-
Die Erfindung betrifft eine Batterieeinzelzelle nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung eine Hochvoltbatterie, welche derartige Batterieeinzelzellen umfasst.
-
Hochvoltbatterien, welche gelegentlich auch als Hochleistungsbatterien bezeichnet werden, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie weisen typischerweise eine Vielzahl von Batterieeinzelzellen auf, welche beispielsweise in Lithium-Ionen-Technologie ausgeführt sein können. Der Begriff Hochspannungs- bzw. Hochvoltbatterie geht dabei auf die ECE R100 zurück, welche definiert, dass „Hochspannung” die Spannung ist, für die ein elektrisches Bauteil oder ein Stromkreis ausgelegt ist, dessen Effektivwert der Betriebsspannung mehr als 60 V und weniger als 1500 V (Gleichstrom) oder mehr als 30 V oder weniger als maximal 1000 V (Wechselstrom) ist.
-
Derartige Hochvoltbatterien können beispielsweise für Fahrzeuganwendungen, wie Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge oder ähnliches oder auch für stationäre Anwendungen, beispielsweise Notstromversorger oder Stromzwischenspeicher, eingesetzt werden. Die Batterieeinzelzellen in derartigen Hochvoltbatterien sind typischerweise in Reihe und/oder parallel elektrisch miteinander verschaltet. Sie weisen eine gemeinsame Einrichtung zur mechanischen Fixierung, zur Kontaktierung, zur Überwachung und Steuerung sowie optional zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, auf. Typischerweise sind die Hochvoltbatterien dabei in einem Batteriegehäuse, welches all diese Elemente einschließt, untergebracht.
-
Batterieeinzelzellen in derartigen Hochvoltbatterien sind nun häufig so aufgebaut, dass der elektrochemisch wirksame Inhalt, also Separatoren, Elektroden und Elektrolyt, zwischen Folien eingeschweißt ist, wobei eine die Folien verbindende Siegelnaht lediglich von den Anschlussfahnen für die Batterieeinzelzelle durchragt wird. Zellen in einer derartigen Bauweise werden auch als Pouch- bzw. Coffeebag-Zellen bezeichnet. Typischweise ist der Aufbau so, dass ein Stapel von Elektroden und dazwischen angeordneten Separatoren entsprechend aufgestapelt und mit Elektrolyt getränkt zwischen zwei Folien eingeschweißt wird. Die Folien werden meist über eine Heißsiegelung miteinander verbunden. Durch die entstehende Siegelnaht ragen dann lediglich die beiden Anschlussfahnen hindurch, welche die Kontaktierung der Elektroden der Batterieeinzelzelle nach außen führen. Die elektrochemisch aktiven Teile werden dabei in eine spezielle Folie eingeschweißt, welche häufig auch als Pouch-Folie bezeichnet wird. Diese Folie hat typischerweise eine metallische Lage, meist eine Aluminiumfolie als Diffusionssperre, sodass über die Lebensdauer der Batterieeinzelzelle kein Wasser in die Zelle eindringen und kein Elektrolyt nach außen gelangen kann. Diese Aluminiumfolie ist beidseitig mit Kunststoff beschichtet, welcher dann insbesondere durch einen Heißpressvorgang, die sogenannte Siegelung, verschweißt wird. Hierfür ist ein thermoplastischer Kunststoff wie beispielsweise Polypropylen sinnvoll.
