AT523338B1 - Batterie - Google Patents

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AT523338B1
AT523338B1 ATA50006/2020A AT500062020A AT523338B1 AT 523338 B1 AT523338 B1 AT 523338B1 AT 500062020 A AT500062020 A AT 500062020A AT 523338 B1 AT523338 B1 AT 523338B1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1) mit einer Mehrzahl an wiederaufladbaren Zellen (2), die elektrische Pole aufweisen, die über zumindest ein erstes flächiges, insbesondere plattenförmiges, Kontaktelement (7) elektrisch leitend und stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei je zumindest 5 % von Kontaktflächen der an dem ersten Kontaktelement (7) anliegenden elektrischen Minuspole mit dem ersten Kontaktelement (7) und/oder je zumindest 6 % von Kontaktflächen der an dem ersten Kontaktelement (7) anliegenden elektrischen Pluspole mit dem ersten Kontaktelement (7) stoffschlüssig verbunden sind.

Description

Beschreibung
[0001] Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Mehrzahl an wiederaufladbaren Zellen, die elektrische Pole aufweisen, die über zumindest ein erstes flächiges, insbesondere plattenförmiges, Kontaktelement elektrische leitend und stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
[0002] Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie mit einer Mehrzahl an wiederaufladbaren Zellen, die elektrische Pole aufweisen, die über zumindest ein erstes flächiges, insbesondere plattenförmiges, Kontaktelement elektrische leitend und stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
[0003] Aufgrund des umweltbedingten Trends zu elektrischen Antrieben, beispielsweise von Kraftfahrzeugen, sind auch Batterien mit wiederaufladbaren Zellen in den Fokus der Entwicklung gelangt. Dabei spielt auch das Temperaturverhalten dieser Batterien eine wesentliche Rolle, da UÜberhitzungen von Zellen zu recht dramatischen Unfällen führen können. Häufig anzufinden sind daher Kühlsysteme unterschiedlichster Natur, wie beispielsweise Luftkühlungen oder Systeme mit Flüssigkeitskühlern. Diese Kühlsysteme arbeiten Teils sehr zufriedenstellend. Es besteht aber nach wie vor ein Bedarf zur Verbesserung des Temperaturmanagements derartiger Batterien.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe der Temperierung einer wiederaufladbaren Batterie zu Grunde, insbesondere die Überhitzung einer wiederaufladbaren Batterie im Betrieb zu vermeiden.
[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird bei der eingangs genannten Batterie dadurch gelöst, dass je zumindest 5 % der Kontaktflächen der an dem ersten Kontaktelement anliegenden elektrischen Minuspole mit dem ersten Kontaktelement und/oder je zumindest 6 % von Kontaktflächen der an dem ersten Kontaktelement anliegenden elektrischen Pluspole mit dem ersten Kontaktelement stoffschlüssig verbunden sind.
[0006] Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Verfahren gelöst, wonach vorgesehen ist, dass je zumindest 5 % der Kontaktflächen der an dem ersten Kontaktelement anliegenden elektrischen Minuspole mit dem ersten Kontaktelement und/oder je zumindest 6 % von Kontaktflächen der an dem ersten Kontaktelement anliegenden elektrischen Pluspole mit dem ersten Kontaktelement stoffschlüssig verbunden werden.
[0007] Von Vorteil ist dabei, dass über das erste Kontaktelement, das üblicherweise aus einem metallischen Werkstoff besteht, Wärme aus den Zellen abgeleitet werden kann. Dabei kann durch die relativ großflächige stoffschlüssige Verbindung zwischen den Polen der Zellen und dem Kontaktelement die abführbare Wärme-menge pro Zeiteinheit im Vergleich zu bekannten Schweißverbindungen vergrößert werden. Es ist bekannt, die Zellen einer derartigen Batterie mittels Laser-schweißen mit einem Kontaktblech zu verbinden. Nachdem das Laserschweißen der Pole der Zellen trotz des geringen Energieeintrags hinsichtlich Kurschlussbildung in den Zellen problematisch ist, werden üblicherweise nur punktförmige Schweißstellen ausgebildet. In Abkehr davon sieht die Erfindung eine größerflächige Anbindung der Zellen an das erste Kontaktelement vor. Als Zusatzeffekt dieser größerflächigen Stoffschlussverbindung kann auch eine verbesserte mechanische Stabilität der Batterie erreicht werden, womit unter Umständen der Aufbau der Batterie vereinfacht werden kann.
