-
Die Erfindung betrifft eine Einzelzelle für eine elektrische Batterie mit einem aus zwei elektrisch voneinander isoliert miteinander verbundenen Hüllblechen gebildeten Zellengehäuse und einer innerhalb des Zellengehäuses angeordneten Elektrodenfolienanordnung, deren elektrische Pole jeweils mit einer der beiden Hüllbleche elektrisch verbunden sind.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Einzelzelle für eine elektrische Batterie, wobei innerhalb eines Zellengehäuses der Einzelzelle eine Elektrodenfolienanordnung angeordnet wird, das Zellengehäuse aus zwei Hüllblechen gebildet wird, welche elektrisch voneinander isoliert miteinander verbunden werden, und elektrische Pole der Elektrodenfolienanordnung jeweils mit einer der beiden Hüllbleche elektrisch verbunden werden.
-
Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Batterie, umfassend mehrere Einzelzellen.
-
Aus dem Stand der Technik sind allgemein elektrische Batterien für Fahrzeuganwendungen bekannt, welche aus einer Mehrzahl von elektrisch seriell und/oder parallel geschalteten Einzelzellen, die sich mit einer zugehörigen Elektronik und Kühlung in einem gemeinsamen Batteriegehäuse befinden, gebildet sind.
-
Die Einzelzellen sind als so genannte bipolare Rahmenflachzellen ausgebildet, bei welchen die Einzelzelle jeweils von zwei planaren metallischen Blechen umhüllt wird. Alternativ ist zumindest eines dieser Hüllbleche in Schalenform ausgebildet. Dabei sind aus den Hüllblechen gebildete Gehäusehälften durch einen elektrisch isolierenden Rahmen, welcher mehrschichtig ausgeführt sein kann, elektrisch voneinander isoliert und dienen gleichzeitig als elektrische Pole der Einzelzelle zum Einleiten und zur Entnahme elektrischer Leistung.
-
Zusätzlich wird auch die Verlustwärme der Einzelzelle über entsprechend aufgedickte Hüllbleche an eine Schmalseite der Einzelzelle geleitet und an eine Temperiervorrichtung abgegeben, die von einem Temperiermedium durchströmt ist. Zur elektrischen Isolation der Hüllbleche und der metallischen Temperiervorrichtung ist zwischen den Hüllblechen und der Temperiervorrichtung ein Wärmeleitelement, beispielsweise eine Wärmeleitfolie, angeordnet. Zur Verbesserung eines Wärmeübergangs sind die Hüllbleche im Kontaktbereich mit der Temperiervorrichtung parallel zu dieser im rechten Winkel abgekantet, so dass sich so genannte Kühlfahnen ausbilden. Über diesen Wärmeleitpfad ist ferner eine Beheizung der Einzelzellen bei geringen Temperaturen mittels der Temperiervorrichtung möglich.
-
Der elektrochemisch aktive Teil der Einzelzelle ist als Elektrodenstapel oder Elektrodenwickel ausgebildet, welcher aus Lagen von Kathoden- und Anodenfolien gebildet ist, zwischen welchen jeweils Lagen aus Separatorfolien angeordnet sind. Die Anoden- und Kathodenfolie sind an zumindest einer Randseite unbeschichtet ausgebildet und ragen aus dem Elektrodenstapel oder Elektrodenwickel als Stromableiterfahnen heraus, welche miteinander und mit einer Innenseite des Hüllblechs verbunden sind, um die Stromein- und Stromausleitung zu ermöglichen. Die elektrische Verbindung der Stromableiterfahnen miteinander und mit den Hüllblechen erfolgt mittels Pressverfahren, Schmelzschweißverfahren, mittels kraftschlüssiger Anbindungen oder Kombinationen dieser.
-
Ein Verschluss der Einzelzelle erfolgt durch stoffschlüssige, aber elektrisch isolierende Verbindung der beiden spannungsführenden Hüllbleche mittels eines Heißpressverfahrens, einer so genannten Siegelung. Hierfür ist der Rahmen oder Abschnitte desselben zumindest im Bereich einer erzeugten Siegelnaht aus thermoplastischem Material ausgeführt oder ein Flanschbereich der Hüllbleche ist mit thermoplastischem Material versehen, welches in einer Heißpresse zumindest partiell aufgeschmolzen wird. Durch Erstarrung des thermoplastischen Materials bei sinkender Temperatur und unter Druck werden die beiden Hüllbleche stoffschlüssig miteinander verbunden.