-
Nach dem Einfüllen des Elektrolyten bzw. dem Tränken des Stapels aus Elektroden und Separatorfolien mit dem Elektrolyten wird unter Vakuum die Folie mittels der Siegelung verschlossen. Die beispielsweise aus Polypropylen aufgebaute Innenbeschichtung der metallischen Folien liegen dabei übereinander und schmelzen teilweise auf und verbinden sich beim Erkalten. Nach diesem auch als Siegeln bezeichneten Vorgang, bei welchem die Batterieeinzelzellen fertig gestellt werden, erfolgt ein umlaufender Beschnitt, um das herausquellende Material abzuschneiden und ein definiertes Maß der Seitenkanten der Batterieeinzelzellen zu erzielen. Dieser Beschnitt erfolgt meist durch ein Stanzwerkzeug oder einen Beschnitt der Kanten mittels eins Rollmessers. Nun ist es so, dass durch diesen Beschnitt der Batterieeinzelzellen die Aluminiumfolie im Bereich der Schnittkante wieder freigelegt wird. Durch eine fehlerhafte Innenbeschichtung der Aluminiumfolie oder auch durch eine Verletzung der Innenbeschichtung der Folie beispielsweise durch Stöße, durch eine Krafteinwirkung, wie sie bei einem Unfall eines mit der Batterieeinzelzelle versehenen Fahrzeugs auftreten kann, durch Schwingbelastungen über der Lebensdauer, kann es nun dazu kommen, dass die elektrisch leitende Aluminiumfolie partiell mit Elektrolyt in Verbindung kommt. Hierdurch wird sie auf ein elektrisches Potenzial gelegt. Aufgrund des hohen elektrischen Widerstands zwischen den Zellpolen und der Aluminiumfolie wird jedoch nur eine geringe Strombelastung auftreten.
-
Zur Ausbildung von Hochvoltbatterien wird nun typischerweise eine bestimmte Anzahl von Batterieeinzelzellen in Reihe und/oder parallel miteinander verschaltet und mit einer Kühlung und einer Elektronik in einem Gehäuse untergebracht. Die mechanische Fixierung der vergleichsweise empfindlichen Pouch-Zellen zu einem Zellblock bzw. Zellstapel erfolgt dabei typischerweise durch Zellhalter in Rahmen- oder Schalenform. Zwischen diesen sind die Batterieeinzelzellen angeordnet und werden typischerweise jeweils am Rand entsprechend umschlossen, sodass durch ein Zusammenpressen der Zellhalter bzw. Rahmen die Siegelnähte eingespannt und die Batterieeinzelzellen hierdurch gehalten werden. Aus diesem Grund verlaufen am Rand der Rahmen und damit auch am Rand der Batterieeinzelzellen typischerweise Spannelemente wie beispielweise Zuganker, Gewindestangen oder dergleichen. Die Einleitung der Spannkräfte in den Zellblock bzw. Zellstapel erfolgt dann über Druckbrillen an dessen Enden. Die Kräfte sind dabei so hoch, dass in jedem Fall metallische Spanneinrichtungen wie beispielsweise Zuganker oder Gewindestangen eingesetzt werden. Außerdem ist es allgemein bekannt und üblich, im Bereich der Halterahmen Metalleinsätze vorzusehen, um die hohen Vorspannkräfte aufzunehmen und um eine Anpassung der Wärmedehnung des Batterieblocks zu erreichen, sodass unterschiedliche Ausdehnungen des Zellblocks einerseits und einer metallischen typischerweise an einer oder mehreren Seiten des Zellblocks angeordneten Kühlplatte andererseits verhindert werden. Ein solcher Aufbau ist aus der
DE 10 2011 109 246 A1 bekannt.
-
Um eine möglichst hohe Leistungsdichte der Hochvoltbatterie zu erzielen ist es aus Bauraumgründen nun allgemein üblich, dass zwischen der Seitenwand der Metallhülse und der Stoßkante der Batterieeinzelzelle, also der Seitenkante der Siegelnaht, nur sehr wenig Platz verbleibt. Im Extremfall kann es deshalb sehr leicht dazu kommen, dass die Folie an ihrer Seitenkante die Metallhülse berührt. Liegt nun die in diesem Bereich bei den herkömmlichen Aufbauten offene Aluminiumfolie der Pouch-Folie an einem elektrischen Potenzial, aus den oben beschriebenen Gründen, dann wird dieses mit der elektrischen Masse verbunden, da die metallischen Elemente des Batteriegehäuses und der mit ihm verbundenen Spanneinrichtungen typischerweise auf Masse liegen. Insbesondere durch die hohen Betriebspannungen von Hochvoltbatterien, von mehreren hundert Volt, kann es zu einer elektrischen Korrosion kommen. Berühren mehrere auf Potenzial liegende Batterieeinzelzellen über ihre Metallfolien in der Pouch-Folie die Metallelemente der Spanneinrichtungen oder Halterahmen, dann können die betreffenden Batterieeinzelzellen entladen bzw. umgeladen werden. In ähnlicher Weise schädlich ist die unzulässige Annäherung bzw. der Kontakt der Aluminiumfolie in der Pouch-Folie mit weiteren am Zellblock bzw. Zellstapel befindlichen und auf elektrischer Masse liegenden metallischen Bauteilen, beispielsweise der Kühlplatte, dem metallischen Batteriegehäuse direkt sowie auch der Kontakt der Schnittkanten von Siegelnähte der im Zellblock benachbarten Zellen.
