DE3206607C2

DE3206607C2 - Batterie

Info

Publication number: DE3206607C2
Application number: DE3206607A
Authority: DE
Inventors: Svend Aage Bagsvard Jensen
Original assignee: HELLESENS SOEBORG DK AS
Current assignee: HELLESENS SOEBORG DK AS
Priority date: 1981-03-03
Filing date: 1982-02-24
Publication date: 1985-11-14
Also published as: GB2094055B; GB2094055A; IL65084A; IL65084A0; FR2501416B1; JPS57176664A; DK95481A; DE3206607A1; FR2501416A1

Abstract

Hermetisch geschlossene Batterie mit einer Sicherheitsvorrichtung zum Verhindern einer Explosion, bestehend aus einer außen an der Batterie montierten spitzen Einrichtung (9), die die Batterie punktiert, wenn diese sich infolge eines Innendruckes ausdehnt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind Batterien bekannt, die hermetisch geschlossen sind und metallisches Lithium als Anodenmaterial und z. B. Thionylchlorid als Elektrolyt enthalten. Mit »hermetisch geschlossen« wird daher in der vorliegenden Beschreibung nicht nur gemeint, daß der Behälter völlig dicht ist, sondern daß es sich um einen solchen Batterietyp handelt, der zerstört wird, wenn der Inhalt mit der Umgebung in Berührung kommt, und der nicht wieder betriebsbereit gemacht werden kann, obwohl der Behälter nach einem Öffnen wieder geschlossen wird. Der Behälter für solche Batterien ist oft aus verhältnismäßig dickem Plattenmaterial aus verschiedenen Stahllegierungen zusammengeschweißt und derart konstruiert, daß er einen erheblichen Innendruck verträgt, (z. B. 1Ö bar und auch erheblich mehr). Solche Batterien können explodieren, wenn eine zu große Innendrucksteigerung auftritt, die auf ein Erhitzen zurückzuführen ist, beispielsweise ein äußeres Erhitzen infolge eines Feuers oder ein inneres Erhitzen infolge eines Kurzschlusses (da dieser Batterietyp einen hohen Kurzschlußstrom aufweist}. Eine solche Batterie muß daher mit einer Sicherheitsvorrichtung versehen sein, die eine Explosion verhindert

Die bisherigen Sicherheitsvorrichtungen für diesen Batterietyp sind in Form von Sicherheitsventilen, die in die Behälterwand eingebaut sind, z. B. als pfropfenartiger Einsatz aus Glas oder einem anderen korrosionsbeständigen Material, der bei einer bestimmten Temperatur oder einem bestimmten Druck hinausgedrückt wird, oder es ist eine Schwächung der Behälterwand -Orgesehen. Diese bekannten Lösungen weisen jedoch erhebliche Nachteile auf, die teils herstellungsbedingter Art (teuer und kompliziert) und teils funktioneller Art (nicht betriebssicher) sind.
Bei der Betriebssicherheit wird vor allem daran gedacht daß die Sicherheitsventile nicht zu früh öffnen, mit der Gefahr, daß Menschen und Geräte durch den sich entleerenden, sehr ätzenden und giftigen Inhalt beschädigt werden; vielmehr sollen die Ventile nur in Katastrophensituationen öffnen, wo es ansonsten zu einer Explosion kommen würde. Eine Betriebssicherheit in dieser Hinsicht ist sehr schwer zu erreichen, weil hermetisch geschlossene Batterien derart konstruiert sind, daß sie sehr lange (z. B. 10 bis 20 Jahre) halten, und durch diese lange Zeit eine Korrosion von Innen heraus auftreten kann, so daß ein Ventil hinausgeschossen wird, oder eine Schwächung der Behälterwand bei einem niedrigeren Druck s's beabsichtigt bricht.

