JP6719504B2 - 金属イオン電気化学蓄電池のための端子を形成するフィードスルー、ガスリリーフバルブ、関連する蓄電池 - Google Patents
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Description
−蓄電池ケーシングの壁に機械的に応力を加え、ケーシングのいくつかの表面の不可逆変形を生じさせる;及び
−蓄電池の電気的性能および老化に必ずしも有利ではないガスの組成で、蓄電池の内部にガスを内部貯蔵する。
−前記フィードスルーの内側に座部を形成する少なくとも1つの貫通路の面取り部に当接する閉鎖手段と、
−前記貫通ダクトに囲われる圧縮手段であって、前記圧縮手段が、前記蓄電池の内部に広がるガスの所定の圧力まで、連続した周囲表面に沿ってその座部に対して前記閉鎖手段を押圧した状態に維持するように適合され、前記圧力を超えると、前記ガスが前記通路及び前記貫通ダクトを通って前記蓄電池の外側に逃げることができる、圧縮手段と、
を備える、フィードスルーに関する。
−2つの電気絶縁ワッシャであって、各々が、前記壁の複数の面の一方の面に対して加圧面で当接する当接部と、前記当接部に対して突出し、前記オリフィスの端部に接触するガイド部とを有する、2つの電気絶縁ワッシャと、
−2つの導電部品であって、前記雄部品の一部が前記雌部品の穿孔部に圧入され、前記導電部品の各々が、前記ワッシャの当接部に対して加圧面で当接する当接部を含み、前記穿孔部の基部が、面取り部を有する前記貫通路で穿孔されており、前記少なくとも1つのダクトを含む前記雄部品の嵌合部分が、前記蓄電池の外側に出て、前記雄部品の貫通路に面している、2つの導電部品と、
を備える。
−金属イオン蓄電池に使用される電気化学に適合し、一方では蓄電池の内側の腐食の危険性および潜在的汚染源を防止するために非常に良好な耐薬品性を保証しなければならず、他方では、電解液中に含まれる種々の塩および溶媒または蓄電池の動作中に形成されるガスから生じる化学的攻撃によるその表面の損傷を保証しなければならない。実際に、ボールの表面に対する化学的変化は、ボール表面と、その座部、すなわち雌部品の基部を通して貫通した貫通孔の輪郭との間の界面で得られるシールを損なう可能性がある。
−閉鎖手段(ボール)の構成材料は、端部の雌部品について選択された材料と互換性がなければならない。
−閉鎖手段(ボール)の構成材料は、フィードスルーの組み立ての最終工程中に、ボールの塑性変形が、ボール表面とその座部との間の界面におけるシールを上記の所要レベルで保証するために行われることを可能にするように、端子の雌部品に使用される材料よりも信頼性の高い機械的特性を有していなければならない。
−典型的には2バールを超える目標圧力レベルに対応する圧縮に供する力を、ボール等の閉鎖手段の表面と座部(面取り部)との間の界面にシール維持することを可能にしなければならず、
−金属イオン蓄電池に使用される電気化学と適合性があり、電解質に含まれる様々な塩および溶媒または蓄電池の動作中に形成されるガスから生じる化学的攻撃によってその表面への損傷を回避する優れた耐薬品性を保証しなければならない。
−電気生成等の様々な状況において、内部圧力の上昇の場合、ガスを生成することができる内部加熱の場合、例えば、典型的には70℃を超える角に高い外部温度での爆発的な使用の場合、過度に高い充電電流または放電電流の場合、外部短絡の場合にいつでも、蓄電池の低圧脱気を実施する可能性がある。
−それが可逆的な解決策であるという事実、すなわち、ガスの逃げに続く蓄電池の連続運転を保証する:内部圧力が典型的には2バール以下に低下すると、蓄電池の内部から生じるガスおよび/または液体の漏れは、ガス発生源である原因が依然として存在する場合には、内圧が再び上昇するまで、ボールのような閉鎖手段により供給物の雌部品の貫通孔の封鎖を通じて停止する。
−蓄電池から低圧で貫通路の開口部を通って逃げることができるガス容積を制限する。
−金属イオン蓄電池電気化学との互換性。
−追加の製造上の制約が回避されるという事実。従って、本発明によるガス放出バルブを形成する装置は、蓄電池の電気生成から作動する。本発明によるこの装置が、蓄電池の全閉端に組み込まれているので、蓄電池のケーシングを開いたままにし、最後に電気生成後に蓄電池を閉じて、蓄電池の電気生成のステップを実行する必要はない。