-
Weiterhin ist aus der
DE 10 2009 035 455 A1 bekannt, den Verschluss der Einzelzelle mittels eines Spritzverfahrens mit Kunststoff durchzuführen, wobei hierbei die Hüllbleche mit einem definierten Abstand zueinander angeordnet werden und ein Spalt zwischen den Hüllblechen mit Kunststoff ausgefüllt wird. Eine Anbindung zwischen dem aus dem Kunststoff gebildeten Rahmen und den Hüllblechen erfolgt hierbei durch Stoffschluss und gegebenenfalls zusätzlich durch Formschluss.
-
Da geeignete Rahmenmaterialien jedoch eine relativ geringe spezifische Festigkeit aufweisen und gleichzeitig verhindert werden soll, dass Wasserdampf durch Diffusion in die Einzelzelle eindringt, werden die erzeugten Nähte an den Rahmen hinreichend breit durch Einstellung einer Mindestklebefläche und Mindestdiffusionslänge ausgeführt. Übliche Werte liegen dabei zwischen 3 mm und 10 mm, beispielsweise 5 mm. Der Rahmen wird im Nahtbereich möglichst dünn ausgeführt, was u. a. der Reduzierung des für Wasserdampf durchlässigen Diffusionsquerschnitts dient. Übliche Werte für eine Dicke des Rahmens sind beim Heißpressen 0,1 mm bis 0,3 mm und beim Spritzverfahren 0,5 mm bis 1,5 mm.
-
In allen Fällen erstrecken sich der Rahmen und seine Nähte, welche die Funktion der stoffschlüssigen Verbindung und der elektrischen Isolation der beiden spannungsführenden Hüllbleche übernehmen, senkrecht zur angrenzenden Seitenfläche des Elektrodenstapels.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Einzelzelle für eine elektrische Batterie, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Einzelzelle und eine elektrische Batterie anzugeben.
-
Hinsichtlich der Einzelzelle wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale, hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der elektrischen Batterie durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die Einzelzelle für eine elektrische Batterie umfasst ein aus zwei elektrisch voneinander isoliert miteinander verbundenen Hüllblechen gebildetes Zellengehäuse und eine innerhalb des Zellengehäuses angeordneten Elektrodenfolienanordnung, deren elektrische Pole jeweils mit einer der beiden Hüllbleche elektrisch verbunden sind.
-
Erfindungsgemäß sind die Hüllbleche zur Verbindung überlappend angeordnet, wobei ein Überlappungsbereich der Hüllbleche an einer Stirnseite und Flachseite der Elektrodenfolienanordnung angeordnet ist und die Hüllbleche im Überlappungsbereich parallel zur Stirnseite und Flachseite ausgerichtet sind. Alternativ ist der Überlappungsbereich der Hüllbleche ausschließlich an der Stirnseite der Elektrodenfolienanordnung angeordnet und die Hüllbleche sind im Überlappungsbereich parallel zur Stirnseite ausgerichtet. In einer weiteren Alternative ist der Überlappungsbereich der Hüllbleche ausschließlich an der Flachseite der Elektrodenfolienanordnung angeordnet und die Hüllbleche sind im Überlappungsbereich parallel zur Flachseite ausgerichtet. Unabhängig von der Anordnung des Überlappungsbereichs ist zwischen den Hüllblechen im Überlappungsbereich stets eine elektrisch isolierende Materialschicht angeordnet.