Andere Nachteile der bekannten Sicherheitsvorrichtungen liegen in der Schwierigkeit, sie so herzustellen, daß sie bei einem ganz bestimmten, im Voraus gewünschten Druck wirksam werden daß sie ihren schädlichen Behälterinhalt nicht übermäßig zerstreuen. Gegenüber anderen bekannten Sicherheitsvorrichtungen wird bei einem plötzlichen ganzen Öffnen des Ventils mit darauf folgendem Zerstreuen des Behälterinhalts lediglich vermieden, daß Schäden in Folge von Splittern auftreten.

Es sind ferner Batterien eines ganz anderen Typs bekannt (DE-OS 19 39 360, DE-GM 67 51613 und FR 14 87 742), bei dem vollkommen gesondert aufgebaute und im wesentlichen innerhalb des Satteriebehälters anzuordnende bzw. mit dem Innern der Batterie in unmittelbarer Verbindung stehende Sicherheitsvorrichtungen vorgesehen sind. Diese Sicherheitsvorrichtungen enthalten wenigstens eine biegsame Abdichtungs- bzw. Sprengmembrane, die innerhalb des Batteriebehälters bzw. einer gesonderten Drucksicherung installiert ist und auf die der Behälterinnendruck derart wirkt, daß sie bei einem übermüßigen Ansteigen des Innendruckes

jo nach außen durchbiegt und dabei gegen eine ebenfalls etwa im Innern des Behälters angeordnete Spitze gedrückt und durchgestoßen wird, um überschüssiges Druckgas entweichen zu lassen. Allein hierdurch ergibt sich ein äußerst komplizierter und aufwendiger innerer Aufbau der Batterie. Die Behälter schließen hierbei die stromerzeugenden Bestandteile der Batterie ein, ohne daß diese jedoch hermetisch verschlossen sind, d. h. entsprechend hohe Innendrücke möglich sind.

Die Batterie gemäß DE-OS 19 39 360 besitzt einen Teilbehälter aus einer größeren Anzahl von Einzelteilen, die dadurch miteinander verbunden sind, daß sie miteinander abgekantet sind. Diese Art des Zusammenbaus kann keine hermetische Dichtigkeit gewährleisten, wie sie für relativ hohe Innendrücke erforderlich ist.

Innerhalb des Behälters ist hier eine innere Membrane vorgesehen, gegen die eine von der Innenseite des Bodens etwa vertikal nach innen reichende spitze Einrichtung gerichtet ist.

Ähnlich verhält es sich auch mit dem Aufbau gemäß FR 14 87 742, bei der gegen die innere Membrane eine von der Behälterdecke nach innen gerichtete, innere spitze Einrichtung weist. Hierbei ist das Durchstechen der inneren Membrane eine — wenn auch zum Teil unerwünschte — weitgehend normale Funktion, wodurch die Batterie nicht zerstört wird, sondern in normaler Weise weiter funktionieren kann, wenn der Innendruck im Behälter wieder auf den Normaldruck fällt. Außerdem ist bei diesen Batterien auch ein Druckausgleichsventil vorgesehen. Dieser Aufbau ist jedenfalls nicht für ein hermetisches Verschließen einer Batterie der eingangs erwähnten Art geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Batterie der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art zu schaffen, die sich sowohl durch einen einfachen Aufbau als auch durch eine äußerst einfache Herstellung auszeichnet und dabei über viele Jahre betriebssicher (insbesondere korrosions- und explosionsgeschützt) funktionieren kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeinäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkntale gelöst.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung ist der Metallbehälter der Elatterie tatsächlich in der erforderlichen Weise hermetisch verschlossen, um erhöhten Innendrücken standzuhalten. Dabei ist aber in vorteilhafter Weise auch die spitze Einrichtung der Sicherheitsvorrichtung auf der Außenseite des Behälters zuverlässig gehaltert und zwar in der Weise, daß sie die ihr zugewandte Behälterwandfläche punktiert (durchstößt), wenn diese auf Grund eines überhöhten Behälterinnendrucks übermäßig ausbeult

