DE102013200555A1 - Verfahren zur Isolierung des Innenraumes einer Batteriezelle mit einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse - Google Patents

Verfahren zur Isolierung des Innenraumes einer Batteriezelle mit einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse Download PDF

Info

Publication number
DE102013200555A1
DE102013200555A1 DE201310200555 DE102013200555A DE102013200555A1 DE 102013200555 A1 DE102013200555 A1 DE 102013200555A1 DE 201310200555 DE201310200555 DE 201310200555 DE 102013200555 A DE102013200555 A DE 102013200555A DE 102013200555 A1 DE102013200555 A1 DE 102013200555A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bag
liquid
holding device
battery
lid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201310200555
Other languages
English (en)
Inventor
Markus Kohlberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, Samsung SDI Co Ltd filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE201310200555 priority Critical patent/DE102013200555A1/de
Publication of DE102013200555A1 publication Critical patent/DE102013200555A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • H01M50/119Metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/121Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (1) mit einem in einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse (2) angeordneten Elektrodenwickel beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei die Schritte: – Bereitstellung einer Deckelanordnung (3) umfassend einen Deckel, Zellpole und einen damit funktional verbundenen Elektrodenwickel, wobei die Deckelanordnung (3) auf der dem Inneren des Metallgehäuses (2) zugewandten Seite eine Haltevorrichtung (4) aufweist, die gegen den Deckel flüssigkeitsdicht abschließt; – Einführen des Elektrodenwickels in einen Beutel (5) aus einem flüssigkeitsdichten, elektrisch isolierenden Material, wobei der Beutel (5) auf der der Deckelanordnung (3) zugewandten Seite offen ist; – Zusammenfügen des Beutels (5) mit der Haltevorrichtung (4) der Deckelanordnung (3), wobei der Rand der Öffnung des Beutels (5) derart mit der Haltevorrichtung (4) verbunden wird, dass Beutel (5) und Haltevorrichtung (4) einen flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Raum bilden, in dem der Elektrodenwickel angeordnet ist; – Einführen des flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Elektrodenwickels in das Metallgehäuse (2); und – Verschließen des Gehäuses durch Einsetzen der Deckelanordnung (3) auf das Metallgehäuse (2).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle mit einem Elektrodenwickel, der in einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse (hard case) angeordnet ist sowie eine Batteriezelle, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
  • Stand der Technik Sowohl bei stationären Anwendungen, beispielsweise bei Windkraftanlagen, bei mobilen Anwendungen, z. B. in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, als auch im Consumer-Bereich, z. B. in Laptops oder Mobiltelefonen, werden vermehrt neue, leistungsfähige Batteriesysteme zum Einsatz kommen, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich ihrer Zuverlässigkeit und Lebensdauer gestellt werden. Batteriesysteme basierend auf Lithium-Ionen-Technologie sind hierfür prädestiniert.
  • Geeignete Batteriesysteme sind meist aus einer Mehrzahl von Untereinheiten aufgebaut, die sich hinsichtlich der Integrationsstufe weiter in Batteriemodule untergliedern lassen. Solche Batteriemodule werden aus seriell und/oder parallel verschalteten Batteriezellen aufgebaut.
  • Insbesondere werden Batteriezellen verwendet, bei denen der Elektrodenwickel in einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse angeordnet ist, sogenannte Hardcase-Zellen. Dabei ist das Zellgehäuse auf einem gleitenden Potential oder dem Potential einer der beiden Elektroden der Batteriezelle.
  • Bei dem Verbau in einem Batteriesystem müssen Batteriezellen mit einem solchen metallischen Zellgehäuse gegenüber ihrer Umgebung elektrisch isoliert werden, beispielsweise gegenüber einer benachbarten Batteriezelle, dem Batteriemodul- oder dem Batteriesystemgehäuse. Dazu wird meist die Außenfläche des Batteriezellgehäuses isoliert z. B. durch Lackbeschichtung, Anlegen eines Schrumpfschlauches oder Verwendung einer Isolierfolie. Im Inneren des Batteriezellgehäuses werden meist Klebebänder und/oder Folien eingesetzt, um einen Kurzschluss der Elektroden zu vermeiden. Diese Isolierungsmaßnahmen führen aber nicht zu einer hermetisch abgeschlossenen Isolierung im Inneren des Zellgehäuses, sodass sich zwischen Isolierung, der Innenfläche des Metallgehäuses und dem Elektrodenwickel immer eine Elektrolytschicht bilden kann, die elektrisch leitend ist und so auch bei einem neutralen Gehäuse ein gleitendes Potential erzeugt.