[0008] Bevorzugt sind nach einer Ausführungsvariante der Erfindung gleichgepolte elektrische Pole mit dem zumindest einen ersten Kontaktelement verbunden, da damit die Automatisierung der Stoffschlussverbindung der Zellen mit dem ersten Kontaktelement vereinfacht werden kann.
[0009] Insbesondere sind gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung dazu die Pole die Minuspole der Zellen.
[0010] Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur elektrischen und stoffschlüssigen Verbindung der Pluspole zumindest ein zweites flächiges, insbesondere plattenförmiges, Kontaktelement angeordnet ist, um die Automatisierbarkeit der Herstellung der Batterie mit verbesserter Wärmeabfuhr weiter zu verbessern.
[0011] Aus den voranstehenden Gründen kann dabei nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass je zumindest 6 % der Kontaktflächen der an dem zweiten Kontaktelement anliegenden Pluspole mit dem zweiten Kontaktelement stoffschlüssig verbunden sind.
[0012] Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann aber auch vorgesehen sein, dass unterschiedlich gepolte elektrische Pole von zumindest zwei Zellen mit dem zumindest einen ersten Kontaktelement verbunden sind. Es kann also auch eine Serienschaltung der Zellen mit der Erfindung realisiert werden.
[0013] In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die stoffschlüssigen Verbindungen zwischen den elektrischen Polen und dem Kontaktelement linienförmig ausgebildet sind, da die Stoffschlussverbindung damit relativ rasch hergestellt werden kann, wodurch der Problematik der Energieeintrages in die Zellen während der Verbindungsherstellung besser begegnet werden kann.
[0014] Dabei kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen mit zumindest einem Richtungswechsel in der Ebene der Verbindungen versehen sind. Durch den Richtungswechsel kann bei gleichbleibender Fläche des Stoffschlusses die Breite des Verbindungsbereichs reduziert werden, womit ebenfalls auf den Energieeintrag in die Zellen während der Verbindungsherstellung Einfluss genommen werden kann.
[0015] Vorzugsweise kann zur weiteren Verbesserung der genannten Effekte nach einer anderen Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen mehrere Richtungswechsel ohne UÜberkreuzung der linienförmigen Verbindungen aufweisen.
[0016] In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass die stoffschlüssigen Verbindungen spiralförmig ausgebildet sind. Durch die Spiralform entsteht ein offenes Ende des Verbindungsbereichs, über den Luft- oder Feuchtigkeitseinschlüsse im Verbindungsbereich besser vermieden werden können.
[0017] Dabei kann zur Erhöhung der Verbindungsfläche gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass sich die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen jeweils über mehr als 360 ° erstrecken.
[0018] Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Abstand zwischen nebeneinander angeordneten Abschnitten der linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen zumindest 50 % der Maximalbreite der jeweiligen linienförmigen stoffschlüssigen Verbindung in der gleichen Ebene beträgt. Durch die Einhaltung dieses Mindestabstandes kann wiederum die Temperaturbelastung des Verbindungsbereiches beim Verbinden des Kontaktelementes mit den Zellen geringer gehalten werden, da zwischen den linienförmigen Verbindungsbereichen genügend Abstand für die Wärmeabfuhr und damit ein relativ rasches Abkühlen des Verbindungsbereichs nach der Verbindungsherstellung zur Verfügung steht.
[0019] Zur Vereinfachung der Positionierung des Kontaktelementes auf den elektrischen Polen der Zellen kann gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass das erste Kontaktelement und/oder das zweite Kontaktelement sickenfrei ausgebildet ist/’sind. Zudem kann damit das Herstellverfahren der Kontaktelemente vereinfacht werden.
[0020] Die Vorteile der Erfindung treten insbesondere dann zu Tage, wenn nach einer weiteren Ausführungsvariante die Zellen Lithium-lonen-Akkumulatoren sind.
[0021] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
[0022] Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung: [0023] Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Batterie im Teilschnitt; [0024] Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Ausführungsvariante einer Batterie;
[0025] Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Kontaktelement in Draufsicht; [0026] Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsvariante einer Batterie.
