EP1595299B1

Battery cell with improved pressure relief vent

Abstract

An electrochemical cell with a pressure relief vent formed in a metal plate disposed in at least one of the closed end and the open end of the container. The pressure relief vent has an annular ring that includes a reduced thickness groove, interrupted in at least two places by unthinned sections of the plate. When the vent opens to relieve pressure from within the cell, the area of the plate within the annular ring remains attached to the remainder of the plate by at least one of the unthinned sections. A can with such a pressure relief vent formed in the can bottom is useful as an electrochemical cell container.

EP1595299B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 4

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Term ended

Expired 9 February 2024, 2.6 years ago.

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21 claims: 21 independent, 0 dependent

  1. 1
    A metal container (12) configured to be used as an electrochemical battery cell (10) container, the container (12) comprising a side wall (18), an open end (16), and a closed end, the closed end comprising a metal plate (14) and a positive terminal cover (42), wherein:a pressure relief vent (40) formed in the metal plate (14) comprising a first surface, a second surface, and an interrupted annular reduced thickness groove (58) formed in at least one of the first and second surfaces;the reduced thickness groove (58) is interrupted in at least two places (62 a, 62 b), each by an unthinned section of the metal plate (14), to form at least two reduced thickness arcs (60 a, 60 b);the plate (14) being configured to open at one or more of the arcs (60 a, 60 b) forming outward deflected portions (74 a, 74 b) when exposed to a pressure differential between the first and second surfaces above a predetermined level, such that an area (64) of the plate (14) radially inside the groove (58) remains attached to an area (66) of the plate (14) radially outside the groove (58) by one or more of the unthinned sections (62 a, 62 b) interrupting the groove (58), characterized in that the reduced thickness groove (58) is formed closer to the center than to the periphery of the plate (14);andthe positive terminal cover (42) extends over the vent (40) and comprises a central protruding nubbin (44), wherein the nubbin (44) is configured to facilitate the plate (14) to open outward at the one or more of the arcs (60 a, 60 b) without the positive terminal cover (42) interfering with the outward deflected portions (74 a, 74 b). Conteneur métallique (12) configuré pour être utilisé en tant que conteneur de pile électrochimique (10), le conteneur (12) comprenant une paroi latérale (18), une extrémité ouverte (16), et une extrémité fermée, l'extrémité fermée comprenant une plaque métallique (14) et un couvercle de borne positive (42), dans lequel : un évent de décompression (40) est formé dans la plaque métallique (14) comprenant une première surface, une seconde surface, et une rainure d'épaisseur réduite (58) annulaire interrompue formée dans au moins une des première et seconde surfaces ;la rainure d'épaisseur réduite (58) est interrompue dans au moins deux endroits (62 a, 62 b), chacun par une section non amincie de la plaque métallique (14), pour former au moins deux arcs d'épaisseur réduite (60 a, 60 b) ;la plaque (14) étant configurée pour s'ouvrir sur un ou plusieurs des arcs (60 a, 60 b) formant des parties déviées vers l'extérieur (74 a, 74 b) lorsqu'elle est exposée à un différentiel de pression entre les première et seconde surfaces au-dessus d'un niveau prédéterminé , de sorte qu'une zone (64) de la plaque (14) radialement à l'intérieur de la rainure (58) reste attachée à une zone (66) de la plaque (14) radialement à l'extérieur de la rainure (58) par une ou plusieurs des sections non amincies (62 a, 62 b) interrompant la rainure (58), caractérisé en ce que la rainure d'épaisseur réduite (58) est formée plus proche du centre que de la périphérie de la plaque (14) ;etle couvercle de borne positive (42) s'étend au-dessus de l'évent (40) et comprend une protubérance centrale en saillie (44), la protubérance (44) étant configurée pour faciliter l'ouverture vers l'extérieur de la plaque (14) au niveau des un ou plusieurs arcs (60 a, 60 b) sans que le couvercle de borne positive (42) n'interfère avec les parties déviées vers l'extérieur (74 a, 74 b). Metallbehälter (12), der so konfiguriert ist, dass er als Behälter für eine elektrochemische Batteriezelle (10) verwendet