  • Aus der DE 2309961 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie bekannt, bei dem der Elektrodenwickel zum Zweck der elektrischen Isolierung in einen Beutel aus Zellulosematerial eingeführt und dann unverschlossen in ein Metallgehäuse eingesetzt wird. Anschließend wird der Deckel auf das Metallgehäuse aufgesetzt und angeschweißt.
  • Aus US 2008/0166628 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Batterie vom Pouch-Zellen-Typ mit einem metallischen Gehäuse umgeben wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle mit einem in einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse angeordneten Elektrodenwickel, einer sogenannten Hardcase-Batteriezelle, umfasst grundsätzlich folgende Schritte:
    • – Bereitstellung einer Deckelanordnung umfassend einen Deckel, Zellpole und einen damit funktional verbundenen Elektrodenwickel, wobei die Deckelanordnung auf der dem Inneren des Metallgehäuses zugewandten Seite eine Haltevorrichtung aufweist, die gegen den Deckel flüssigkeitsdicht abschließt und die gegebenenfalls Durchführungen für ein Druckausgleichselement und/oder eine Elektrolyteinfüllöffnung aufweist;
    • – Einführen des Elektrodenwickels in einen Beutel aus einem flüssigkeitsdichten, elektrisch isolierenden Material, wobei der Beutel auf der der Deckelanordnung zugewandten Seite offen ist;
    • – Zusammenfügen des Beutels mit der Haltevorrichtung der Deckelanordnung, wobei der Rand der Öffnung des Beutels derart mit der Haltevorrichtung verbunden wird, dass Beutel und Haltevorrichtung einen flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Raum bilden, in dem der Elektrodenwickel angeordnet ist;
    • – Einführen des flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Elektrodenwickels in das Metallgehäuse; und
    • – Verschließen des Gehäuses durch Einsetzen der Deckelanordnung auf das Metallgehäuse.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Elektrodenwickel von einem Beutel aus einem flüssigkeitsdichten, elektrisch isolierenden Material umschlossen wird und der Beutel mit einer Haltevorrichtung der Deckelanordnung flüssigkeitsdicht verbunden wird. Die gebildete flüssigkeitsdichte Einheit aus Deckelanordnung und Elektrodenwickel wird dann in das Zellgehäuse eingeführt und der Deckel wird mit dem Zellgehäuse verbunden. Dadurch werden die elektrisch leitenden Bestandteile des Elektrodenwickels und der Elektrolyt wirksam von einem leitenden Kontakt mit dem Zellgehäuse ausgeschlossen. Es kann beispielsweise kein Elektrolyt zwischen das Metallgehäuse und den Beutel um den Elektrodenwickel gelangen. Es entsteht kein gleitendes Potential am Zellgehäuse, das Zellgehäuse ist effektiv neutral.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle mit einem Elektrodenwickel, der in einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse angeordnet ist, eine sogenannte Hardcase-Batteriezelle.
  • Unter einer Batteriezelle wird dabei ein elektrochemischer Energiespeicher verstanden, der eine Energie mittels elektrochemischer Prozesse speichern und bei Bedarf wieder bereitstellen kann. Grundsätzlich können Batteriezellen jeden Akkumulator- oder Batteriezelltyps verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich um eine Batteriezelle vom Typ der Lithium-Ionen-Zellen, insbesondere vom Typ Li-Ion-Lithium-Ionen-Akku, LiPo-Lithium-Polymer-Akku, LiFe-Lithium-Metall-Akku, Li-Mn-Lithium-Mangan-Akku, LiFePO4-Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator, LiTi-Lithium-Titanat-Akku.