−本発明による蓄電池の密封された閉鎖によるアセンブリの製造は、無水アセンブリルーム内で行うことができるが、電気生成操作および最終の形成後のステップは、無水部屋の外で行うことができる。
(a)前記壁の2つの対向面のそれぞれから前記ワッシャのガイド部の1つを前記オリフィスを通して挿入し、それらが前記壁のオリフィスの端部に当接するようになる段階と、
(b)前記壁の面から前記ワッシャの1つに前記アルミニウムの雌部品を挿入する段階と、
(c)前記雌部品の穿孔部分の内部に前記貫通路の軸線に沿って前記閉鎖手段を収容し、それが、前記貫通路の端部において前記面取り部に表面当接して載るようになる段階と、
(d)ハウジングを形成する前記雄部品の貫通ダクトの部分に前記圧縮手段を収容し、前記圧縮手段の一端が前記ハウジングの基部に当接しているか保持されており、前記他方の端部が、嵌合する前記雄部品の部分を越えて突出するようになる段階と、
(e)前記壁の対向面から前記雄部品をプレス嵌めし、前記雄部品の嵌合部が、前記雌部品の穿孔部の基部に当接し、前記雄部品及び前記雌部品の当接部の各々が、前記オリフィスの端部に対して案内される前記ワッシャの当接部に対して圧接面で当接するようになる段階と、
を実施する、前記のようなフィードスルーの製造方法に関する。
(f1)前記ハウジングの側方エンクロージャ内に電気化学アセンブリを挿入する段階であって、前記アセンブリが、それ自他に巻回される少なくとも1つのセルを備え、各々のセルがカソード、アノード及び前記アノード−カソード間に介在されるセパレータフィルムによって形成される段階と、
(f2)一方では、前記電気化学的アセンブリの端部と前記極性の1つに対応する前記蓄電池のケーシングとの間に、他方では、前記アセンブリの他方の端部と前記フィードスルー(1)との間に、電気接続を完成する段階と、
(f3)前記蓄電池ケーシングを密封閉鎖する段階と、
(f4)前記蓄電池ケーシング内の充填孔を通して液体またはゲル電解質で前記蓄電池の内部を充填し、次いで前記充填孔を密閉して封止する段階と、
を含む、前記蓄電池およびそのケーシングを組み立てる全ての段階(f)と、
(g)前記蓄電池の正と負の端子を電気的に接続して電気的な接続を形成する段階と、
を含む。
(h)前記圧縮手段を介して前記蓄電池の外側から前記雄部品の貫通ダクト内にプレスツールを挿入して、前記ボールを座部に当接させて塑性変形させる段階を含む。
このハウジング43は、貫通路44を介して、典型的にはM5またはM6タイプの直径を有する雌ネジ穴42に接続される。
−雌部品5については、250N/mm2を超える弾性限度で300N/mm2を超える破断強度で表される歪硬化状態のH14型のCu−Al銅グレードである。
−ボール7については、120N/mm2の最大弾性限界で200N/mm2を超える破断強度によって表される、アニーリングを伴う0状態のCu−Al銅グレードである。
−雌部品5については、H14、H16またはH18型の1050アルミニウムグレードが、H14状態について、弾性限度が85N/mm2を超えて105N/mm2を超える破断強度で表されている。
−ボール7については、65から95N/mm2の範囲に含まれる破断強度と40−50N/mm2の最大弾性限界で表されるアニーリングを伴う0状態のアルミニウムグレードである。
−電気化学的アセンブリをハウジングの側方エンクロージャ内に挿入し、前記アセンブリは、それ自体に巻回された少なくとも1つのセルを備え、各セルは、カソード、アノード及びアノード−カソード間に介在されたセパレータフィルムによって形成されている。
−一方では、電気化学的アセンブリの端部と、例えば正の極性である極性の一方に対応する蓄電池のケーシングとの間で、他方では、アセンブリの他方の端部と、例えば負の極性である極性の他方のものに対応する、本発明による蓄電池のカバー3の端子フィードスルー1の壁との間で、電気的接続が完了する。
−蓄電池ケーシングは密封されて閉じられている。