werden kann, wobei der Behälter (12) eine Seitenwand (18), ein offenes Ende (16) und ein geschlossenes Ende umfasst, wobei das geschlossene Ende ein Metallblech (14) und eine Pluspolabdeckung (42) umfasst, wobei: eine in dem Metallblech (14) gebildete Druckentlastungsöffnung (40) eine erste Fläche, eine zweite Fläche und eine unterbrochene Ringnut mit reduzierter Dicke (58), die in der ersten und/oder zweiten Fläche gebildet ist, umfasst;die Nut mit der reduzierten Dicke (58) an wenigstens zwei Stellen (62a, 62b) unterbrochen ist, jeweils durch einen ungedünnten Abschnitt des Metallblechs (14), wobei wenigstens zwei Bögen mit reduzierter Dicke (60a, 60b) entstehen;das Blech (14) so konfiguriert ist, dass es sich an einem oder mehreren der Bögen (60a, 60b) unter Bildung von nach außen abgelenkten Teilen (74a, 74b) öffnet, wenn es einem Druckgefälle zwischen der ersten und der zweiten Fläche über einem vorbestimmten Niveau ausgesetzt ist, so dass ein Bereich (64) des Blechs (14) radial innerhalb der Nut (58) durch einen oder mehrere der ungedünnten Abschnitte (62a, 62b), die die Nut (58) unterbrechen, an einem Bereich (66) der Platte (14) radial außerhalb der Nut (58) befestigt bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut mit der reduzierten Dicke (58) näher zur Mitte als zum Rand der Platte (14) gebildet ist;undsich die Pluspolabdeckung (42) über die Öffnung (40) erstreckt und einen zentralen vorstehenden Knopf (44) umfasst, wobei der Knopf (44) so konfiguriert ist, dass er das Öffnen des Blechs (14) nach außen an dem einen oder den mehreren Bögen (60a, 60b), ohne dass die Pluspolabdeckung (42) den nach außen abgelenkten Teilen (74a, 74b) in die Quere kommt, erleichtert.
  2. 2
    A metal container (12) according to any preceding claim, wherein the metal plate (14) is an integral part of the container (12). Conteneur métallique (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque métallique (14) est une partie intégrante du conteneur (12). Metallbehälter (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Metallblech (14) ein integraler Teil des Behälters (12) ist.
  3. 3
    A metal container (12) according to any preceding claim, wherein the area (64) radially inside the groove (58) remains attached to the area (66) radially outside the groove (58) by all of the unthinned sections (62 a, 62 b) interrupting the groove (58). Conteneur métallique (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la zone (64) radialement à l'intérieur de la rainure (58) reste attachée à la zone (66) radialement à l'extérieur de la rainure (58) par toutes les sections non amincies (62 a, 62 b) interrompant la rainure (58). Metallbehälter (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Bereich (64) radial innerhalb der Nut (58) durch alle ungedünnten Abschnitte (62a, 62b), die die Nut (58) unterbrechen, an dem Bereich (66) radial außerhalb der Nut (58) befestigt bleibt.
  4. 4
    A metal container (12) according to any preceding claim, wherein no surface of the metal plate (14) within the annular groove (58) protrudes beyond adjacent surfaces of the metal plate (14) outside the annular groove (58). Conteneur métallique (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel aucune surface de la plaque métallique (14) à l'intérieur de la rainure annulaire (58) ne fait saillie au-delà de surfaces adjacentes de la plaque métallique (14) à l'extérieur de la rainure annulaire (58). Metallbehälter (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei keine Fläche des Metallblechs (14) innerhalb der Ringnut (58) über benachbarte Flächen des Metallblechs (14) außerhalb der Ringnut (58) hinausragt.
  5. 5
    A metal container (12) according to any preceding claim, wherein the container (12) has a cylindrical shape. Conteneur métallique (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conteneur (12) a une forme cylindrique. Metallbehälter (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Metallbehälter (12) eine zylindrische Form hat.
  6. 6
    A metal container (12) according to any preceding claim, wherein any reduced thickness grooves (48) on the metal end plate (14) are disposed with radial symmetry. Conteneur métallique (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel de quelconques rainures d'épaisseur réduite (48) sur la plaque d'extrémité métallique (14) sont disposées avec une symétrie radiale. Metallbehälter (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei alle Nuten mit reduzierter Dicke (48) an dem Metallendblech (14) mit radialer Symmetrie angeordnet sind.