  • Die erfindungsgemäße Batteriezelle weist ein prismatisches oder zylindrisches Metallgehäuse auf, in dem der Elektrodenwickel und der Elektrolyt der Batteriezelle angeordnet sind. Es handelt sich dabei um eine Batteriezelle vom sogenannten Hardcase-Typ. Unter dem Begriff „Metallgehäuse“ ist dabei eine Vorrichtung zu verstehen, die einen Innenraum aufweist, der geeignet ist, den Elektrodenwickel und Elektrolyten einer Batteriezelle aufzunehmen. Bevorzugt grenzt das Metallgehäuse die elektrochemischen Bestandteile einer einzelnen Batteriezelle unmittelbar gegenüber der Umwelt nach allen Richtungen hin im Wesentlichen vollständig ab, wobei das Metallgehäuse verschließbare Zugänge, wie zum Beispiel ein oder mehrere Druckausgleichselemente, z. B. ein Überdruckventil, und/oder ein oder mehrere Elektrolyteinfüllöffnungen aufweisen kann. Das Metallgehäuse ist im Wesentlichen flüssigkeits- und gasdicht ausgeführt. Dazu weist das Metallgehäuse einen Deckel auf, der mit dem restlichen Metallgehäuse flüssigkeits- und gasdicht verbindbar ausgestaltet ist. Die Verbindung zwischen Deckel und restlichem Metallgehäuse kann beispielsweise reversibel ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Metallgehäuse aus einem leitenden Metall oder einer leitenden Metalllegierung gefertigt. Besonders bevorzugt kann das Metallgehäuse aus einem Material gefertigt sein, welches Aluminium aufweist oder daraus besteht.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Deckelanordnung bereitgestellt. Die Deckelanordnung umfasst einen Deckel, Zellpole und einen damit funktional verbundenen Elektrodenwickel. Der Deckel der Deckelanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass dieser auf das Metallgehäuse der Batteriezelle aufgesetzt und mit dem Metallgehäuse dicht verbunden werden kann. Dazu kann der Deckel der Deckelanordnung mit dem Metallgehäuse beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben verbindbar ausgestaltet sein.
  • Bevorzugt werden der Deckel der Deckelanordnung und das Metallgehäuse flüssigkeitsdicht miteinander verbunden, besonders bevorzugt ist die Verbindung zwischen Deckel und Metallgehäuse flüssigkeits- und gasdicht ausgeführt. Die Deckelanordnung weist Zellpole und damit verbundene Kollektoren auf, die derart ausgeführt und angeordnet sind, dass die Kollektoren funktional mit den Zellelektroden des Elektrodenwickels verbunden sind. Die Deckelanordnung weist auf der dem Metallgehäuseinneren zugewandten Seite eine Haltevorrichtung auf. Diese Haltevorrichtung dient dazu, mit dem Beutel für die Aufnahme des Elektrodenwickels flüssigkeitsdicht verbunden zu werden. Dazu schließt die Haltevorrichtung gegen den Deckel der Deckelanordnung flüssigkeitsdicht ab, sodass nach Herstellung der flüssigkeitsdichten Verbindung zwischen Beutel und Haltevorrichtung keine Flüssigkeit aus dem Beutel durch den Deckel der Deckelanordnung entweichen kann. Der Deckel und die Haltevorrichtung der Deckelanordnung können gegebenenfalls Durchführungen aufweisen, beispielsweise für ein Druckausgleichselement (z. B. ein Überdruckventil) und/oder für eine Elektrolyteinfüllöffnung. Diese Durchführungen können dabei derart ausgeführt sein, dass diese flüssigkeitsdicht (wieder-)verschließbar sind und eine Kommunikation zwischen der Umgebung und dem flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Raum erlauben, der von dem Beutel und der Haltevorrichtung der Deckelanordnung gebildet wird. Über die Elektrolyteinfüllöffnung ist es möglich, während oder nach der Assemblierung der Batteriezelle Elektrolyt in den flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Raum des Beutels und der Haltevorrichtung einzufüllen, sodass der Elektrodenwickel von Elektrolyt umgeben ist. Bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Verfahren Elektrolyt in den flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Raum eingefüllt, nachdem das Zellgehäuse durch Aufsetzen der Deckelanordnung auf das Metallgehäuse verschlossen worden ist. Die Durchführung für das Druckausgleichselement kann derart ausgeführt sein, dass Gas, welches sich im Inneren des Beutels gebildet hat, nach Überschreitung eines vorher festgelegten Druckwertes durch das Druckausgleichselement an die Umgebung abgeleitet wird. Dadurch soll ein Bersten des Beutels und/oder des Metallgehäuses vermieden werden.