Wenn dabei erfindungsgemäß die spitze Einrichtung auf einer Brücke montiert ist, deren beide Enden an zwei Stellen des Metallbehälters befestigt sind und die sich über die ganze beim Ansteigen des Behälterinnendrucks ausbeulende Fläche erstreckt, dann wirkt diese Brücke in sehr vorteilhafter Weise auch gleichzeitig als ein Schild, ^er beim Punktieren des Behälters verhindert, daß die sich entleerende Flüssigkeit in den umgebenden Raum zerstreut wird.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß am einen Ende des Behälters ein Deckel befestigt ist, in den ein einen Stromabnehmer isoliert hadernder besonderer Abschnitt eingeschweißt ist, der eine beim Ansteigen des Behälterinnendruckes besonders stark ausbeulende Fläche bildet, und daß die spitze Einrichtung über dieser Fläche an einem Bügel montiert bt, der am Rand dieser Fläche befestigt ist. In diesem Falle kann der besondere Abschnitt des Deckels aus einem anderen Material als der übrige Teil bestehen, so daß dieser besondere Abschnitt aus einem leichter ausbeulenden und leichter zu durchbohrenden Material bestehen kann, ohne daß dadurch die Batterie insgesamt übermäßig verteuert wird und außerdem kann dies auch zu einer vereinfachten Anbringung der als Bügel ausgebildeten Halterung für die spitze Einrichtung führen.

Ferner ist es erfindungsgemäß besonders zweckmäßig, wenn die spitze Einrichtung eine zugespitzte Schraube ist, die sich durch eine Mutter erstreckt. Hierdurch kann der Absnand der Spitze gegenüber der ausbeulenden Behälterfläche leicht eingestellt werden.

Die Erfindung sei iim folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 zwei rechtwinklig zueinander liegende Vertikalschnittansicliten durch ein gleiches Ausfiihrungsbeispiel einer zylindrischen Batterie;

F i g. 3 eine Aufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 und 2;

F i g. 4 eine Vertikalschnittansicht durch das obere Ende der Batterie bei einer alternativen Ausführungsform.

In den F i g. 1, 2 und 3 ist ein die stromerzeugenden Bestandteile der Batterie enthaltender Metallbehälter der Batterie veranschaulicht, der einen Metallbecher 1 ίο und einen Deckel 2 aufweist, der durch eine Schweißung 3 am Metallbecher so befestigt ist, daß der Metallbehälter hermetisch geschlossen ist.

Im Decke! 2 ist ein Stromabnehmer 5 vorgesehen, der gegenüber dem Deckel durch ein Isoliermaterial 6, z. B. eine Glasperle, isoliert ist.

Auf der Außenseite des hermetisch verschlossenen Metallbehälters ist an diametral gegenüberliegenden Rändern (am Ende des Behälters) eine Halterung in Form einer Brücke 7 befestigt, in der eine Mutter 8 angebrach* ist. Durch diese Mutter 8 erstreckt sich eine zugespitzte Schraube 9, deren spi; es Ende in einem gewünschten Abstand vom Deckel 2 einstellbar ist. Wenn der Deckel 2 in Folge eines Innendruckes im Metallbehälter nach oben ausbeult, gelangt er gegen die Spitze der Schraube 9, so daß bei einem weiteren Ausbeulen die Schraubenspitze durch den Deckel hindurchdringt und den Behälter punktiert, wodurch dessen Inhalt herausgepreßt wird. Die sich über die ganze Stirnfläche der Batterie erstreckende Brücke 7 bildet dabei 3G einen Schild, der ein zu starkes Zerstreuen des Behälterinhalts verhindert.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist am Außenende der Schraube 9 eine weitere Mutter 10 vorgesehen, die zum Befestigen einer Leitung 11 benutzt werden kann, so daß die gebildete Sicherheitsvorrichtung auch als zweiter Stromabnehmer der Batterie ausgenutzt werden kann.