  7. 7
    A metal container (12) according to any preceding claim, wherein all arcs (60 a, 60 b) have the equal radii of curvature. Conteneur métallique (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel tous les arcs (60 a, 60 b) ont des rayons de courbure égaux. Metallbehälter (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei alle Bögen (60a, 60b) den gleichen Krümmungsradius aufweisen.
  8. 8
    A metal container (12) according to claim 7, wherein all of the arcs (60 a, 60 b) are disposed on the metal end plate (14) such that all of the arc radii of curvature have a common locus. Conteneur métallique (12) selon la revendication 7, dans lequel tous les arcs (60 a, 60 b) sont disposés sur la plaque d'extrémité métallique (14) de sorte que tous les rayons de courbure d'arc ont un lieu géométrique commun. Metallbehälter (12) gemäß Anspruch 7, wobei alle Bögen (60a, 60b) auf dem Metallendblech (14) angeordnet sind, so dass alle Bogenkrümmungsradien einen gemeinsamen Ort aufweisen.
  9. 9
    A metal container (12) according to any preceding claim, wherein the arcs (60 a, 60 b) are mutually nonintersecting. Conteneur métallique (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les arcs (60 a, 60 b) ne s'entrecoupent mutuellement pas. Metallbehälter (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich die Bögen (60a, 60b) gegenseitig nicht schneiden.
  10. 10
    A metal container (12) according to claim 9, wherein the annular groove (58) is free of intersecting grooves. Conteneur métallique (12) selon la revendication 9, dans lequel la rainure annulaire (58) n'a pas de rainures qui se croisent. Metallbehälter (12) gemäß Anspruch 9, wobei die Ringnut (58) frei von schneidenden Nuten ist.
  11. 11
    A metal container (12) according to any preceding claim, wherein the container is made from aluminum-killed, SAE 1006, diffusion annealed, nickel-plated steel containing no more than 0.08 weight percent carbon, 0.45 weight percent manganese, 0.025 weight percent phosphorous and 0.02 weight percent sulfur;and an unthinned thickness of the metal plate is 0.127 to 0.3556 mm (0.005 to 0.014 inch) thick. Conteneur métallique (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conteneur est constitué d'acier nickelé SAE 1006, recuit par diffusion, calmé à l'aluminium, ne contenant pas plus de 0,08 % en poids de carbone, 0,45 % en poids de manganèse, 0,025 % en poids de phosphore et 0,02 % en poids de soufre ;et une épaisseur non amincie de la plaque métallique est de 0,127 à 0,3556 mm (0,005 à 0,014 pouce). Metallbehälter (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Behälter aus aluminiumberuhigtem, diffusionsgetempertem, vernickeltem SAE-1006-Stahl, der nicht mehr als 0,08 Gew.-% Kohlenstoff, 0,45 Gew.-% Mangan, 0,025 Gew.-% Phosphor und 0,02 Gew.-% Schwefel enthält, besteht und die ungedünnte Dicke des Metallblechs 0,127 bis 0,3556 mm (0,005 bis 0,014 Zoll) beträgt.
  12. 12
    A metal container (12) according to claim 11, wherein the container (12) has an outside diameter of 10.16 to 35.56 mm (0.4 to 1.4 inch), and the annular groove (58) has a radius of curvature from 1.524 to 4.572 mm (0.06 to 0.18 inch), inclusive. Conteneur métallique (12) selon la revendication 11, dans lequel le conteneur (12) a un diamètre extérieur de 10,16 à 35,56 mm (0,4 à 1,4 pouce), et la rainure annulaire (58) a un rayon de courbure de 1,524 à 4,572 mm (0,06 à 0,18 pouce), inclus. Metallbehälter (12) gemäß Anspruch 11, wobei der Behälter (12) einen Außendurchmesser von 10,16 bis 35,56 mm (0,4 bis 1,4 Zoll) aufweist und die Ringnut (58) einen Krümmungsradius von 1,524 bis 4,572 mm (0,06 bis 0,18 Zoll) einschließlich aufweist.