  • Die Haltevorrichtung der Deckelanordnung ist bevorzugt aus einem Material gefertigt, welches die Herstellung einer flüssigkeitsdichten Verbindung zwischen Beutel und Haltevorrichtung erlaubt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung aus einem Material hergestellt, welches Polypropylen aufweist oder daraus besteht.
  • Um die Herstellung eines flüssigkeitsdichten Raumes zu verbessern und um eine möglichst einfache Assemblierung zu ermöglichen kann die Haltevorrichtung im Wesentlichen die gesamte, dem Metallgehäuseinneren zugewandte Fläche des Deckels der Deckelanordnung bedecken und damit gegen den Deckel flüssigkeitsdicht abschließen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Haltevorrichtung derart ausgestaltet sein, dass diese eine den Rand des Deckels der Deckelanordnung umlaufende Aufnahme aufweist, wobei die Aufnahme derart ausgeführt ist, dass die Aufnahme mit dem Rand der Öffnung des Beutels flüssigkeitsdicht verbunden werden kann.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der Elektrodenwickel der Deckelanordnung in einen Beutel aus einem flüssigkeitsdichten, elektrisch isolierenden Material eingeführt. Dazu weist der Beutel auf der der Deckelanordnung zugewandten Seite eine entsprechende Öffnung auf. Der Beutel und die Haltevorrichtung sind bevorzugt derart dimensioniert, dass der durch die beiden Elemente gebildete, flüssigkeitsdicht abgeschlossene Raum groß genug ist, um den Elektrodenwickel und eine ausreichende Menge an Elektrolyt aufzunehmen. Haltevorrichtung und Öffnung des Beutels sind dabei derart aufeinander abgestimmt ausgeführt, dass der Rand der Öffnung des Beutels mit der Haltevorrichtung flüssigkeitsdicht verbunden werden kann. Bevorzugt ist der Beutel aus einem Material gefertigt, welches Polyolefin, Polyethylenterephthalat oder Polyimid enthält oder daraus besteht. Der Beutel kann beispielsweise aus einem mehrlagigen Verbundmaterial gefertigt sein, wobei bevorzugt mindestens eine Lage aus einem Material gefertigt ist, welches Polyolefin, Polyethylenterephthalat oder Polyimid enthält oder daraus besteht. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist der Beutel aus einem mehrlagigen Verbundmaterial gefertigt, wobei die Lagen des Verbundmaterials jeweils aus einem Material gefertigt sind, welches Polyolefin, Polyethylenterephthalat oder Polyimid enthält oder daraus besteht.
  • Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Beutel mit der Haltevorrichtung der Deckelanordnung zusammengefügt. Dazu wird der Rand der Öffnung des Beutels derart mit der Haltevorrichtung der Deckelanordnung verbunden, dass Beutel und Haltevorrichtung einen flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Raum bilden, in dem der Elektrodenwickel angeordnet ist. Dem Fachmann sind geeignete Methoden und Verfahren bekannt, um eine solche flüssigkeitsdichte Verbindung auszubilden. Beispielsweise kann der Rand der Öffnung des Beutels mit der Haltevorrichtung mittels mechanischer Fixierung, Verkleben, Verschweißen und/oder mittels Heißsiegeln flüssigkeitsdicht verbunden werden. Eine geeignete mechanische Fixierung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Rand der Öffnung des Beutels zwischen Haltevorrichtung und Deckel der Deckelanordnung eingeklemmt wird. In diesem Fall ist die Haltevorrichtung bevorzugt derart auszuführen, dass ein Einrasten der Haltevorrichtung in die Deckelanordnung möglich ist, um den Beutel mechanisch zu fixieren. Geeignete Klebeverfahren umfassen beispielsweise Hotmelt-Verfahren auf Polyolefinbasis, die Verwendung von aushärtenden Klebern wie z. B. Kleber auf Epoxidbasis und/oder den Einsatz von Licht- oder UV-aktivierbaren Klebern.
