DE102017006683A1

DE102017006683A1 - Verschlussdeckel einer Batteriezelle

Info

Publication number: DE102017006683A1
Application number: DE102017006683.3A
Authority: DE
Inventors: Marcel Drößler; Jan Hagen Voigt; Sebastian Mathes
Original assignee: Froetek Vermoegensverwaltung GmbH
Current assignee: Froetek Vermoegensverwaltung GmbH
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2018-01-25
Also published as: US20180026246A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verschlussdeckel einer Batteriezelle oder einer Batterie mit einer Entgasungsöffnung zum Ablassen von in der Batteriezelle entstandenen Gasen, wobei im Verschlussdeckel ein Gasentsorgungskanal angeordnet ist, der mit der Entgasungsöffnung verbunden ist, wobei in der Entgasungsöffnung ein Entgasungsstopfen abdichtend einsitzt, durch dessen Innenraum das Gas ausströmt, wobei der Entgasungsstopfen mindestens eine Gasdurchgangsöffnung in seiner Seitenwand aufweist, die mit dem im Verschlussdeckel angeordneten Gasentsorgungskanal verbunden ist und/oder wobei der Entgasungsstopfen an seiner Oberseite mindestens eine Gasauslassöffnung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verschlussdeckel einer Batteriezelle oder einer Batterie mit einer Entgasungsöffnung zum Ablassen von in der Batteriezelle entstandenen Gasen.
Industriebatterien werden entweder als Antriebsbatterien bei Elektrofahrzeugen insbesondere bei elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen und Gabelstaplern eingesetzt, um diese mit Energie zu versorgen, oder als ortsfeste Batterien insbesondere für unterbrechungsfreie Stromversorgungen oder zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie eingesetzt. Sie haben meist mehrere Batteriezellen, die miteinander elektrisch verbunden und durch einen Verschlussdeckel abgedeckt sind. Der Verschlussdeckel weist neben Polöffnungen eine Öffnung für einen Wassernachfüllstopfen auf, durch die in der Batteriezelle entstandene Gase auch entweichen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stopfen für eine zusätzliche Entgasungsöffnung zu schaffen, der unterschiedliche Verwendungen zulässt und durch den insbesondere bestimmbar ist, wohin die in der Batteriezelle entstandenen Gase strömen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

– dass im Verschlussdeckel ein Gasentsorgungskanal angeordnet ist, der mit der Entgasungsöffnung verbunden ist,
– dass in der Entgasungsöffnung ein Entgasungsstopfen abdichtend einsitzt, durch dessen Innenraum das Gas ausströmt,
– dass der Entgasungsstopfen mindestens eine Gasdurchgangsöffnung in seiner Seitenwand aufweist, die mit dem im Verschlussdeckel angeordneten Gasentsorgungskanal verbunden ist oder eine obere Gasdurchgangsöffnung aufweist, durch die das Gas direkt nach außen gelangen kann.

Durch einen solchen Entgasungsstopfen kann erreicht werden, dass die Gase in Kanäle geleitet werden, die sich in dem Verschlussdeckel befinden, um über diese Kanäle in insbesondere Entsorgungsschläuche zu gelangen. Der Entgasungsstopfen besitzt an seiner Oberseite zusätzlich oder alternativ mindestens eine Gasauslassöffnung, so dass wahlweise das Gas nicht in einen Kanal, sondern nach außen gelangt. Diese Wahl erfolgt entweder dadurch, dass der Entgasungsstopfen sowohl eine Gasdurchgangsöffnung in seiner Seitenwand als auch eine obere Gasauslassöffnung aufweist, oder aber es bestehen zwei unterschiedliche Entgasungsstopfen, von denen einer nur die seitliche Gasdurchgangsöffnung und der zweite nur die obere Gasauslassöffnung besitzt. In der ersten Version wird die Wahl durch die unterschiedlichen Stellungen des Entgasungsstopfens in den Verschlussdeckel erreicht. In der zweiten Version durch die Wahl des jeweiligen Entgasungsstopfens.
Besonders vorteilhaft ist es, dass das Innere des Entgasungsstopfens einen Innenraum aufweist, zur formschlüssigen Aufnahme eines Filters oder einer Fritte, die den gesamten waagerechten Querschnitt des Innenraums ausfüllt. Je nach den Anforderungen kann damit der Entgasungsstopfen in den folgenden vier Versionen verwendet werden:

1. mit oberer Gasauslassöffnung ohne Fritte/Sieb
2. mit oberer Gasauslassöffnung mit Fritte/Sieb
3. mit seitlicher Durchgangsöffnung ohne Fritte/Sieb
4. mit seitlicher Durchgangsöffnung mit Fritte/Sieb