  13. 13
    A metal container (12) according to claim 12, wherein the container (12) has an outside diameter of 10.16 to 15.24 mm (0.4 to 0.6 inch), and the annular groove (58) has a radius of curvature from 2.159 to 2.921 mm (0.085 to 0.115 inch). Conteneur métallique (12) selon la revendication 12, dans lequel le conteneur (12) a un diamètre extérieur de 10,16 à 15,24 mm (0,4 à 0,6 pouce), et la rainure annulaire (58) a un rayon de courbure de 2,159 à 2,921 mm (0,085 à 0,115 pouce). Metallbehälter (12) gemäß Anspruch 12, wobei der Behälter (12) einen Außendurchmesser von 10,16 bis 15,24 mm (0,4 bis 0,6 Zoll) aufweist und die Ringnut (58) einen Krümmungsradius von 2,159 bis 2,921 mm (0,085 bis 0,115 Zoll) aufweist.
  14. 14
    Conteneur métallique (12) selon la revendication 13, dans lequel chaque section non amincie (62 a, 62 b) forme une interruption dans la rainure d'épaisseur réduite (58) qui a une largeur d'au moins 1,525 mm (0,060 pouce) entre des arcs adjacents (60 a, 60 b). Metallbehälter (12) gemäß Anspruch 13, wobei jeder ungedünnte Bereich (62a, 62b) eine Unterbrechung in der Nut mit reduzierter Dicke (58) bildet, die zwischen benachbarten Bögen (60a, 60b) wenigstens 1,525 mm (0,060 Zoll) Breite aufweist. The metal container (12) in claim 13, wherein each unthinned section (62 a, 62 b) forms an interruption in the reduced thickness groove (58) that is at least 1.525 mm (0.060 in) wide between adjacent arcs (60 a, 60 b).
  15. 15
    A metal container (12) according to any preceding claim, wherein each reduced thickness groove (58) has a thickness not less than 0.0508 mm (0.002 inch). Conteneur métallique (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque rainure d'épaisseur réduite (58) a une épaisseur qui n'est pas inférieure à 0,0508 mm (0,002 pouce). Metallbehälter (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede Nut mit reduzierter Dicke (58) eine Dicke von nicht weniger als 0,0508 mm (0,002 Zoll) aufweist.
  16. 16
    A metal container (12) according to any preceding claim, wherein each reduced thickness groove (58) has a trapezoidal cross-sectional shape (160). Conteneur métallique (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque rainure d'épaisseur réduite (58) a une forme trapézoïdale en coupe transversale (160). Metallbehälter (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede Nut mit reduzierter Dicke (58) eine trapezförmige Querschnittsform (160) aufweist.
  17. 17
    Conteneur métallique selon la revendication 1, dans lequel :la rainure d'épaisseur réduite (58) est formée en forme de cercle interrompu,chacun des arcs (60 a, 60 b) a un rayon de courbure unique,les arcs (60a, 60b) sont situés de telle sorte que tous leurs rayons de courbure ont un lieu géométrique commun,la rainure d'épaisseur réduite (58) annulaire interrompue est centrée dans la plaque (14), etil n'y a pas de rainures d'épaisseur réduite à l'intérieur de la au moins une rainure d'épaisseur réduite (58) annulaire interrompue. Metallbehälter gemäß Anspruch 1, wobei: die Nut mit reduzierter Dicke (58) in Form eines unterbrochenen Kreises gebildet ist;jeder der Bögen (60a, 60b) einen einzelnen Krümmungsradius aufweist;die Bögen (60a, 60b) so angeordnet sind, dass alle ihre Krümmungsradien einen gemeinsamen Ort besitzen;die unterbrochene Ringnut mit reduzierter Dicke (58) in dem Blech (14) zentriert ist undes keine Nuten mit reduzierter Dicke innerhalb der wenigstens einen unterbrochenen Ringnut mit reduzierter Dicke (58) gibt. The metal container of claim 1, wherein: the reduced thickness groove (58) is formed in the shape of an interrupted circle,each of the arcs (60 a, 60 b) has a single radius of curvature,the arcs (60a, 60b) are located such that all of their radii of curvature have a common locus,the interrupted annular reduced thickness groove (58) is centered in the plate (14), andthere are no reduced thickness grooves inside the at least one interrupted annular reduced thickness groove (58).