  • Anschließend wird im erfindungsgemäßen Verfahren der flüssigkeitsdicht abgeschlossene Elektrodenwickel in das Metallgehäuse eingeführt, und das Metallgehäuse wird durch Einsetzen der Deckelanordnung verschlossen. Der Deckel der Deckelanordnung und das restliche Metallgehäuse werden dabei derart miteinander verbunden, dass das erhaltene Metallgehäuse der Batteriezelle flüssigkeits- und gasdicht ausgeführt ist. Dem Fachmann sind geeignete Methoden und Verfahren bekannt, um eine solche flüssigkeits- und gasdichte Verbindung zwischen Deckel der Deckelanordnung und restlichem Metallgehäuse auszubilden. Beispielsweise kann eine solche Verbindung mittels mechanischer Fixierung, Verkleben, Verschweißen und/oder mittels Heißsiegeln hergestellt werden.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Batteriezelle, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist. Bevorzugt ist die beanspruchte Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Batteriemodul oder ein Batteriesystem, welches eine oder mehrere erfindungsgemäße Batteriezellen aufweist. Das erfindungsgemäße Batteriesystem umfasst eine Mehrzahl von in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Batteriemodulen und/oder -zellen.
  • Das erfindungsgemäße Batteriesystem weist dabei bevorzugt mehrere erfindungsgemäße Batteriemodule und/oder -zellen auf, die zu einer funktionalen Einheit zusammengefasst sind. Das Batteriesystem kann mehrere einzelne Batteriezellen umfassen oder ein oder mehrere Batteriemodule, wobei die Batteriemodule jeweils eine Mehrzahl an Batteriezellen aufweisen, die in geeigneter Weise verbunden vorliegen. Dazu können die einzelnen Batteriezellen des Batteriesystems derart elektrisch leitend miteinander verbunden vorliegen, dass diese zu gewünschten Batteriemodul- oder Batteriearchitekturen arrangiert vorliegen.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Batteriezelle, ein erfindungsgemäßes Batteriemodul oder ein erfindungsgemäßes Batteriesystem enthält. Dabei kommt es nicht darauf an, dass Kraftfahrzeug und Batteriezelle eine bauliche Einheit bilden, sondern, dass Kraftfahrzeug und die erfindungsgemäße Batteriezelle derart funktional in Kontakt stehen, dass die Batteriezelle ihre Funktion während des Betriebs des Kraftfahrzeugs erfüllen kann. Dabei sind unter dem Begriff „Kraftfahrzeug“ alle angetriebenen Fahrzeuge zu verstehen, die mindestens eine Batteriezelle zur Energieversorgung von mindestens einer Komponente des Kraftfahrzeugs aufweisen, unabhängig davon, welchen Antrieb diese Kraftfahrzeuge aufweisen. Insbesondere umfasst der Begriff „Kraftfahrzeug“ elektrische Hybridfahrzeuge (HEV), Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEV), Elektrofahrzeuge (EV), Brennstoffzellenfahrzeuge, sowie alle Fahrzeuge, die mindestens eine Batteriezelle zur mindestens teilweisen Versorgung mit elektrischer Energie einsetzen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter verdeutlicht.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle gemäß Stand der Technik, und
  • 2 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1 ist ein Verfahren nach Stand der Technik schematisch dargestellt zur Herstellung einer herkömmlichen Batteriezelle 10 mit einem Elektrodenwickel, der in einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse 20 angeordnet ist. Im Verfahren gemäß Stand der Technik wird die Innenfläche des Metallgehäuses 20 mit einer Folie 50 aus Polyolefin ausgekleidet. Eine Deckelanordnung 30 umfassend einen Deckel, Zellpole und einen damit funktional verbundenen Elektrodenwickel wird bereitgestellt. Der Elektrodenwickel der Deckelanordnung 30 wird in das innen mit Folie 50 ausgekleidete Metallgehäuse 20 eingeführt und die Deckelanordnung 30 wird aufmontiert, sodass das Metallgehäuse 20 verschlossen vorliegt. In diesem Verfahren wird die Folie 50 aus Polyolefin nicht flüssigkeitsdicht mit dem Deckel der Deckelanordnung 30 verbunden sondern verbleibt offen im Gehäuseinneren. In diesem Zustand kann später Elektrolyt in Kontakt mit der Innenfläche des Metallgehäuses 20 gelangen und für ein gleitendes Potential auf dem Metallgehäuse 20 der Batteriezelle 10 sorgen.