Dem Benutzer eines solchen/solcher Entgasungsstopfens/Entgasungsstopfen steht damit eine erhebliche Variantenvielfalt zur Verfügung bei einfachster Konstruktion und hoher Funktionssicherheit.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn der Entgasungsstopfen mindestens zwei Einsatzstellungen besitzt, wobei in einer Stellung die in der Seitenwand befindliche Durchgangsöffnung mit dem Gasentsorgungskanal verbunden ist und in einer zweiten Stellung keine Verbindung mit dem Gasentsorgungskanal aber eine Verbindung nach außen besteht.
Auch wird vorgeschlagen, dass unterhalb des Entgasungsstopfens ein die Einlassöffnung des Entgasungsstopfens abdeckendes Tropfenauffangteil befestigt ist, das einen labyrinthförmigen Gasdurchgangskanal aufweist.
Um nicht zwei verschieden ausgeführte Entgasungsstopfen herstellen und verwenden zu müssen, wird vorgeschlagen, dass der Entgasungsstopfen in seiner Seitenwand mindestens eine Gasdurchgangsöffnung und an seiner Oberseite mindestens eine Gasauslassöffnung aufweist und der Entgasungsstopfen im Verschlussdeckel drehverstellbar ist, wobei in einer Drehstellung die Gasdurchgangsöffnung und in der anderen Drehstellung die Gasauslassöffnung geöffnet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 eine Ansicht von Oben auf den Verschlussdeckel einer Batteriezelle,
2 einen Schnitt nach A-A in 1 einer Ausführung mit oberer Gasauslassöffnung,
3 ein vergrößerter Ausschnitt aus 2,
4 einen Schnitt nach A-A in 1 einer Ausführung mit seitlicher Durchgangsöffnung,
5 einen vergrößerten Ausschnitt aus 4.
Der erfindungsgemäße Verschlussdeckel 1 wird zum Abdecken der Oberseite einer Batterieeinzelzelle einer Industriebatterie insbesondere einer Antriebsbatterie verwendet. Er besteht aus Kunststoff und weist die Form einer länglich gestalteten Platte 11 auf mit einer waagerechten scheibenförmigen Oberseite 10, deren Länge und Breite der Länge und Breite der Batteriezellenoberseite entspricht, so dass der Verschlussdeckel die Batteriezelle vollständig abdeckt.
In der Platte 11 und damit in der Oberseite 10 sind an einem Ende mindestens eine erste Polöffnung 2a und am anderen Ende mindestens eine zweite Polöffnung 2b eingebracht. Zwischen beiden Polöffnungen 2a, 2b befindet sich in der Platte 11 bzw. der Oberseite 10 eine Zulauföffnung 5, in der ein Wassernachfüllstopfen W eingesteckt ist.
An der Unterseite der Platte 11 sind Kanäle 3a, 3b und 3c angeordnet, die jeweils einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen und deren Wände an der Platte 11 angeformt sind. Der Kanal 3a dient der Entgasung und ist mit der Entgasungsöffnung 7 verbunden, die zwischen der Zulauföffnung 5 und einer Polöffnung 2a angeordnet ist. Der Kanal 3b dient der Wasserzufuhr und ist mit der Wasserzulauföffnung 5 bzw. mit dem in der Zulauföffnung 5 steckenden Wassernachfüllstopfen W verbunden. Die Kanäle 3c laufen um den Verschlussdeckel unterseitig herum und dienen der Druckluftzufuhr.
An der Platte 11 ist ein senkrechtes Rohr 23 befestigt, das unten an dem Verschlussdeckel 1 vorsteht und in den Elektrolyten der Zelle hineinragt. Diesem Rohr wird über die Kanäle 3c Druckluft zugeführt, die am unteren Ende des Rohrs austritt, um den Elektrolyten umzuwälzen.
In der Entgasungsöffnung 7, die über den größten Teil ihrer Höhe zylindrisch ausgeführt ist, liegt ein in seiner Außenseite entsprechend geformter Entgasungsstopfen 15 formschlüssig ein. Der Entgasungsstopfen weist an seiner Oberseite einen ihn verschließenden Boden 16 auf und ist nach unten hin offen, so dass er die Form eines umgedrehten Topfes besitzt. In der in den 2 und 3 dargestellten Ausführung sind im Boden 16 Öffnungen als obere Gasauslassöffnungen 17, durch die das sich in der Batteriezelle entwickelnde Gas nach oben austreten kann.
In der in den 4 und 5 dargestellten Ausführung weist der Boden 16 keine Gasauslassöffnungen auf, sondern in der Seitenwand des Entgasungsstopfens befindet sich mindestens eine seitliche Gasaustrittsöffnung 18, die über einen kurzen Verbindungskanal 19 im Verschlussdeckel 1 mit dem Gasentsorgungskanal 3a verbunden ist. Diese Verbindung besteht nur, solange der Entgasungsstopfen 15 die richtige Drehstellung einnimmt, bei der die Öffnung 18 mit dem Kanal 19 fluchtet. In einer abweichenden Drehstellung ist dieser Entgasungsweg zum Kanal 3a verschlossen. Aber in diesem Fall besteht im Entgasungsstopfen 15 mindestens eine obere Gasauslassöffnung 17 im oberen Boden 16.
Der Innenraum 20 des Entgasungsstopfens bildet einen Aufnahmeraum 2 für einen Filter oder eine Fritte 21, die den Aufnahmeraum 2 bzw. diesen Teil des Innenraums 20 formschlüssig ausfüllt. Die Fritte (Filter) besteht aus Glas, Keramik oder gesintertem PE oder PP, um Gas auszulassen und Rückzündungen in die Zelle zu verhindern.
Unterhalb des Entgasungsstopfens 15 ist ein die Einlassöffnung des Entgasungsstopfens abdeckendes Tropfenauffangteil 22 befestigt, das einen labyrinthförmigen Gasdurchgangskanal aufweist.
Der Entgasungsstopfen 15 ist in zwei Versionen ausgeführt. In einer ersten Version mit einer seitlichen Gasdurchgangsöffnung 18 und in einer zweiten Version mit einer oberen Gasauslassöffnung 17, so dass durch die Wahl einer der beiden Ausführungen das Entgasen zur Seite zum Kanal 3a hin oder nach oben zur Atmosphäre hin erfolgt. In einer nicht dargestellten Ausführung weist der Entgasungsstopfen 15 sowohl eine seitliche Gasdurchgangsöffnung 18 als auch eine obere Gasauslassöffnung 17 auf. Hierbei ist der zylindrische Entgasungsstopfen 15 um seine senkrechte mittlere Achse in der zylindrischen Aufnahme drehverstellbar, so dass durch Drehverstellen wahlweise die Gasdurchgangsöffnung 18 oder die Gasauslassöffnung 17 geöffnet ist.