−例えば蓄電池ケーシングのカバー3に設けられた充填孔を介して蓄電池の内部に電解液を充填する。この充填孔は、完全に密封された蓄電池ケーシングを提供するために再閉鎖される。
−内圧が、図示の例ではA点でボール7が座部54から持ち上げられる排気圧力に達すると、蓄電池の内部でガスが発生すると蓄電池の内部からガスが抜けてしまう。
−このガス発生が停止すると、ボール7は図示の例では点Bから座部上に閉じて戻る。
2 正端子
3 カバー
4 雄部品
5 雌部品
6A ワッシャ
6B ワッシャ
7 ボール
8 圧縮バネ
9 プレス工具
10 ケーシング
30 面
31 面
40 当接部
41 円筒部
42 雌ネジ穴
43 ハウジング
44 貫通路
45 くびれ部
46 拡幅部
50 当接部
51 穿孔部
52 基部
53 貫通孔
54 座部
90 本体
91 円筒形端部
Claims (19)
- 2つの対向する面(30、31)を含む壁(3)のいずれかの側に現れるオリフィス(32)を介して製造された、金属イオン電気化学蓄電池のための端子を形成するフィードスルー(1)であって、
−前記フィードスルーの内側に座部を形成する少なくとも1つの貫通路の面取り部(54)に当接する閉鎖手段(7)と、
−前記フィードスルーの一部を構成する貫通ダクトに囲われる圧縮手段(8)であって、前記圧縮手段が、前記蓄電池の内部に広がるガスの所定の圧力まで、連続した周囲表面に沿って前記座部に対して前記閉鎖手段を押圧した状態に維持するように適合され、前記圧力を超えると、前記ガスが前記通路及び前記貫通ダクトを通って前記蓄電池の外側に逃げることができる、圧縮手段(8)と、
を備え、
前記閉鎖手段がボール(7)であり、前記圧縮手段がさらに、一方では、前記座部に押し付けて前記ボールを初期塑性変形させるように工具(9)の端部を通過させ、他方では、前記蓄電池の内部に広がる前記ガスの所定の圧力まで変形したボールを前記座部に押し付けたままにしておくことができるように構成され、前記圧力を超えると前記ガスが前記蓄電池の外側に逃げることができる、フィードスルー(1)。 - −2つの電気絶縁ワッシャ(6A、6B)であって、各々が、前記壁の複数の面の一方の面(30、31)に対して加圧面で当接する当接部と、前記当接部に対して突出し、前記オリフィス(32)の端部に接触するガイド部とを有する、2つの電気絶縁ワッシャ(6A、6B)と、
−雄部品(4)と雌部品(5)とからなる2つの導電部品であって、前記雄部品(4)の一部(41)が前記雌部品(5)の穿孔部(51)に圧入され、前記導電部品の各々が、前記ワッシャの当接部に対して加圧面で当接する当接部(40、50)を含み、前記穿孔部の基部が、面取り部(54)を有する前記貫通路(53)で穿孔されており、前記ダクト(42、43、44)を含む前記雄部品の嵌合部分が、前記蓄電池の外側に出て、前記雌部品の貫通路に面している、2つの導電部品(4、5)と、
を備える、請求項1に記載のフィードスルー。 - 前記圧縮手段が、圧縮バネ(8)である、請求項2に記載のフィードスルー。
- 前記圧縮バネ(8)が、AISI316または316L、またはAISI304または304Lのグレードのステンレス鋼製である、請求項3に記載のフィードスルー。
- 前記雌部品が、H14型の歪硬化状態でCu−Al銅グレードで作られ、前記ボールが、O状態でCu−Al銅グレードで作られている、請求項2に記載のフィードスルー。
- 前記雌部品が、H14、H16またはH18型の歪硬化状態で1050アルミニウム合金グレードで作られており、前記ボールが、Oアニール状態でアルミニウムグレードで作られている、請求項2に記載のフィードスルー(1)。
- 前記雄部品が、銅系合金またはニッケル被覆銅またはアルミニウム系合金で作られている、請求項2から6の何れか一項に記載のフィードスルー(1)。
- 前記座部を形成する前記貫通路の面取り部が、円錐面取り部である、請求項2から7の何れか一項に記載のフィードスルー(1)。
- 前記雌部品の穿孔部(51)における前記雄部品(4)の嵌合部分の緊密な嵌合が、前記穿孔部(51)における約6mmの孔径において、N9p7型嵌合である、請求項2から8の何れか一項に記載のフィードスルー(1)。
- 前記貫通ダクトが、前記雄部品の中央のネジ穴(42)を備える、請求項2から9の何れか一項に記載のフィードスルー(1)。
