[发明专利]用于电化学装置外壳的安全阀

说明书

本发明涉及一种用于电化学装置外壳的安全阀，其可以以简单的方式制造，并且在安装在电化学装置壳体上时有效地提供紧急排气，该安全阀包括：壳体，其限定了腔并且具有顶部和底部，所述底部的表面覆盖所述电化学装置外壳中的开口，以及至少一个保护性排气元件，其设置于所述底部并且被构造成在所述电化学装置外壳中的内部压力和/或温度超过预定阈值时提供通气口；其中，所述保护性排气元件的材料厚度比其余所述底部的材料厚度小。还公开了包括所述安全阀的套件和相关的电化学装置。

技术领域

本发明涉及例如用于诸如电池(battery)组或燃料电池(fuel cell)等的电化学装置的外壳的安全阀。另外，本发明涉及用于补偿电化学装置外壳中的内部压力的套件，并且涉及包括所述安全阀的电化学装置。

背景技术

许多电化学装置需要配备有安全机构的外壳，该安全机构能够补偿外壳内的内部压力的波动以通过与环境的持续空气交换来抑制鼓胀或变形，并且/或者如果压力或温度过度增加则能够紧急排气。后一种功能对于电池(诸如汽车应用中使用的锂离子电池)或其它容易发生热失控现象的电化学装置而言特别重要，其中由于发生各种放热反应，装置会急剧发热、着火，并且甚至可能爆裂或爆炸(例如，由于气体释放而导致内部压力过大)。这些效果在电池组中更加明显，其中单个电池的热失控可能会促进相邻电池的损坏、热失控和/或故障。

已知设置有压力补偿装置的电化学装置壳体，其包括具有一定透气性的膜(membrane)或薄层(film)，以使得能够进行持续的空气交换，而且还保护壳体的内部免受污物和水的渗透。例如，US 2013/0032219 A1公开了一种使用通常由多孔PTFE组成的透气膜(该透气膜至少部分地开设有通气口以进行爆裂保护)的装置，从而在单个单元中结合持续的压力补偿和紧急排气。然而，所述构造是不利的，因为在突然增加压力之后，膜被破坏并且必须更换以执行两项功能。US 2018/0292020 A1通过使用无纺布材料作为透气膜来提高其透气性同时使用单独的密封唇来解决该问题，所述密封唇在内部压力达到临界阈值(例如，在紧急排气期间)时会使密封表面抬离。然而，制造所述压力补偿装置的方法是复杂的，因为难以提供具有既与外壳一致又在预定压力下抬离的几何形状的密封唇。此外，必须对膜进行特殊处理以防止液体(例如水、油)和污物从外部渗透，例如通过将超吸收无纺布层层叠到超细纤维无纺布层上。此外，超吸收层的使用倾向于随着时间降低透气性，并且一旦达到液体吸收能力就必须更换。WO 2018/183804 A1公开了一种排气组件，其包括用于紧急排气的伞形阀。在DE 10 2014 018751 A1、WO 2011/158822 A1和EP 2 709 191 A1中公开了安全阀的其它示例。

然而，仍然期望提供一种克服上述缺点并且可以廉价且以直接的方式生产的简单安全阀。

发明内容

本发明利用本文所限定的权利要求的主题实现了这些目的。在下面的部分中将进一步详细说明本发明的其它优点。

总体上，本发明涉及一种用于电化学装置外壳的安全阀，其包括：壳体，其限定了腔并且具有顶部和底部，所述底部的表面覆盖所述电化学装置外壳中的开口，以及至少一个保护性排气元件，其设置于所述底部并且被构造成在所述电化学装置外壳中的内部压力和/或温度超过预定阈值时提供通气口；其中，所述保护性排气元件的材料厚度比其余所述底部的材料厚度小。

在另一方面中，本发明提供了一种用于补偿电化学装置外壳中的内部压力的套件，其单独地包括：上述安全阀和包括透气膜的压力补偿元件，所述压力补偿元件被构造并配置成补偿所述电化学装置外壳内的内部压力波动。

本发明的其它方面涉及前述安全阀或套件的用途，其用于补偿电化学装置外壳中的内部压力，并且涉及包括安装有所述安全阀或所述套件的外壳的电化学装置。

在以下说明和权利要求中记载了本发明的优选实施方式以及其它方面。

附图说明