Claims

Verschlussdeckel einer Batteriezelle oder einer Batterie mit einer Entgasungsöffnung (7) zum Ablassen von in der Batteriezelle entstandenen Gasen, dadurch gekennzeichnet, – dass im Verschlussdeckel (1) ein Gasentsorgungskanal (3a) angeordnet ist, der mit der Entgasungsöffnung (7) verbunden ist, – dass in der Entgasungsöffnung ein Entgasungsstopfen (15) abdichtend einsitzt, durch dessen Innenraum das Gas strömt, – dass der Entgasungsstopfen mindestens eine Gasdurchgangsöffnung (18) in seiner Seitenwand aufweist, die mit dem im Verschlussdeckel angeordneten Gasentsorgungskanal (3a) verbunden ist, und/oder – dass der Entgasungsstopfen (15) an seiner Oberseite (16) mindestens eine Gasauslassöffnung (17) aufweist.
Verschlussdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des Entgasungsstopfens (15) einen Innenraum aufweist, zur formschlüssigen Aufnahme eines Filters oder einer Fritte (21), die den gesamten waagerechten Querschnitt des Innenraums ausfüllt.
Verschlussdeckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entgasungsstopfen (15) mindestens zwei Einsatzstellungen besitzt, wobei in einer Stellung die in der Seitenwand befindliche Durchgangsöffnung (18) mit dem Gasentsorgungskanal (3a) verbunden ist und in einer zweiten Stellung keine Verbindung mit dem Gasentsorgungskanal aber eine Verbindung nach außen besteht.
Verschlussdeckel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Entgasungsstopfens (15) ein die Einlassöffnung des Entgasungsstopfens abdeckendes Tropfenauffangteil (22) befestigt ist, das einen labyrinthförmigen Gasdurchgangskanal aufweist.
Verschlussdeckel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entgasungsstopfen (15) in seiner Seitenwand mindestens eine Gasdurchgangsöffnung (18) und an seiner Oberseite mindestens eine Gasauslassöffnung (17) aufweist und der Entgasungsstopfen (15) im Verschlussdeckel (1) drehverstellbar ist, wobei in einer Drehstellung die Gasdurchgangsöffnung (18) und in der anderen Drehstellung die Gasauslassöffnung (17) geöffnet ist.