用于电池中的密封框架制造技术

本发明专利技术涉及一种用在电池中的密封框架（１），包括基体（２），其中基体（２）包围一开口（３），其中基体（２）具有第一密封面（４）和相对置的第二密封面（５），本发明专利技术目的在于，对电池这样加以设计和改进，使得该电池在正常运行中具有可靠的密封性能，但当出现故障情况时允许电解液毫无问题地逸出，其中第一密封面（４）和／或第二密封面（５）设计成可弹性压缩的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在电池中使用的密封框架，包括基体，其中所述基体包围一 开口，其中基体具有第一密封面和相对置的第二密封面。
技术介绍
较大的电池由单个的单电池构成。通常一个用于混合动力车辆或电动车辆的或者 用于工业应用领域的电池包含有在二十个到几百个之间的单个的单电池。在此，单个的单 电池可以设计为圆形单电池、棱形单电池或所谓的咖啡袋式单电池。咖啡袋式单电池包括 柔性的、由薄膜构成的外套，单电池的电组件设置在该外套中。为了在电池中实现最佳的空间利用首先采用咖啡袋式单电池。咖啡袋式单电池的 特征还在于高容量的同时具有很小的重量。咖啡袋式单电池可以通过导热的薄膜良好地冷 却。此外，这种结构形式的单电池可容易地定标，这是因为单电池的所有组件包括薄膜壳体 在生产中可以容易地改变大小。由于高的存储能量，较大的电池始终在出现故障时构成安全风险。在此，锂电池被 视为特别危险的，这是因为其具有高的能量密度、可燃烧的电解液以及薄的隔板。最后，锂 电池产生高的单电池_电压，从而使布置在单电池中的组件受到高的电化学的负荷。特别 在使用寿命设定至少为8-10年的汽车电池和工业电池中，这是特别重要的。前面所述的咖啡袋式单电池可以节省空间地安装。因此在电池中可以存储大的每 体积单位的能量。但由此导致由结构带来的缺点。当咖啡袋式单电池充电或放电时，其尺 寸由于柔性的外套而改变。这还导致体积膨胀。体积膨胀导致了单个的单电池的在充电和 非充电状态之间的通常约5%的厚度变化。当组装由多个单个的、串联的单电池组成的所谓的“堆叠”时，因此必须考虑的是， 单个的单电池具有出可变化的体积。特别是必须注意到，即各单电池在其具有最大厚度的 已充电状态中向相邻单电池的表面几乎不施加压力或者仅施加极小的压力。此外原则上也 需要注意的是，柔性的单电池的厚度由于制造公差也不是统一的，而是存在波动的。此外还需要这样一种装置，通过该装置，冲击或振动被缓冲和/或衰减，从而使电 池的内部以及触点不受到损害。此外，导线电子设备和监控电子设备的接口必须尽可能不 受机械负荷与电池连接。在串联电路中导线电子设备的几百个触点中的一个发生松脱就已 经会导致电池的故障。当监控电子设备的触点发生故障时，随后不再受监控的单电池会逐 渐到达临界的状态，这可能中期地导致整个电池的损坏或故障。前面所述的咖啡袋式单电池的棱边具有密封接缝。该密封接缝连接一个单电池的 两个薄膜，这些薄膜由此在这样所形成的空腔中封闭另外的部件。这些薄膜为此在内侧上 涂布了电绝缘的、增粘的密封_热塑性塑料。这种密封_热塑性塑料可由功能性的聚烯烃 构成。这种密封接缝构成咖啡袋式单电池的机械的薄弱部位。此外，单电池的周边的空气压力可能是波动的。当电池的壳体密封紧密地封闭时， 可产生典型地为0. 2bar的受温度限制的压力波动。这种压力波动附加地对密封接缝加负荷密封接缝但也构成一种预定断裂位置，其在电池发生故障情况时应允许电解液排 出。由此应避免电池发生爆炸。如果排出的可燃烧的电解液与电极相接触，则其可以被点 燃并导致着火或爆炸。在咖啡袋式单电池的内部中的最大允许的超压在多数情况远低于 0. IMPa,以便阻止密封接缝打开。特别危险的是，在咖啡袋式单电池中导出电流的电极的导 通部是特别关键的。所述导通部通常具有约0. 1至0. 3mm的厚度。在该范围中，可能的泄漏 也是特别危险的，这是因为在电极上的排出的电解液可能立刻被点燃。密封接缝通常被视 为大型单电池的薄弱部位，这是因为其在数年时间经受到持续的、由循环工作引起的负荷。最后，目前对于大型电池的冷却优选地使用基于水的冷却介质，或者当采用空调 设备时使用氟化的碳氢化合物或二氧化碳。