  • In 2 ist der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Gezeigt ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 1 mit einem in einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse 2 angeordneten Elektrodenwickel. Zunächst wird eine Deckelanordnung 3 bereitgestellt, welche einen Deckel, Zellpole und einen damit funktional verbundenen Elektrodenwickel umfasst. Die Deckelanordnung 3 weist eine Haltevorrichtung 4 auf, die auf der dem Inneren des Metallgehäuses 2 zugewandten Seite der Deckelanordnung 3 angebracht ist. Die Haltevorrichtung 4 schließt gegen den Deckel der Deckelanordnung 3 flüssigkeitsdicht ab. Gegebenfalls kann die Haltevorrichtung 4 sowie die Deckelanordnung 3 flüssigkeitsdicht verschließbare Durchführungen für ein oder mehrere Druckausgleichselemente und/oder Elektrolyteinfüllöffnungen aufweisen. Die Haltevorrichtung 4 kann im Wesentlichen die gesamte, dem Gehäuseinneren zugewandte Fläche des Deckels der Deckelanordnung 3 bedecken und/oder eine den Rand des Deckels der Deckelanordnung 3 umlaufende Aufnahme oder Wulst aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass die Aufnahme oder Wulst mit dem Rand der Öffnung des Beutels 5 flüssigkeitsdicht verbunden werden kann. In einem nächsten Schritt wird der Elektrodenwickel der Deckelanordnung 3 in einen Beutel 5 aus einem flüssigkeitsdichten, elektrisch isolierenden Material eingeführt. Der Beutel 5 kann aus einem Material bestehen, welches Polyolefin enthält oder daraus besteht. Bevorzugt ist der Beutel 5 aus einem Material gefertigt, welches Polyolefin, Polyethylenterephthalat oder Polyimid enthält oder daraus besteht. Der Beutel 5 kann beispielsweise aus einem mehrlagigen Verbundmaterial gefertigt sein, wobei bevorzugt mindestens eine Lage aus einem Material gefertigt ist, welches Polyolefin, Polyethylenterephthalat oder Polyimid enthält oder daraus besteht. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist der Beutel 5 aus einem mehrlagigen Verbundmaterial gefertigt, wobei die Lagen des Verbundmaterials jeweils aus einem Material gefertigt sind, welches Polyolefin, Polyethylenterephthalat oder Polyimid enthält oder daraus besteht. Der Beutel 5 weist auf der der Deckelanordnung 3 zugewandten Seite eine Öffnung auf. Anschließend wird Beutel 5 mit der Haltevorrichtung 4 der Deckelanordnung 3 zusammengefügt, wobei der Rand der Öffnung des Beutels 5 derart mit der Haltevorrichtung 4 verbunden wird, dass der Beutel 5 und die Haltevorrichtung 4 einen flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Raum bilden, in dessen Lumen der Elektrodenwickel der Deckelanordnung 3 angeordnet ist. Die flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Beutel 5 und Haltevorrichtung 4 kann beispielsweise mittels mechanischer Fixierung, Verkleben, Verschweißen und/oder mittels Heißsiegeln hergestellt werden. In einem nächsten Schritt wird der flüssigkeitsdicht abgeschlossene Elektrodenwickel der Deckelanordnung 3 in das Metallgehäuse 2 eingeführt und das Zellgehäuse wird verschlossen, indem der Deckel der Deckelanordnung 3 mit dem Metallgehäuse 2 flüssigkeits- und gasdicht verbunden wird. Die Batteriezelle 1 ist fertig konfektioniert und kann weiteren Verarbeitungsschritten zugeführt werden. Anschließend kann Elektrolyt in den durch den Beutel 5 und die Haltevorrichtung 4 gebildeten flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Raum im Inneren des Metallgehäuses 2 eingefüllt werden, sodass der Elektrodenwickel von Elektrolyt umgeben ist.