[0027] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
[0028] In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einer Batterie 1 dargestellt.
[0029] Es sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in den Figuren nur Bestandteile der Batterie 1 dargestellt sind, die für das Verständnis der Erfindung von Bedeutung sind. Die Batterie 1 kann also auch anders bzw. komplexer aufgebaut sein.
[0030] Die Batterie 1 dient insbesondere als Energiespeicher für E-Mobility Anwendungen. Sie kann aber auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden.
[0031] Die Batterie 1 weist eine Mehrzahl an wiederaufladbaren Zellen 2 auf. Die Batterie 1 kann daher auch als Akkumulator bezeichnet werden.
[0032] Die in den Figuren dargestellte Anzahl an Zellen 2 ist nicht beschränkend zu verstehen.
[0033] Die Zellen 2 dienen der wiederholbaren Speicherung und Abgabe von elektrischer Energie. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind die Zellen 2 Lithium-lonen-Akkumulatoren. Die Zellen 2 können aber auch auf Basis einer anderen Technologie zur wiederholbaren Speicherung und Abgabe von elektrischer Energie ausgebildet sein.
[0034] Die Zellen 2 sind insbesondere Rundzellen, das heißt, dass sie zylinderförmig ausgebildet sein können. Sie können aber auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise eine quaderförmige Form.
[0035] Jede der Zellen 2 weist elektrische Pole auf, nämlich einen Pluspol 3 mit einer ersten Kontaktfläche 4 und einen Minuspol 5 mit einer zweiten Kontaktfläche 6.
[0036] Pole der Batterie sind über ein flächiges, also nicht drahtförmiges, erstes Kontaktelement 7 elektrisch leitend verbunden. Das erste Kontaktelement 7 ist bevorzugt plattenförmig ausgebildet.
[0037] In der Ausführungsvariante der Batterie 1 nach Fig. 1 sind mit dem ersten Kontaktelement 7 ausschließlich die Minuspole 5 (also gleichgepolte Pole) elektrisch leitend miteinander kontaktiert.
[0038] Alternativ oder zusätzlich dazu ist es nach einer anderen Ausführungsvariante der Batterie 1 auch möglich, wie dies ebenfalls in Fig. 1 dargestellt ist, dass die Pluspole 3 mit einem flächigen, also nicht drahtförmigen, zweiten Kontaktelement 8 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Das zweite Kontaktelement 8 ist ebenfalls bevorzugt plattenförmig ausgebildet.
[0039] Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Batterie 1, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist es auch möglich, dass der Pluspol 3 einer Zelle 2 mit dem Minuspol 5 einer weiteren Zelle 2 der Batterie 1 (also unterschiedlich gepolte Pole) mit dem ersten Kontaktelement 7 elektrisch leitend verbunden ist.
[0040] Es sind im Rahmen der Erfindung also Parallelschaltungen und Serienschaltungen der Zellen 2 möglich.
[0041] Bevorzugt bestehen das erste und das zweite Kontaktelement 7, 8 ausschließlich aus einem metallischen Werkstoff, sind also beispielsweise durch Metallbleche gebildet.
[0042] Die Pole sind mit dem ersten Kontaktelement 7 bzw. dem zweiten Kontaktelement 8 nicht nur elektrisch leitend, sondern auch stoffschlüssig verbunden. Bevorzugt erfolgt die Herstellung
der stoffschlüssigen Verbindung ohne Zusatzstoffwerkstoff, insbesondere durch Laserschweißen. Die Stoffschlussverbindung kann aber auch auf Basis einer anderen Technologie ausgebildet sein, beispielsweise Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen, etc..
[0043] Es besteht im Rahmen der Erfindung aber auch die Möglichkeit, dass nur eine Art von Polen, also nur die Minuspole 5 oder nur die Pluspole 3 stoffschlüssig mit dem ersten Kontaktelement 7 (das in diesem Fall anstelle des zweiten Kontaktelements 8 auch für die elektrische Verbindung der Pluspole 3 eingesetzt wird) verbunden sind. Die jeweils anderen Pole können dann über geeignete andere Elemente ortsstabil gehalten werden, beispielsweise über Rahmenelemente mit Durchbrüchen, in die die Zellen 2 eingesetzt sind.