-
Zur Lösung der Problematik ist es bisher aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, eine selbstklebende Folie über die beschnittene Kante der Pouch-Folie nach dem endgültigen Beschneiden der Batterieeinzelzelle zu kleben. Dies ist entsprechend aufwändig und teuer und verursacht je nach Genauigkeit beim Kleben wiederum Maßabweichungen, welche durch das Beschneiden gerade erst behoben worden sind. All dies stellt einen erheblichen Nachteil dar.
-
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine verbesserte Batterieeinzelzelle in Pouch-Bauweise anzugeben, welche insbesondere die oben genannten Nachteile vermeidet.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Außerdem löst eine Hochvoltbatterie mit derart aufgebauten Batterieeinzelzellen die Aufgabe. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Hochvoltbatterie ergibt sich aus dem abhängigen Unteranspruch.
-
Bei der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle ist es vorgesehen, dass die Siegelnaht in zumindest einem Randbereich eingerollt oder mindestens zweifach eingeschlagen ist. Durch das Einrollen oder das zwei- oder mehrfache Einschlagen der Siegelnaht wird erreicht, dass die Kante der Siegelnaht, welche beim typischen Aufbau gegebenenfalls eine metallische Folie an ihrer Schnittkante offen liegen hat, so umgebogen wird, dass die Schnittkante nicht mehr offen liegt und nicht mehr mit den der Batterieeinzelzelle benachbarten Elementen in Berührung kommen kann.
-
Ein weiterer Vorteil des Einrollens bzw. mehrfachen, aber wenigstens zweifachen Einschlagens besteht darin, dass ein sehr definiertes Außenmaß der Batterieeinzelzelle erzielt werden kann. Hierdurch ist es dann möglich, dass auf einen Beschnitt gegebenenfalls sogar ganz oder zumindest bei Teilen der Siegelnaht verzichtet wird, da durch das Einrollen bzw. Einschlagen ein Aufbau realisiert wird, welcher eine so definierte Außenkante ermöglicht, so dass ein Beschnitt oder dergleichen nicht notwendig ist.
-
Dabei kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle die Folie aus wenigstens drei Schichten aufgebaut sein, von welchen wenigstens eine der innenliegenden Schichten aus einer metallischen Folie ausgebildet ist. Eine solche metallische Folie als Diffusionssperre, beispielsweise eine Aluminiumfolie, ist beispielsweise bei Batterieeinzelzellen in Lithium-Ionen-Technologie allgemein üblich. Durch das Einrollen bzw. mindestens zweifache Einschlagen der Siegelnaht wird nun erreicht, dass die typischerweise beschnittene Siegelnaht, in welcher seitlich die metallische Folie offen liegt, so umgeformt wird, dass ein Kontakt der offen liegenden metallischen Folie mit Elementen, welche neben der Batterieeinzelzelle angeordnet werden, sicher und zuverlässig verhindert werden kann. Dies führt zu einem sehr sicheren Aufbau, bei welchem, auch im Falle eines elektrischen Potenzials an der metallischen Folie, keine Gefährdung und keine Korrosion durch einen zumindest zeitweiligen elektrischen Kontakt der metallischen Folie mit der Masse einer aus den Batterieeinzelzellen aufgebauten Batterie auftreten kann.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle ist die metallische Folie dabei auf der später dem Stapel zugewandten Seite mit einem thermoplastischen Material, insbesondere mit Polypropylen, beschichtet und auf der später dem Stapel abgewandten Seite mit einem festeren Kunststoff, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), beschichtet. Eine solche Beschichtung mit einem höherfesten Kunststoff auf der Außenseite der Folie erhöht die mechanische Stabilität der Batterieeinzelzelle und die Beschichtung mit einem sehr gut aufschmelzenden Kunststoff auf der Innenseite der Folie ermöglicht eine sehr einfache, sichere und zuverlässige Heißversiegelung der Batterieeinzelzelle.