F i g. 4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Batterie mit hermetisch verschlossenem Mi.-*allbehälter. Hier erstreckt sich der Stromabnehmer 5 am Deckel 2 durch einen besonderen Deckelabschnitt 12, der durch eine Schweißung 4 am übrigen Teil des Dekkels 2 befestigt ist. Diese Ausführungsform kann z. B. zweckmäßig sein, wenn es schwierig ist, ein Icoliermaterial 6 zu finden, das mit dem gewöhnlich verwendeten Behältermaterial (rostfreier Stahl) verträglich ist. Der besondere Abschnitt 12 kann dann aus einer anderen Metallegierung bestehen, die eine größere Sicherheit für ein haltbares Anbringen des Isoliermaterials 6 gewährleistet.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die spitze Einrichtung (hier wieder eine Schraube 9) derart montiert, daß sie beim Ausbeulen des Deckels durch den besonderen Absc/initt 12 dringt. Dies ist daher vorteilhaft, weil für diesen besonderen Abschnitt 12 ein teureres Material als rostfreier Stahl gewählt werden kann, ohne daß die Batterie dabei sehr verteuert wird; es kann also ein Material verwendet werden, das von der spitzen Einrichtung leichter durchbohrt werden kann. Dieser besondere Abschnitt 12 kann gegebenenfalls eine kleinere Dicke aufweisen als der übrige Teil des Deckels 2.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die SicS/erheitsvorrichtung zweckmäßig auch eine spitze Einrichtung aufweisen, die an einem Bügel 7 montiert ist, der an einer einzelnen Ste'le am Rand des Deckels 2 befestigt ist, wobei sich die spitze Einrichtung 9 über die Mitte des Deckels erstreckt, so daß sie sich über dem besonderen Abschnitt 12 befindet. Dieser Abschnitt 12 kann sich

bei einem Ausbeulen des Deckels über eine größere Strecke bewegen als der Rand des Deckels 2. Hierdurch kann die Sicherheitsvorrichtung am Deckel 2 befestigt werden, bevor dieser am übrigen Behälter befestigt und der Behälter gefüllt wird (das Füllen des Behälters erfolgt durch die im Stromabnehmer 5 vorgesehene öffnung).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

ίο

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Claims

Patentansprüche:

1. Batterie mit einem die stromerzeugenden Bestandteile der Batterie enthaltenden, nach außen geschlossenen Metallbehälter, der eine Sicherheitseinrichtung mit einer vom Behälter getragenen spitzen Einrichtung aufweist, die bei Überschreiten eines vorbestimmten Innendruckes im Behälter eine Druckentlastung bewirkt,

dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des hermetisch verschlossenen Metallbehälters (1,2) eine die spitze Einrichtung (9) tragende Halterung (7) im Randbereich der Behälterwand (2) fest angebracht ist, deren Fläche beim Ansteigen des Behälterinnendruckes nach außen ausbeult, wobei die spitze Einrichtung auf der Außenseite dieser ausbeulenden Behälterwandfläche so gehaltert ist, daß diese Fläche bei einem Ausbeulen aufgrund eines überhöhter* Behälterinnendruckes gegen die spitze Einrichtung (9) gedruckt und von dieser punktiert wird.

2. Batterie nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die spitze Einrichtung (9) auf einer Brücke (7), montiert ist, deren beide Enden an zwei Stellen des Metallbehälters (1, 2) befestigt sind und die sich über die ganze beim Ansteigen des Behälterinnendruckes ausbeulende Fläche (2) erstreckt

3. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am einen Ende des Behälters (1) ein Deckel (2) befestigt ist, in den ein einen Stromabnehmer (5) isoliert halternder besonderer Abschnitt (12) eingeschweißt ist, der eine beim Ansteigen des Behälterinnendruckes besonders stark ausbeulende Fläche bildet, und daß die spitz«. Einrichtung (9) über dieser Fläche an einem Bügel (7) montiert ist, der am Rand dieser Fläche befestigt ist.

4. Batterie nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die spitze Einrichtung eine zugespitzte Schraube (9) ist, die sich durch eine Mutter (8) erstreckt.