[0044] Die folgenden Ausführungen zu der stoffschlüssigen Verbindung der Pole mit dem ersten Kontaktelement 7 können auf alle Pole der Zellen 2 angewandt werden, also auch auf die Verbindungen mit dem zweiten Kontaktelement 8. Es ist aber möglich, dass nur eine Art von Polen der Zellen 2, insbesondere die Minuspole 5, mit den nachfolgend beschriebenen, erfindungsgemäßen stoffschlüssigen Verbindungen versehen sind. Die folgenden Ausführungen können daher auf alle Pole der Batterie 1 oder nur auf einen Teil der Pole der Batterie 1 angewandt werden.
[0045] Wie bereits ausgeführt, weisen die Pluspole 3 die ersten Kontaktflächen 4 und die Minuspole 5 die zweiten Kontaktflächen 6 auf. Die ersten und zweiten Kontaktflächen 4, 6 sind dabei insbesondere jene Flächen der Pole, die zumindest annähernd parallel (insbesondere parallel) zum ersten bzw. zweiten Kontaktelement 7, 8 verlaufen. Dabei wird nur jener Bereich des ersten bzw. zweiten Kontaktelementes 7, 8 betrachtet, der den jeweiligen Polen gegenüberliegend angeordnet sind, also beispielsweise nicht der senkrechte Teil des ersten Kontaktelementes 7 in der Ausführungsvariante der Batterie nach Fig. 2.
[0046] Die absolute Größe dieser ersten bzw. zweiten Kontaktfläche 4, 6 der Pole ist im Rahmen der Zellengröße vordefinierbar.
[0047] Es ist nun vorgesehen, dass je zumindest 5 %, beispielsweise zwischen 6 % und 40 %, insbesondere zwischen 7 % und 30 %, der Kontaktflächen 6 der an dem ersten Kontaktelement 7 anliegenden elektrischen Minuspole 5 mit dem ersten Kontaktelement 7 stoffschlüssig verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich dazu können je zumindest 6 %, beispielsweise zwischen 7 % und 40 %, insbesondere zwischen 8 % und 30 %, der Kontaktflächen 4 der an dem ersten Kontaktelement 7 anliegenden elektrischen Pluspole 3 mit dem ersten Kontaktelement 7 stoffschlüssig verbunden sein. Es können auch je zumindest 6 %, beispielsweise zwischen 7 % und 40 %, insbesondere zwischen 8 % und 30 %, der Kontaktflächen 4 der an dem zweiten Kontaktelement 8 anliegenden elektrischen Pluspole 3 mit den Kontaktflächen 6 der Pluspole 4 mit dem ersten Kontaktelement 7 stoffschlüssig verbunden sein. Diese Angaben beziehen sich dabei auf jede einzelne Kontaktfläche 4, 7 der Zellen, sind also nicht nur als Summenanteil aller Kontaktflächen 4, 8 der Zellen zu verstehen.
[0048] In Fig. 3 ist ein Ausschnitt einer Draufsicht auf das erste Kontaktelement 7 mit verschiedenen Ausführungsformen der stoffschlüssigen Verbindung (auch als Schweißnähte bezeichenbar) zwischen dem ersten Kontaktelement 7 und den Polen gezeigt. Wie insbesondere aus Fig. 1 zu ersehen ist, können zur elektrischen Kontaktierung der Pole im ersten Kontaktelement 7 und/oder im zweiten Kontaktelement 8 Sicken 9 ausgebildet sein, beispielsweise durch Tiefziehen oder andere geeignete Verfahren.
[0049] Die Bereiche der stoffschlüssigen Verbindungen zwischen den Polen und dem ersten Kontaktelement 7 können flächig ausgebildet sein. Die Sicken haben (zumindest annähernd) eine kreisrunde Form. Die gebildeten Kreise (in Draufsicht betrachtet) weisen einen Durchmesser 10 auf. Die durch diesen Durchmesser 10 definierten Flächen stellen die jeweiligen Referenzflächen für die Bestimmung des voranstehend genannten Relativanteils der stoffschlüssigen Verbindungen mit den Kontaktflächen dar.
[0050] Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Sicken auch eine andere Form aufweisen können, beispielsweise eine rechteckförmige oder quadratische Form. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Pole nicht mit einer kreisrunden Kontaktfläche (in Draufsicht betrach-
tet) ausgebildet sind, wie dies bei der Ausführungsvariante der Batterie 1 mit Rundzellen als Zellen 2 der Fall ist.