-
In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle kann es nun vorgesehen sein, dass die eingrollten oder zweifach eingeschlagenen Siegelnähte zumindest punktuell mit einer Verklebung gesichert sind.
-
Eine solche Verklebung kann beispielsweise über ein Klebeband, insbesondere jedoch über Klebepunkte, realisiert werden. Die Klebepunkte können dabei durch einen geeigneten Kleber so gesetzt werden, dass die eingerollten oder zweifach eingeschlagenen Siegelnähte am restlichen Material der Siegelnähte oder auch an dem den Stapel der Elektroden und Separatoren umgebenden Material gesichert werden. Im Falle das thermoplastisches Materialien sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite der Folie eingesetzt sind, kann an die Stelle der Verklebung auch ein thermoplastisches Anheften, also ein punktuelles oder entlang einer Linie verlaufendes Aufschmelzen des Materials realisiert werden, sodass ohne den zusätzlichen Eintrag eines Klebers eine sichere Fixierung der eingerollten oder wenigstens zweifach eingeschlagenen Siegelnähte erzielt werden kann.
-
In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle kann es ferner vorgesehen sein, dass die Siegelnähte an wenigstens zwei Seitenkanten eingerollt oder zweifach eingeschlagen sind. Ein solcher Aufbau ermöglicht beispielsweise beim Herausführen der Anschlussfahnen an zwei gegenüberliegenden Seitenkanten das Einschlagen und Einrollen der beiden übrig bleibenden Seitenkanten, sodass eine hohe Abschirmung der gegebenenfalls in der Folie liegenden metallischen Folie erzielt wird.
-
In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung kann es dementsprechend vorgesehen sein, dass alle Seitenkanten, bei welchen keine Anschlussfahnen durch die Siegelnaht ragen, entsprechend eingerollt oder eingeschlagen sind. Dies ist insbesondere dann entscheidend, wenn beispielsweise die Anschlussfahnen auf einer Seite nebeneinander durch die Siegelnaht ragen und somit die drei verbleibenden Seitenkanten entsprechend eingerollt oder eingeschlagen werden können.
-
Alternativ oder ergänzend dazu kann es außerdem vorgesehen sein, dass die Seitenkante, an denen die Anschlussfahne durch die Siegelnaht ragen, im Eckbereich, also in ihrem Übergang zur benachbarten Seitenkante, eingeschlagen oder eingerollt sind. Hierdurch wird auch noch ein Teil der Seitenkante, durch welche die Anschlussfahne ragt, entsprechend mit eingeschlagen, sodass die bestmöglichste Abschirmung der gegebenenfalls in der Folie liegenden metallischen Folie nochmals weiter verbessert wird.
-
Die erfindungsgemäßen Batterieeinzelzellen sind nun ideal geeignet, um auch unter bauraumbeengten Verhältnissen zu einer Hochvoltbatterie aufgestapelt und elektrisch untereinander kontaktiert zu werden. Dementsprechend ist es gemäß Anspruch 9 vorgesehen, dass eine Hochvoltbatterie die erfindungsgemäßen Batterieeinzelzellen umfasst. Eine solche Hochvoltbatterie kann vorzugsweise als Traktionsbatterie in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug ausgebildet sein, da insbesondere für Fahrzeuganwendungen eine hohe Leistungsdichte bei entsprechend hoher Bauteilsicherheit, auch über eine lange Lebensdauer der Batterie mit der entsprechenden Gefahr von Vibrationen, Crasheinwirkungen oder dergleichen wichtig ist. Unter diesen Gesichtspunkten eignet sich eine Hochvoltbatterie mit dem erfindungsgemäßen Batterieeinzelzellen ideal, um in einem Hybridfahrzeug, einem Elektrofahrzeug oder dergleichen Anwendung zu finden.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.
