓦哈，亚历山大·洛克，金·迪伦科弗，乔治·艾希伯格，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR
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