- 請求項2から9の何れか一項に記載のフィードスルー(1)が貫通して製造される、カバー(3)を有するケーシング(10)を備える金属イオン電気化学蓄電池。
- 前記雄部品(4)が雌ネジタイプであり、前記ケーシング(10)の外側に向かって突出している、請求項11に記載の金属イオン電気化学蓄電池。
- 前記カバーが、アルミニウムからなる、請求項11または12に記載の金属イオン電気化学蓄電池。
- 前記フィードスルーの前記雌部品がアルミニウム合金製であり、金属イオンを挿入するための活物質を支持するアルミニウムベースの電極ストリップにはんだ付けされたアルミニウムベースの集電体にはんだ付けされる、請求項11から13の何れか一項に記載のリチウムイオン電気化学蓄電池。
- 前記フィードスルーの前記雌部品がCu−Al銅ベースであり、金属イオンを挿入するための活物質を支持する銅ベースの電極ストリップにはんだ付けされた銅ベースの集電体にはんだ付けされる、請求項11から13の何れか一項に記載のリチウムイオン電気化学蓄電池。
- (a)前記壁(3)の2つの対向面(30、31)のそれぞれから前記ワッシャ(6A、6B)のガイド部の1つを前記オリフィス(32)を通して挿入し、それらが前記壁のオリフィス(32)の端部に当接するようになる段階と、
(b)前記壁の面(31)から前記ワッシャの1つ(6B)に前記アルミニウムの雌部品(5)を挿入する段階と、
(c)前記雌部品(5)の穿孔部分(51)の内部に前記貫通路(53)の軸線(X)に沿って前記閉鎖手段(7)を収容し、それが、前記貫通路の端部において前記面取り部(54)に表面当接して載るようになる段階と、
(d)ハウジングを形成する前記雄部品(4)の貫通ダクトの部分(43)に前記圧縮手段(8)を収容し、前記圧縮手段の一端が前記ハウジングの基部に当接しているか保持されており、前記他方の端部が、嵌合する前記雄部品(4)の部分を越えて突出するようになる段階と、
(e)前記壁の対向面(30)から前記雄部品(4)をプレス嵌めし、前記雄部品(4)の嵌合部(41)が、前記雌部品(5)の穿孔部(51)の基部(52)に当接し、前記雄部品及び前記雌部品の当接部(40、50)の各々が、前記オリフィスの端部に対して案内される前記ワッシャの当接部に対して圧接面で当接するようになる段階と、
を実施する、請求項2から10の何れか一項に記載のフィードスルーの製造方法。 - 特に前記雌部品の穿孔部における約6mmの孔径において、前記雄部品(4)の嵌合部(41)と前記雌部品(5)の穿孔部(51)との間にN9p7タイプの嵌合を得るように、段階(e)による前記嵌合が、1重量トン以下の力を有する圧力下で行われる、請求項16に記載の方法。
- 段階(e)の後に、
(f1)前記ハウジングの側方エンクロージャ内に電気化学アセンブリを挿入する段階であって、前記アセンブリが、それ自体に巻回される少なくとも1つのセルを備え、各々のセルがカソード、アノード及び前記アノード−カソード間に介在されるセパレータフィルムによって形成される段階と、
(f2)一方では、前記電気化学的アセンブリの端部と前記極性の1つに対応する前記蓄電池のケーシングとの間に、他方では、前記アセンブリの他方の端部と前記フィードスルー(1)との間に、電気接続を完成する段階と、
(f3)前記蓄電池ケーシングを密封閉鎖する段階と、
(f4)前記蓄電池ケーシング内の充填孔を通して液体またはゲル電解質で前記蓄電池の内部を充填し、次いで前記充填孔を密閉して封止する段階と、
を含む、前記蓄電池およびそのケーシング(10)を組み立てる全ての段階(f)と、
(g)前記蓄電池の正と負の端子を電気的に接続して電気的な接続を形成する段階と、
を含む、請求項16または17に記載の方法。 - 前記蓄電池の電気生成の段階(g)が完了すると、前記閉鎖手段が、
(h)前記圧縮手段を介して前記蓄電池の外側から前記雄部品(4)の貫通ダクト内にプレスツール(9)を挿入し、前記ボールを前記座部(54)に当接させて塑性変形させる段階を含むボールである、請求項18に記載の方法。
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