-
Dabei zeigen:
-
1 eine Explosionsdarstellung einer Batterieeinzelzelle in Pouch-Bauweise;
-
2 die Batterieeinzelzelle analog 1 im zusammengesetzten Zustand;
-
3 eine Draufsicht auf die Siegelnaht der Batterieeinzelzelle gemäß 1 und 2 in einer vergrößerten Darstellung;
-
4 eine Seitenkante einer einzelnen Pouch-Folie;
-
5 zwei Pouch-Folien unmittelbar vor der Heißverpressung;
-
6 die heißverpressten Pouch-Folien aus 5;
-
7 eine dreidimensionale Ansicht einer Batterieeinzelzelle analog zur Darstellung in 2 in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
-
8 das Detail analog zur Darstellung in 3 bei der Batterieeinzelzelle gemäß 7;
-
9 eine Darstellung analog zu 8 bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle;
-
10 eine Darstellung analog 8 in einer alternativen Variante;
-
11 eine Draufsicht auf eine Batterieeinzelzelle in einer anderen Bauart in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung;
-
12 eine prinzipmäßige Schnittdarstellung gemäß der Linie XII-XII in 11;
-
13 eine Batterieeinzelzelle in der Ausführungsform analog zur Darstellung in 11 vor dem Einrollen der Siegelnähte;
-
14 eine Darstellung analog 13 mit zwei eingerollten Siegelnähten; und
-
15 eine Darstellung analog 13 und 14 mit drei eingerollten Siegelnähten.
-
In der Darstellung der 1 ist eine Batterieeinzelzelle 1 in Pouch-Bauweise in einer Explosionsdarstellung zu erkennen. Zwei tiefgezogene Folien 2, 3 bilden die spätere Außenhaut der Batterieeinzelzelle 1, wozu zwischen den beiden Folien 2, 3 ein Stapel 4 aus Elektroden und Separatoren eingebracht wird, bei welchem die einen Elektroden mit einer ersten Anschlussfahne 5 und die anderen Elektroden mit einer zweiten Anschlussfahne 6 verbunden sind. Die Anschlussfahnen werden später durch eine Siegelnaht 7 der Folien 2, 3 hindurchragen, was in der Darstellung der 2, welche eine zusammengebaute Batterieeinzelzelle 1 analog zur Darstellung in 1 zeigt, zu erkennen ist. Die umlaufende Siegelnaht 7 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel flach ausgebildet. Dies kann beispielsweise eine Batterieeinzelzelle 1 gemäß dem Stand der Technik sein. Es kann jedoch eine Vorstufe für eine erfindungsgemäße Batterieeinzelzelle 1 sein, welche nachfolgend noch näher beschrieben wird. In der Darstellung der 3 ist nochmals eine Seitenansicht bzw. eine schematische Schnittdarstellung eines Teils der Batterieeinzelzelle 1 und insbesondere der Siegelnaht 2 zu erkennen. Die untere Folie 3 und die obere Folie 2 sind dabei durch eine Heißsiegelung miteinander verbunden, sodass sie zusammen die Siegelnaht 7 ausbilden, welche umlaufend ausgebildet ist.
-
In der Darstellung der 4 ist nun beispielhaft ein möglicher Aufbau einer der auch als Pouch-Folien bezeichneten Folien 2, 3 zu erkennen. Idealerweise besteht eine solche Pouch-Folie aus einer dünnen metallischen Folie, beispielsweise einer Aluminiumfolie 8, welche auf ihrer einen Seite, insbesondere der später dem Stapel 4 zugewandten Seite mit einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise mit Polypropylen (PP), beschichtet ist. Diese PP-Schicht ist in der Darstellung der 4 mit dem Bezugszeichen 9 versehen. Auf der gegenüberliegenden später dem Stapel 4 abgewandten Seite ist ebenfalls eine Kunststoffschicht zu erkennen, die in der Darstellung der 4 mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. Diese Schicht kann beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) ausgebildet sein, welches eine höhere Widerstandsfähigkeit als PP aufweist und deshalb für die Außenschicht besonders gut geeignet ist.