-
Die erfindungsgemäße Einzelzelle zeichnet sich insbesondere durch eine besonders kleinbauende Konstruktion aus, welche daraus resultiert, dass der Verbindungsbereich der Hüllbleche aufgrund der parallelen Ausrichtung des Überlappungsbereichs zur jeweiligen Seite der Elektrodenfolienanordnung lediglich einen geringen Bauraumbedarf aufweist.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Dabei zeigen:
-
1 schematisch eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Einzelzelle für eine elektrische Batterie nach dem Stand der Technik,
-
2 schematisch eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Einzelzelle für eine elektrische Batterie nach dem Stand der Technik,
-
3 schematisch eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Einzelzelle für eine elektrische Batterie nach dem Stand der Technik,
-
4 schematisch eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einzelzelle für eine elektrische Batterie,
-
5 schematisch eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einzelzelle für eine elektrische Batterie,
-
6 schematisch eine Explosionsdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einzelzelle für eine elektrische Batterie,
-
7 schematisch eine erste perspektivische Ansicht der Einzelzelle gemäß 6 im montierten Zustand,
-
8 schematisch eine zweite perspektivische Ansicht der Einzelzelle gemäß 6 im montierten Zustand,
-
9 schematisch einen Querschnitt der Einzelzelle gemäß 6 im montierten Zustand,
-
10 schematisch einen Längsschnitt der Einzelzelle gemäß 6 im montierten Zustand,
-
11 schematisch einen Längsschnitt eines Ausschnitts eines Kathodenflansches der Einzelzelle gemäß 6,
-
12 schematisch einen Längsschnitt eines Ausschnitts des Kathodenflansches gemäß 11 und eines an dem Kathodenflansch befestigen Hüllbleches,
-
13 schematisch einen Längsschnitt eines Ausschnitts der Einzelzelle gemäß 6 im nicht montierten Zustand,
-
14 schematisch einen Längsschnitt des Ausschnitts gemäß 13 im montierten Zustand,
-
15 schematisch eine Explosionsdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einzelzelle für eine elektrische Batterie,
-
16 schematisch eine perspektivische Ansicht der Einzelzelle gemäß 15 im montierten Zustand,
-
17 schematisch einen Querschnitt der Einzelzelle gemäß 15 im nicht montierten Zustand,
-
18 schematisch einen Querschnitt der Einzelzelle gemäß 15 im montierten Zustand,
-
19 schematisch einen Längsschnitt der Einzelzelle gemäß 15 im nicht montierten Zustand,
-
20 schematisch einen Längsschnitt der Einzelzelle gemäß 15 im montierten Zustand,
-
21 schematisch einen Längsschnitt eines Ausschnitts der Einzelzelle gemäß 15 im nicht montierten Zustand vor einem Zusammenschieben von Hüllblechen der Einzelzelle,
-
22 schematisch einen Längsschnitt des Ausschnitts gemäß 21 im nicht montierten Zustand nach einem Zusammenschieben von Hüllblechen der Einzelzelle, und
-
23 schematisch einen Längsschnitt des Ausschnitts gemäß 21 im montierten Zustand.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In den 1 bis 3 sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Einzelzellen 1 für elektrische Batterien, insbesondere Hochvolt-Batterien für Fahrzeuganwendungen, nach dem Stand der Technik dargestellt.
-
Die Einzelzellen 1 sind dabei als so genannte bipolare Rahmenflachzellen ausgebildet, bei welchen die Einzelzelle 1 jeweils von zwei metallischen Hüllblechen 2, 3 umhüllt ist. In einer Ausführung gemäß 1 sind beide Hüllbleche 2, 3 planar ausgebildet. In einer weiteren Ausführung gemäß 2 ist ein Hüllblech 2 planar und das andere Hüllblech 3 schalenförmig ausgebildet. In einer weiteren Ausführung gemäß 3 sind beide Hüllbleche 2, 3 schalenförmig ausgebildet.
-
Aus den Hüllblechen 2, 3 gebildete Gehäusehälften sind durch eine umlaufende und als elektrisch isolierender Rahmen ausgebildete Materialschicht 4, welche mehrschichtig ausgeführt sein kann, elektrisch voneinander isoliert und dienen gleichzeitig als elektrische Pole der Einzelzelle 1 zum Einleiten und zur Entnahme elektrischer Leistung.
-
Ein elektrochemisch aktiver Teil der Einzelzelle 1 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen als ein aus einer Elektrodenfolienanordnung 5 gebildeter Elektrodenstapel ausgebildet. Alternativ ist in nicht näher dargestellter Weise auch eine Ausbildung als Elektrodenwickel möglich.
-
Die Elektrodenfolienanordnung 5 ist aus Lagen von Kathoden- und Anodenfolien gebildet, zwischen welchen jeweils Lagen aus Separatorfolien angeordnet sind. Die Anoden- und Kathodenfolie sind an zumindest einer Randseite unbeschichtet ausgebildet und ragen in nicht dargestellter Weise aus dem Elektrodenstapel als Stromableiterfahnen heraus, welche in ebenfalls nicht dargestellter Weise miteinander und mit einer Innenseite des jeweiligen Hüllblechs 2, 3 verbunden sind, um die Stromein- und Stromausleitung zu ermöglichen. Die elektrische Verbindung der Stromableiterfahnen miteinander und mit den Hüllblechen 2, 3 erfolgt mittels Pressverfahren, Schmelzschweißverfahren, mittels kraftschlüssiger Anbindungen oder Kombinationen dieser.