大多数冷却介质与单电池的内部的直接接触可 能导致剧烈的化学反应。在基于水的冷却介质的情况下，例如会释放易于点燃并且可能导 致爆炸的氢气。出于这个原因，在现有技术中通常不采用接触式冷却，其中通过能够导热的 组件形成在单电池和冷却回路之间的热流并且冷却介质因此不能与单电池直接接触。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，对电池这样加以设计和改进，使得电池在正常运行中具有可 靠的密封性，但当出现故障情况时允许电解液毫无问题地并且定向地逸出。本专利技术通过权利要求1的特征来实现前面所述的目的。据此，开头所述类型的密 封框架的特征在于，第一密封面和/或第二密封面构造成能弹性压缩的。根据本专利技术认识到，可弹性压缩的密封面能够密封贴靠地围绕和包围预定断裂位 置、如密封接缝那样。通过这种密封框架，在电池内部的单电池一方面机械地固定并且另一 方面其体积能够在前侧和后侧的预定区域中略微地改变，而不会出现产生负荷的应力。可 弹性压缩的密封面能够毫无问题地补偿单电池略微的体积变化，从而没有机械载荷传递到 电接口上。此外，可弹性压缩的密封面能够衰减和缓冲振动。单电池的薄弱部位附加地受 到密封，这是因为弹性的压紧力作用在所述薄弱部位处。由此显著地抑制电解液从内向外 的流出。此外，可以使存在于外部的冷却介质、特别是水，或者从周围环境中形成的湿气远 离电池内部。最后认识到，在可弹性压缩的密封面中能够毫无问题地在密封框架中设置一 预定排出部位，在故障情况下该预定排除部位允许电解液从内向外排出。电解液由此被远 离电极地排出并且由此不会在电极上被点燃。为了实现简单的制造，基体可以由可弹性压缩的材料制成。在这个背景下具体地 可以设想，基体一体地由弹性材料、如硅氧烷(31111 )11)、硅橡胶、581 或￡ 011制成。由于 密封件通常不经受直接的介质接触，因此也可考虑另外的弹性体、如NBR。采用硅氧烷允许 密封件附加地重叠在电极上。当采用基于碳的橡胶时，在这种情况下不能总是排除的是，电 极-导电体中的高电压导致弹性体表面的碳化以及进而导致了绝缘作用的损失。所述重叠 允许机械地固定电极并有助于对其触点接通的稳定性。第一密封面和/或第二密封面可以构成为可弹性压缩层或密封通道，其布设在非 弹性的支承体上。由此可以制成非常稳定的密封框架，但该密封框架在重要的部位、也就是 说密封面上设计成可弹性压缩的。在这个背景下具体地可以设想，非弹性的支承体以夹层 形式包夹在两个可弹性压缩的层之间。也可以设想在非弹性的支承体上单侧地布设可弹性压缩的层。非弹性的支承体可能由热塑性塑料、热固性塑料或金属制成。热塑性塑料的优 点是低重量和低成本。此外塑料是不导电的。金属具有良好的导热性并且因此可以用于冷 却。在此，金属特别是在电极-引出片的区域中应完全地由可弹性压缩层包封地容纳。通 过采用能导热的塑料、例如含有热塑性塑料的碳纤维，能够明显地改进塑料的导热性以及 由此还有其热传递。最后可以设想，基体作为双组份部件用注塑技术制造。由此可实现快 速制造。密封件可能通过硫化、喷涂、嵌入或粘结而布设在支承体上。在第一密封面和/或第二密封面中可以构成有凹部。咖啡袋式单电池的密封接缝 可以通过所述凹部与大气相接触。在这个背景下以设想，在一个密封面或在两个密封面中 构成有凹部。如果两个密封框架彼此贴靠，则各凹部互补形成扩大的凹槽，通过该凹槽，密 封接缝可以获得与大气的接触。在此，凹部在横截面中可以设计为弧形的、半圆形的或矩形 的。弧形的、半圆形的设计方案允许无需压紧地贴靠在密本文档来自技高网...

【技术保护点】
在电池中使用的密封框架（１），该密封框架包括基体（２），其中所述基体（２）包围一开口（３），所述基体（２）具有第一密封面（４）和相对置的第二密封面（５），其特征在于，所述第一密封面（４）和／或所述第二密封面（５）构成为可弹性压缩的。

【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，T克拉默，H齐施卡，
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[德国]