-
Beim Verschweißen der Folien 2, 3 zu der Siegelnaht 7 wird nun typischerweise ein Heißsiegeln eingesetzt. Dieses Heißsiegeln oder Heißpressen ist in der Darstellung der 5 beispielhaft angedeutet. Zwei beheizte Siegelbalken 11 werden entsprechend der Pfeile auf die beiden Folien 2, 3 zubewegt und pressen diese gegeneinander. Dabei wird das nunmehr bei beiden Folien einander zugewandte Polypropylen der Schichten 9 entsprechend aufgeschmolzen und somit entsteht eine Verbindung zwischen den beiden Folien 2, 3. Die miteinander verbunden Folien mit einer einzigen dazwischenliegenden verschmolzenen Polypropylenschicht 9 sind in der Darstellung der 6 nochmals zu erkennen. Nun ist es so, dass bei der Heißsiegelung bereits die Aluminiumfolie 8 an den Schnittkanten der Folien offen bleiben kann. Insbesondere bei einem nachträglichen Beschnitt der Siegelnaht 7 auf das endgültige Maß wird dies jedoch unweigerlich auftreten. Im Falle einer Beschädigung der Polypropylenschicht 9 im Bereich des Stapels 4 kann es nun dazu kommen, dass diese mit dem Elektrolyt in Verbindung steht und damit die Aluminiumfolie 8 auf Potenzial liegt. Bei einer elektrischen Kontaktierung der Seitenkante mit auf Masse liegenden Bauteilen in der Umgebung kann dies zu einer unerwünschten Kontaktkorrosion oder bei mehreren beteiligten Batterieeinzelzellen zu einem Entladen bzw. Umladen führen. Dies ist höchst unerwünscht. Deshalb wird nun nach dem Fertigstellen der Siegelnaht 7 diese Siegelnaht 7 so umgeformt, dass keine freiliegenden Aluminiumkanten an den Außenbereichen der Batterieeinzelzelle 1 mehr vorliegen. Beispielsweise können die beiden Seitenkanten, welche nicht von den Anschlussfahnen 5, 6 durchdrungen werden, entsprechend eingerollt werden. Dies ist in der Darstellung der 7 zu erkennen. Durch Umbiegen bzw. Einrollen der Siegelnaht 7 wird vorzugsweise der gerade bleibende Teil der Siegelnaht 7 zwischen zwei Klemmbacken eingespannt und der freistehende Teil beispielweise mittels Schwenkbiegung umgebogen. Hierdurch lässt sich ein Einrollen erzielen, wie es insbesondere in der Darstellung der 8, welche analog zur Darstellung in 3 zu verstehen ist, sehr gut zu realisieren ist. Die offene Schnittkante der Aluminiumfolie 8 ist dann sicher und zuverlässig innerhalb der „Rolle” angeordnet und kann mit keinen von außen mit der Batterieeinzelzelle 1 in Berührung kommenden Bauteilen in Kontakt geraten.
-
Eine Alternative zum Rollen ist in der Darstellung der 9 angedeutet. Durch ein solches mindestens zweifaches Einklappen der Siegelnaht 7 lässt sich ein vergleichbarer Effekt erzielen wie beim Einrollen. Je nach Fertigungsverfahren und eingesetzten Materialien kann entweder das eine oder das andere leichter zu realisieren sein. Insbesondere könnte auch ein nochmaliges Umschlagen, also ein dreifaches Einklappen, welches so in keiner der Figuren dargestellt ist, realisiert werden. Um die mehrfach eingeklappte oder eingerollte Siegelnaht 7 sicher und zuverlässig zu halten, kann nun, wie es in der Darstellung der 10 angedeutet ist, über Klebepunkte 12 eine Fixierung der eingerollten Siegelnaht 7 erreicht werden. Hierfür können einzelne Klebepunkte 12 entlang der eingerollten Siegelnaht 7 gesetzt werden, oder falls thermoplastische Materialien auch im Außenbereich der Folien 2, 3 eingesetzt sind, kann durch ein punktuelles oder linienförmiges Aufschmelzen und Anheften des eingerollten Teils der Siegelnaht 7 an die benachbarte den Stapel 4 umgebende Folie 2, 3 eine entsprechende Fixierung erreicht werden. Eine weitere Alternative, welche so nicht dargestellt ist, besteht darin, dass über Klebestreifen oder einem um die gesamte Batterieeinzelzelle 1 umlaufenden Folienwickel eine Fixierung der eingerollten Siegelnaht 7 erzielt wird.