-
Ein Verschluss der Einzelzelle 1 erfolgt durch stoffschlüssige, aber elektrisch isolierende Verbindung der beiden spannungsführenden Hüllbleche 2, 3 mittels eines Heißpressverfahrens, einer so genannten Siegelung. Hierfür ist die als Rahmen ausgebildete Materialschicht 4 oder Abschnitte derselben zumindest im Bereich einer erzeugten Siegelnaht aus thermoplastischem Material ausgeführt oder ein Flanschbereich der Hüllbleche 2, 3 ist mit thermoplastischem Material versehen, welches in einer Heißpresse zumindest partiell aufgeschmolzen wird. Durch Erstarrung des thermoplastischen Materials bei sinkender Temperatur und unter Druck werden die beiden Hüllbleche 2, 3 stoffschlüssig miteinander verbunden.
-
Nachteilig an allen dargestellten Ausführungsbeispielen der Einzelzelle 1 ist der große Bauraumbedarf im Verbindungsbereich der Hüllbleche 2, 3, wodurch die Einzelzelle 1 große Abmessungen aufweist.
-
4 zeigt eine Schnittdarstellung eines möglichen ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einzelzelle 1 für eine elektrische Batterie.
-
Um den Nachteil des erforderlichen großen Bauraums zu überwinden, sind im Unterschied zu den in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen nach dem Stand der Technik die Hüllbleche 2, 3 zur Verbindung überlappend angeordnet, wobei ein Überlappungsbereich U der Hüllbleche 2, 3 an einer Flachseite der Elektrodenfolienanordnung 5 angeordnet ist und die Hüllbleche 2, 3 im Überlappungsbereich U parallel zur Flachseite ausgerichtet sind. Hierzu ist das erste Hüllblech 2 planar ausgebildet und das zweite Hüllblech 3 schalenförmig. Im Überlappungsbereich U ist das zweite Hüllblech 3 jeweils im rechten Winkel nach innen abgekantet.
-
Zwischen den Hüllblechen 2, 3 ist im Überlappungsbereich U die elektrisch isolierende Materialschicht 4 angeordnet, wobei die Hüllbleche 2, 3 im Überlappungsbereich U mittels der Materialschicht 4 stoffschlüssig und elektrisch voneinander isoliert miteinander verbunden sind. Dabei ist eine erforderliche Breite zur Einstellung einer Mindestklebefläche und einer Mindestdiffusionslänge mit nur geringem zusätzlichen Bauraumbedarf darstellbar.
-
Das Einbringen der Materialschicht 4 erfolgt beispielsweise vor einem Aufsetzen des ersten Hüllblechs 2 auf das zweite Hüllblech 3 in einem Spritzverfahren, wie z. B. einem Spritzgussverfahren. Alternativ oder zusätzlich ist auch ein Heißpressverfahren möglich, wobei in beiden Verfahren beispielsweise Polypropylen mit einer Aminosäurenmodifikation als Werkstoff für die Materialschicht 4 verwendet wird, da dieses besonders gute Haftungseigenschaften auf Metall aufweist, eine geringe Aktivierungs- und Verarbeitungstemperatur besitzt sowie beständig gegenüber dem im Zelleninneren befindlichen Elektrolyten ist.
-
Besonders gute Haftungseigenschaften weist als thermoplastisches Material beispielsweise Polypropylen mit Aminosäurenmodifikation auf. Auch ist eine Ausbildung der Materialschicht 4 aus einem anderen elektrolytbeständigen Kunststoff, beispielsweise Polyethylenterephthalat, möglich.
-
In 5 ist eine Schnittdarstellung eines möglichen zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einzelzelle 1 für eine elektrische Batterie dargestellt, wobei im Unterschied zu dem in 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einzelzelle 1 beide Hüllbleche 2, 3 schalenförmig ausgebildet sind. Im Überlappungsbereich U der Hüllbleche 2, 3 ist das zweite Hüllblech 3 gegenüber dem ersten Hüllblech 2 aufgeweitet ausgebildet, wobei in einem resultierenden Zwischenraum die Materialschicht 4 angeordnet ist. Somit ist der Überlappungsbereich U der Hüllbleche 2, 3 an einer Stirnseite der Elektrodenfolienanordnung 5 ausgebildet und die Hüllbleche 2, 3 sind im Überlappungsbereich U parallel zur Stirnseite ausgerichtet, woraus sich ebenfalls ein geringer Bauraumbedarf der Einzelzelle 1 ergibt.