[0051] Die stoffschlüssigen Verbindungen zwischen den Polen und dem ersten Kontaktelement 7 kann flächig ausgeführt sein, beispielsweise in Form eines Quadrates, Rechteckes, eines Ovals oder eines Kreises, wie dieser in Fig. 3 links oben dargestellt ist. Andere, hier nicht explizit aufgezählte Flächenformen sind ebenfalls möglich.
[0052] Bevorzugt erfolgt die Ausbildung der Flächen nicht mit einem vollständigen Aufschmelzen des Werkstoffes zur Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindungen, sondern durch zeilenförmiges Abfahren mit einer Stoffschlussverbindungsvorrichtung, beispielswiese einem Laserschweißkopf einer Laserschweißmaschine, der Flächen, in denen die stoffschlüssigen Verbindungen ausgebildet werden sollen.
[0053] Bevorzugt sind die Verbindungsbereiche der stoffschlüssigen Verbindungen gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung jedoch linienförmig ausgebildet (wiederum in der Ebene des ersten Kontaktelementes 7 im Bereich der jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung betrachtet).
[0054] Unter linienförmig wird dabei verstanden, dass die Gesamtlänge der Stoffschlussverbindung um mindestens 5 Mal, insbesondere mindestens 10 Mal, größer ist, als deren Breite (senkrecht auf die Länge stehend). Anders als bei flächigen Verbindungsbereichen berühren sich nebeneinander ausgebildete Verbindungsbereiche aber nicht.
[0055] Die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen können ausschließlich geradlinig verlaufen. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung können sie aber zumindest einen Richtungswechsel aufweisen. Beispielsweise können die die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen ein Oval bilden, wie dies in Fig. 3 oben Mitte dargestellt ist. Die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen können im einfachsten Fall aber auch eine V-Form aufweisen (Fig. 3, 2. Reihe von oben, links). Sie können auch andere offene oder geschlossene Formen mit zumindest einem Richtungswechsel, wie beispielsweise eine viereckige Form (Fig. 3, 3. Reihe von oben) oder eine dreieckige Form (Fig. 3, 4. Reihe von oben), etc., aufweisen. Andere Formen sind ebenso möglich. Der Richtungswechsel bezieht sich dabei auf die Ebene des ersten Kontaktelementes 7 im Bereich der stoffschlüssigen Verbindung.
[0056] In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung weisen die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen zwischen den zweiten Kontaktflächen 6 der Zellen und dem ersten Kontaktelement 7 mehrere Richtungswechsel ohne UÜberkreuzung der linienförmigen Verbindungen innerhalb einer Kontaktfläche auf. Besonders bevorzugt ist dabei eine spiralförmige Ausbildung, wie diese anhand einer quadratischen Spirale (Fig. 3, 2. Reihe von oben) oder einer runden Spirale (Fig. 3, 3. Reihe von oben) in Fig. 3 gezeigt ist. Die runde Spirale kann beispielsweise eine archimedische oder eine hyperbolische oder eine logarithmische Spirale sein. Es sind auch andere Spiralformen, die gegebenenfalls über ihren Verlauf eine Abfolge von verschiedenen Radien aufweisen, möglich. Beispielsweise kann die Spiralform derart hergestellt werden, dass ein erster Kreisabschnitt (z.B. ein erster Halbkreis) mit einem ersten Radius, ein daran unmittelbar anschließender zweiter Kreisabschnitt (z.B. ein zweiter Halbkreis) mit einem zweiten Radius, ein daran unmittelbar anschließender dritter Kreisabschnitt (z.B. ein dritter Halbkreis) mit einem dritter Radius, etc., hergestellt wird.
[0057] Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen jeweils über mehr als 360 ° (Winkelgrad), insbesondere zwischen 400 ° und 1500 °, erstrecken. Beispielsweise können sich die spiralförmigen stoffschlüssigen Verbindungen über einen Bereich zwischen 500 ° und 1200 ° erstrecken. Beispielsweise kann eine Spiralform zwischen 1,5 und 3 „Windungen“ aufweisen.