-
In der Darstellung der 11 ist eine weitere Ausführungsform einer Pouch-Zelle als Batterieeinzelzelle 1 zu erkennen. Anders als bei den bisherigen Ausführungen ragen beide Anschlussfahnen 5, 6 an einer Seitenkante der Batterieeinzelzelle 1 durch die Siegelnaht 7. Bei diesem Aufbau kann dann, wie es in der Darstellung der 11 zu erkennen ist, der Eckbereich der Siegelnaht 7 am Übergang zwischen der Seite mit den Anschlussfahnen 5, 6 und der benachbarten Seite entsprechend eingerollt werden, um auch in diesem Bereich die gegebenenfalls freie Kante der Aluminiumfolie 8 entsprechend gegen eine elektrische Kontaktierung von außen zu sichern. Dies ist insbesondere aus der Kombination der Darstellung in der 11 und der Schnittdarstellung gemäß der Linie XII-XII in 12 gut zu erkennen.
-
In den 13 bis 15 ist die in 11 vorgestellte Batterieeinzelzelle 1 nochmals zu erkennen. In 13 ist sie in ihrer Ausgangsform mit gerader Siegelnaht 7 dargestellt. In der Darstellung der 14 sind die beiden in der Figur rechts und links liegenden Seitenkanten eingerollt, in der Darstellung der 15 die dritte untenliegende Seitenkante ebenfalls. Hierdurch wird eine sehr gute Abschirmung in all den Bereichen erzielt, in denen dies möglich ist. Im Bereich der Seitenkante, bei welcher die Anschlussfahnen 5, 6 durch die Siegelnaht 7 ragen, ist dies so nicht ohne weiteres möglich. Zusätzlich zur Darstellung in 15 könnten jedoch die Eckbereiche analog zur Darstellung in 11 entsprechend eingerollt oder eingeschlagen werden. Damit verbliebe nur ein minimaler Teil der Siegelnaht 7 ohne eingeschlagene oder eingerollte Kante. Dieser Teil liegt jedoch im Bereich der Anschlussfahnen 5, 6, in deren Bereich ohnehin darauf geachtet wird, dass keine elektrisch leitfähigen Teile in die Nähe der Anschlussfahnen 5, 6 gelangen, weil dies zu einer elektrischen Kontaktierung mit der Anschlussfahne 5, 6 und damit einem Fehlverhalten der aus den Batterieeinzelzelle 1 aufgebauten Batterie führen könnte.
-
Alles in allem kann so mit minimalem Aufwand eine sehr zuverlässige Batterieeinzelzelle 1 realisiert werden, welche sehr effizient und wirkungsvoll zu einer Hochvoltbatterie beitragen kann, welche aus einer Mehrzahl dieser Batterieeinzelzellen 1 aufgebaut ist. Auch bei beengten Raumverhältnissen und dicht entlang der Batterieeinzelzellen 1 geführten metallischen Hülsen, Zugankern oder dergleichen wird eine elektrische Kontaktierung der Diffusionslage 8 in den Pouch-Folien 2, 3 mit derartigen metallischen Bauelementen, welche typischerweise auf Masse liegen, vermieden. Der Aufbau ist entsprechend sicher und zuverlässig, auch wenn durch Stöße, Vibrationen oder dergleichen, welche während der Lebensdauer der Hochvoltbatterie auftreten können, eine Beschädigung der Polypropylenschichten 9, einer der Folien 2, 3 auftretenden sollte und somit Potenzial im Bereich der Aluminiumschicht 8 anliegt.
-
Der sichere, zuverlässige und kompakt zu realisierende Aufbau einer Hochvoltbatterie aus derartigen Batterieeinzelzellen 1 macht diese Hochvoltbatterie insbesondere für die Anwendung als Traktionsbatterie in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug besonders wertvoll.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011109246 A1 [0006]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