-
Liegt die einen Rahmen bildende Materialschicht vor oder hinter der Elektrodenfolienanordnung 5 und werden die Hüllbleche 2, 3 in einem Heißpressverfahren gesiegelt, wie es beispielsweise die Ausführung gemäß 4 zeigt, ist das Zellengehäuse dreiteilig ausgeführt, um die Elektrodenfolienanordnung 5 trotz Hinterschnitt in das Zellengehäuse einlegen zu können und einen Bauraum im Gehäuseinneren vollständig zu nutzen.
-
Ein auf solche Weise gebildetes Zellengehäuse ist anhand eines möglichen dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einzelzelle 1, von deren Bestandteilen sowie anhand von Ausschnitten der Einzelzelle 1 und der Bestandteile in verschiedenen Ansichten vor und nach einem Fügen der Hüllbleche 2, 3 in den 6 bis 14 gezeigt.
-
Dabei ist die Einzelzelle 1 als bipolare Rahmenflachzelle ausgebildet, wobei die Materialschicht 4 einen elektrisch isolierenden Siegelrahmen vor der Elektrodenfolienanordnung 5 bildet.
-
Ein elektrischer Pluspol der Zelle wird durch das schalenförmige zweite Hüllblech 3 dargestellt, welches eine Kathodenschale bildet. Hierzu ist das Hüllblech 3 elektrisch mit einer ersten Stromableiterfahne 5.1 der Elektrodenfolienanordnung 5 gekoppelt, insbesondere verschweißt. An einer Oberseite der Einzelzelle 1 ist das zweite Hüllblech 3 mit einem in Richtung des Zelleninneren gerichteten Hüllblechflansch 3.1, im dargestellten Ausführungsbeispiel Kathodenflansch, abgeschlossen.
-
Ein elektrischer Minuspol der Einzelzelle 1 wird durch das erste Hüllblech 2 gebildet, welches planar ausgebildet ist und in einem Randbereich abschnittsweise zur elektrischen Kopplung, insbesondere Verschweißung, mit einer zweiten Stromableiterfahne 5.2 um 90° abgewinkelt ist. Somit bildet das erste Hüllblech ein Anodenblech.
-
Zwischen den Hüllblechen 2, 3 und der Elektrodenfolienanordnung 5 ist jeweils ein mit der Form des entsprechenden Hüllbleches 2, 3 korrespondierendes und elektrisch nicht leitfähiges Isolationselement 7, 8 angeordnet, welches beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere aus elektrolytbeständigem Kunststoff, wie beispielsweise Polypropylen oder Polyethylenterephthalat, gebildet ist. An einer Seitenwand des schalenförmig ausgebildeten Isolationselements 7 ist dabei eine Aussparung zur Durchführung der ersten Stromableiterfahne 5.1 zum jeweiligen Hüllblech 3 vorgesehen.
-
Um die Elektrodenfolienanordnung 5 in das Zellengehäuse einlegen zu können, ist dieses dreiteilig aus den Hüllblechen 2, 3 und dem Hüllblechflansch 3.1, d. h. mit einer Trennung im Bereich der Seitenwand der Kathodenschale und des Kathodenflansches, ausgeführt.
-
Die zur Siegelung des Zellengehäuses vorgesehene Materialschicht 4 zwischen dem Hüllblechflansch 3.1 und dem ersten Hüllblech 2 wird vor dem endgültigen Zusammenbau der Einzelzelle 1 vorgenommen, da es nur ohne eingelegte Elektrodenfolienanordnung 5 möglich ist, beidseitig Wärme und Kraft in den Bereich der Siegelung einzuleiten, ohne die Elektrodenfolienanordnung 5 zu schädigen. Dabei ist die Materialschicht 4, d. h. die erzeugte Siegelung, derart ausgebildet, dass dieses über den Überlappungsbereich U der Hüllbleche 2, 3 bzw. des Hüllblechs 2 und des zum Hüllblech 3 gehörigen Hüllblechflansches 3.1 hinausragt und somit aus dem Überlappungsbereich U hinausragt. Dadurch wird eine der elektrischen Isolation dienende Kriechstrecke vergrößert.
-
Der Verschluss des Zellengehäuses nach dem Einlegen und der elektrischen Anbindung der Elektrodenfolienanordnung 5 an die Hüllbleche 2, 3 erfolgt insbesondere mittels einer in einem Laserschweißverfahren erzeugten Schweißnaht S, welche das zweite Hüllblech 3 mit dem Hüllblechflansch 3.1, d. h. im dargestellten Ausführungsbeispiel die Kathodenschale mit dem Kathodenflansch, fluiddicht verbindet.