[0058] Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass mehr als 360 ° meint, dass die Form eine Länge hat die größer als ein Kreisumfang ist, den die Form beschreibt bzw. der die Form gerade einhüllen umgibt (bei mehreckigen Formen).
[0059] Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein
Abstand 11 zwischen nebeneinander angeordneten Abschnitten der linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen zumindest 50 %, insbesondere zwischen 50 % und 200 %, vorzugsweise zwischen 50 % und 100 %, einer Maximalbreite 12 der jeweiligen linienförmigen stoffschlüssigen Verbindung in der gleichen Ebene beträgt.
[0060] Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante der Batterie 1 weisen das erste Kontaktelement 7 und/oder das zweite Kontaktelement 8 die Sicken 9 auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das erste Kontaktelement 7 und/oder das zweite Kontaktelement 8 sickenfrei ausgebildet ist/sind, wie dies in Fig. 4 für das erste Kontaktelement 7 dargestellt ist. Ermöglicht wird dies, wenn die Zellen 2 im Bereich der zweiten Kontaktflächen 6 bzw. im Bereich der ersten Kontaktflächen 4 (in Fig. 4 nicht dargestellt) keine Ummantelung 13 (in Fig. 1 dargestellt), beispielsweise in Form eine Schrumpfschlauches, aufweisen. Gegebenenfalls kann diese Ummantelung 13 vor der Anordnung der Kontaktelemente 7, 8 zumindest partiell im Bereich der Pole entfernt werden.
[0061] Eine Batterie 1 mit einer Mehrzahl an wiederaufladbaren Zellen 2, die elektrische Pole aufweisen, die über zumindest ein erstes flächiges, insbesondere plattenförmiges, Kontaktelement 7 elektrische leitend und stoffschlüssig miteinander verbunden werden, kann also im Rahmen der Erfindung so hergestellt werden, dass je zumindest 5 % von Kontaktflächen 6 der an dem ersten Kontaktelement 7 anliegenden elektrischen Minuspole 5 mit dem ersten Kontaktelement 7 und/oder je zumindest 6 % von Kontaktflächen 4 der an dem ersten Kontaktelement 7 anliegenden elektrischen Pluspole 3 mit dem ersten Kontaktelement 7 stoffschlüssig verbunden werden.
[0062] Die Herstellung der stoffschlüssigen Verbindungen erfolgt bevorzug durch Laserschweißen. Die dafür zu verwendenden Parameter richten sich nach den eingesetzten Werkstoffen und können vom Fachmann anhand dieser Rahmenbedingungen einfach bestimmt werden.
[0063] Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten, wobei auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.
[0064] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Batterie 1 diese bzw. der Bestandteile nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Batterie 2 Zelle 3 Pluspol
4 Kontaktfläche
5 Minuspol
6 Kontaktfläche
7 Kontaktelement 8 Kontaktelement 9 Sicke
10 Durchmesser 11 Abstand
12 Maximalbreite
13 Ummantelung

Claims (15)

Patentansprüche
1. Batterie (1) mit einer Mehrzahl an wiederaufladbaren Zellen (2), die elektrische Pole aufweisen, die über zumindest ein erstes flächiges, insbesondere plattenförmiges, Kontaktelement (7) elektrisch leitend und stoffschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass je zumindest 5 % von Kontaktflächen (6) der an dem ersten Kontaktelement (7) anliegenden elektrischen Minuspole (5) mit dem ersten Kontaktelement (7) und/oder je zumindest 6 % von Kontaktflächen (4) der an dem ersten Kontaktelement (7) anliegenden elektrischen Pluspole (3) mit dem ersten Kontaktelement (7) stoffschlüssig verbunden sind.
2. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichgepolte elektrische Pole mit dem zumindest einen ersten Kontaktelement (7) verbunden sind.
3. Batterie (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Minuspole (5) der Zellen (2) mit dem ersten Kontaktelement (7) verbunden sind.
4. Batterie (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen und stoffschlüssigen Verbindung der Pluspole (3) der Zellen (2) zumindest ein zweites flächiges, insbesondere plattenförmiges, Kontaktelement (8) angeordnet ist.
5. Batterie (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass je zumindest 6 % von ersten Kontaktflächen (4) der an dem zweiten Kontaktelement (8) anliegenden Pluspole (3) mit dem zweiten Kontaktelement (8) stoffschlüssig verbunden sind.
6. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlich gepolte elektrische Pole mit dem zumindest einen ersten Kontaktelement (7) verbunden sind.
7. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssigen Verbindungen linienförmig ausgebildet sind.
8. Batterie (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen mit zumindest einem Richtungswechsel in der Ebene der Verbindungen versehen sind.
9. Batterie (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen mehrere Richtungswechsel ohne Uberkreuzung der linienförmigen Verbindungen aufweisen.
10. Batterie (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssigen Verbindungen spiralförmig ausgebildet sind.
11. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen jeweils über mehr als 360 ° erstrecken.
12. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (11) zwischen nebeneinander angeordneten Abschnitten der linienförmigen stoffschlüssigen Verbindungen zumindest 50 % der Maximalbreite (12) der jeweiligen linienförmigen stoffschlüssigen Verbindung in der gleichen Ebene beträgt.
13. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (7) und/oder das zweite Kontaktelement (8) sickenfrei ausgebildet ist/sind.
14. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen Lithium-lonen-Akkumulatoren sind.
15. Verfahren zur Herstellung einer Batterie (1) mit einer Mehrzahl an wiederaufladbaren Zellen (2), die elektrische Pole aufweisen, die über zumindest ein erstes flächiges, insbesondere plattenförmiges, Kontaktelement (7) elektrisch leitend und stoffschlüssig miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass je zumindest 5 % von Kontaktflächen (6) der an dem ersten Kontaktelement (7) anliegenden elektrischen Minuspole (5) mit dem ersten Kontaktelement (7) und/oder je zumindest 6 % von Kontaktflächen (4) der an dem ersten
Kontaktelement (7) anliegenden elektrischen Pluspole (3) mit dem ersten Kontaktelement (7) stoffschlüssig verbunden werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
ATA50006/2020A 2020-01-09 2020-01-09 Batterie AT523338B1 (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100028723A1 (en) * 2008-07-30 2010-02-04 Chaz Haba Power cell apparatus with three dimensional interconnect
WO2015169820A1 (de) * 2014-05-08 2015-11-12 H-Tech Ag Batteriepack und verfahren zur montage eines batteriepacks
WO2017088996A1 (de) * 2015-11-24 2017-06-01 Nordfels Gmbh Stromschiene und batteriemodul mit solch einer stromschiene
DE102017215284A1 (de) * 2017-08-31 2019-02-28 Lion Smart Gmbh Kontaktplatte für einen Batteriestapel, Batteriestapel sowie Verfahren zum Herstellen einer Kontaktplatte für einen Batteriestapel

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2382679B1 (de) * 2009-01-23 2020-04-22 Johnson Controls Advanced Power Solutions LLC Batteriemodul mit elektrochemischen zellen mit integral geformten endstücken
FR2974317B1 (fr) * 2011-04-20 2013-04-26 Batscap Sa Dispositif et procede de soudage par friction malaxage d'un ensemble de stockage d'energie electrique
DE102012206830A1 (de) * 2012-04-25 2013-10-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Verbinden von Polen von Batteriezellen
DE102017211263A1 (de) * 2017-06-19 2018-12-20 Robert Bosch Gmbh Akkupackvorrichtung
DE102018002333A1 (de) * 2018-03-21 2019-09-26 Voltabox Ag Zellpol für Fahrzeugbatteriezellen
DE102019211581A1 (de) * 2019-08-01 2021-02-04 Trumpf Laser Gmbh Verfahren zum Schweißen einer Kupfer-Aluminium-Verbindung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100028723A1 (en) * 2008-07-30 2010-02-04 Chaz Haba Power cell apparatus with three dimensional interconnect
WO2015169820A1 (de) * 2014-05-08 2015-11-12 H-Tech Ag Batteriepack und verfahren zur montage eines batteriepacks
WO2017088996A1 (de) * 2015-11-24 2017-06-01 Nordfels Gmbh Stromschiene und batteriemodul mit solch einer stromschiene
DE102017215284A1 (de) * 2017-08-31 2019-02-28 Lion Smart Gmbh Kontaktplatte für einen Batteriestapel, Batteriestapel sowie Verfahren zum Herstellen einer Kontaktplatte für einen Batteriestapel

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