  18. 18
    An electrochemical battery cell (10) comprising:a positive electrode (22), a negative electrode (26) and an electrolyte;a container (12) as defined in any of claims 1 to 16;anda closing element (38), comprising at least one member selected from the group consisting of a second metal plate and a seal (32), disposed in and closing the open end (16) of the container (12). Elektrochemische Batteriezelle (10), umfassend: eine positive Elektrode (22), eine negative Elektrode (26) und einen Elektrolyten;einen Behälter (12), wie er in einem der Ansprüche 1 bis 16 definiert ist;undein Schließelement (38), das wenigstens einen Vertreter, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem zweiten Metallblech und einer Dichtung (32) besteht, umfasst und sich in dem offenen Ende (16) des Behälters (12) befindet und dieses verschließt. Pile électrochimique (10) comprenant : une électrode positive (22), une électrode négative (26) et un électrolyte ;un conteneur (12) tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 ;etun élément de fermeture (38) comprenant au moins un élément choisi parmi le groupe constitué d'une seconde plaque métallique et d'un joint d'étanchéité (32), disposé dans l'extrémité ouverte (16) du conteneur (12) et fermant celle-ci.
  19. 19
    An electrochemical battery cell (10) according to claim 18, wherein the positive electrode (22) comprises manganese dioxide, the negative electrode (26) comprises zinc, the electrolyte comprises an alkaline aqueous solution, the positive electrode (22) is disposed adjacent to the side wall (18) of the container (12), and the negative electrode (26) is disposed in a cavity within the positive electrode (22). Elektrochemische Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 18, wobei die positive Elektrode (22) Mangandioxid umfasst, die negative Elektrode (26) Zink umfasst, der Elektrolyt eine alkalische wässrige Lösung umfasst, sich die positive Elektrode (22) neben der Seitenwand (18) des Behälters (12) befindet und sich die negative Elektrode (26) in einem Hohlraum innerhalb der positiven Elektrode (22) befindet. Pile électrochimique (10) selon la revendication 18, dans laquelle l'électrode positive (22) comprend du dioxyde de manganèse, l'électrode négative (26) comprend du zinc, l'électrolyte comprend une solution aqueuse alcaline, l'électrode positive (22) est disposée à proximité adjacente de la paroi latérale (18) du conteneur (12), et l'électrode négative (26) est disposée dans une cavité à l'intérieur de l'électrode positive (22).
  20. 20
    An electrochemical battery cell (10) according to claim 18 or claim 19, wherein the cell (10) further comprises a jacket (20) around the side wall of the container (12). Elektrochemische Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei die Zelle (10) weiterhin einen Mantel (20) um die Seitenwand des Behälters (12) herum umfasst. Pile électrochimique (10) selon la revendication 18 ou la revendication 19, dans laquelle la pile (10) comprend en outre une enveloppe (20) autour de la paroi latérale du conteneur (12).
  21. 21
    An electrochemical battery cell (10) according to any of claims 18 to 20, wherein:the closing element (38) further comprises a metal cover with a peripheral edge;the peripheral edge of the metal cover (130) is bent over the open end (16) of the container (12) to compress the seal (32) between an inner surface of the metal cover (130) and an outer surface of the side wall (18) of the container (12);andthe peripheral edge of the metal cover (130) is disposed closer to a longitudinal axis of the cell (10) than is a portion of the outer surface of the side wall (18) of the container (12) in contact with the seal (32). Elektrochemische Batteriezelle (10) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei: das Schließelement (38) weiterhin einen Metalldeckel mit einem Außenrand umfasst;der Außenrand des Metalldeckels (130) über das offene Ende (16) des Behälters (12) gebogen ist, um die Dichtung (32) zwischen einer Innenfläche des Metalldeckels (130) und einer Außenfläche der Seitenwand (18) des Behälters (12) zusammenzudrücken;undsich der Außenrand des Metalldeckels (130) näher an der Längsachse der Zelle (10) befindet, als ein Teil der Außenfläche der Seitenwand (18) des Behälters (12) in Kontakt mit der Dichtung (32) zu sein. Pile électrochimique (10) selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, dans laquelle : l'élément de fermeture (38) comprend en outre un couvercle métallique ayant un bord périphérique ;le bord périphérique du couvercle métallique (130) est plié sur l'extrémité ouverte (16) du conteneur (12) pour comprimer le joint d'étanchéité (32) entre une surface intérieure du couvercle métallique (130) et une surface extérieure de la paroi latérale (18) du conteneur (12) ;etle bord périphérique du couvercle métallique (130) est disposé plus près d'un axe longitudinal de la pile (10) qu'une partie de la surface extérieure de la paroi latérale (18) du conteneur (12) en contact avec le joint d'étanchéité (32).
Independent claims21