-
Eine derart aufgebaute Einzelzelle 1 zeichnet sich durch eine besonders effiziente Bauraumausnutzung aus.
-
In den 15 bis 23 ist ein mögliches viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einzelzelle 1, von Bestandteilen dieser sowie Ausschnitte der Einzelzelle 1 und deren Bestandteile in verschiedenen Ansichten vor und nach einem Fügen der Hüllbleche 2, 3 dargestellt.
-
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind beide Hüllbleche 2, 3 schalenförmig ausgebildet. Ein Randbereich einer Seitenwand des im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kathodenschale ausgebildeten zweiten Hüllbleches 3 ist aufgeweitet ausgebildet, so dass dieses über eine Seitenwand des im dargestellten Ausführungsbeispiel als Anodenschale ausgebildeten ersten Hüllbleches 2 unter Ausbildung des Überlappungsbereichs U geschoben werden kann.
-
Zwischen den Hüllblechen 2, 3, welche in ihren Seitenbereichen jeweils mit einer Stromableiterfahne 5.1, 5.2 der Elektrodenfolienanordnung 5 elektrisch verbunden, insbesondere verschweißt, sind, und der Elektrodenfolienanordnung 5 ist jeweils ein schalenförmiges und elektrisch nicht leitfähiges Isolationselement 7, 8 angeordnet, welches beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere aus elektrolytbeständigem Kunststoff, wie beispielsweise Polypropylen oder Polyethylenterephthalat, gebildet ist. An jeweils einer Seitenwand des jeweiligen Isolationselements 7, 8 ist jeweils eine Aussparung zur Durchführung der Stromableiterfahnen 5.1, 5.2 zum jeweiligen Hüllblech 2, 3 vorgesehen.
-
Um eine Berührung der Hüllbleche 2, 3 und damit einen elektrischen Kurzschluss dieser auch im Überlappungsbereich U zu verhindern, erstreckt sich das Isolationselement 8 des zweiten Hüllbleches 3 auch in den aufgeweiteten Bereich des zweiten Hüllbleches 3, so dass der Rand der Seitenwand des ersten Hüllbleches 2 im montierten Zustand in Kontakt mit dem Isolationselement 8 steht.
-
Nach der elektrischen Anbindung der Elektrodenfolienanordnung an die Seitenwände der beiden schalenförmigen Hüllbleche 2, 3 und deren Zusammenschieben, wird ein sich zwischen dem ersten Hüllblech 2 und dem zweiten Hüllblech 3 im aufgeweiteten Bereich bildender Spalt mit Kunststoff ausgespritzt. Eine mittels eines Heißpressverfahrens durchgeführte Siegelung ist an dieser Stelle aus Toleranzgründen nicht oder nur mit besonders hohem Aufwand realisierbar. Als Kunststoff für die Materialschicht 4 wird elektrolytbeständiger Kunststoff, insbesondere Polyethylenterephthalat oder Polypropylen, beispielsweise Polypropylen mit einer Aminosäurenmodifikation als Werkstoff verwendet. Polypropylen mit einer Aminosäurenmodifikation weist nur eine geringe Schmelztemperatur und gute Verbindungseigenschaften mit den metallischen Hüllblechen 2, 3 auf, so dass in einfacher Weise eine stabile stoffschlüssige Verbindung, insbesondere Klebung, erzeugbar ist.
-
Zur Erhöhung einer mechanischen Festigkeit dieser Verbindung ist es gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die beiden Hüllbleche 2, 3 zumindest im Überlappungsbereich U mit der eingespritzten Materialschicht 4 Hinterschneidungen, wie beispielsweise Rillen, Kerben oder Sicken aufweisen, um zusätzlich eine formschlüssige Verbindung zu erzeugen, aufweisen.
-
Auch eine derart aufgebaute Einzelzelle 1 zeichnet sich durch eine besonders effiziente Bauraumausnutzung aus.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Einzelzelle
- 2
- Hüllblech
- 3
- Hüllblech
- 3.1
- Hüllblechflansch
- 4
- Materialschicht
- 5
- Elektrodenfolienanordnung
- 5.1
- Stromableiterfahne
- 5.2
- Stromableiterfahne
- 7
- Isolationselement
- 8
- Isolationselement
- S
- Schweißnaht
- U
- Überlappungsbereich
-
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 102009035455 A1 [0009]