  • 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 2309961 [0006]
    • US 2008/0166628 [0007]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (1) mit einem in einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse (2) angeordneten Elektrodenwickel, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellung einer Deckelanordnung (3) umfassend einen Deckel, Zellpole und einen damit funktional verbundenen Elektrodenwickel, wobei die Deckelanordnung (3) auf der dem Inneren des Metallgehäuses (2) zugewandten Seite eine Haltevorrichtung (4) aufweist, die gegen den Deckel flüssigkeitsdicht abschließt und die gegebenenfalls Durchführungen für ein Druckausgleichselement und/oder eine Elektrolyteinfüllöffnung aufweist; – Einführen des Elektrodenwickels in einen Beutel (5) aus einem flüssigkeitsdichten, elektrisch isolierenden Material, wobei der Beutel (5) auf der der Deckelanordnung (3) zugewandten Seite offen ist; – Zusammenfügen des Beutels (5) mit der Haltevorrichtung (4) der Deckelanordnung (3), wobei der Rand der Öffnung des Beutels (5) derart mit der Haltevorrichtung (4) verbunden wird, dass Beutel (5) und Haltevorrichtung (4) einen flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Raum bilden, in dem der Elektrodenwickel angeordnet ist; – Einführen des flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Elektrodenwickels in das Metallgehäuse (2); und – Verschließen des Metallgehäuses (2) durch Einsetzen der Deckelanordnung (3) auf das Metallgehäuse (2).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei anschließend Elektrolyt in den flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Raum eingefüllt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Beutel (5) aus einem Material gefertigt ist, welches Polyolefin enthält oder daraus besteht.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltevorrichtung (4) aus einem Material gefertigt ist, welches Polypropylen, Polyethylenterephthalat, Polyimid umfasst oder daraus besteht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltevorrichtung (4) im Wesentlichen die gesamte, dem Gehäuseinneren zugewandte Fläche des Deckels der Deckelanordnung (3) bedeckt und/oder eine den Rand des Deckels der Deckelanordnung (3) umlaufende Aufnahme aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die Aufnahme mit dem Rand der Öffnung des Beutels (5) flüssigkeitsdicht verbunden werden kann.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rand der Öffnung des Beutels (5) mit der Haltevorrichtung (4) mittels mechanischer Fixierung, Verkleben, Verschweißen und/oder mittels Heißsiegeln flüssigkeitsdicht verbunden wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich um eine Lithium-Ionen Batteriezelle (1) handelt.
  8. Batteriezelle (1) hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Batteriemodul oder Batteriesystem umfassend eine oder mehrere Batteriezellen (1) nach Anspruch 8.
  10. Kraftfahrzeug umfassend eine oder mehrere Batteriezellen (1) nach Anspruch 8 oder eine oder mehrere Batteriemodule oder -systeme nach Anspruch 9.
DE201310200555 2013-01-16 2013-01-16 Verfahren zur Isolierung des Innenraumes einer Batteriezelle mit einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse Withdrawn DE102013200555A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310200555 DE102013200555A1 (de) 2013-01-16 2013-01-16 Verfahren zur Isolierung des Innenraumes einer Batteriezelle mit einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310200555 DE102013200555A1 (de) 2013-01-16 2013-01-16 Verfahren zur Isolierung des Innenraumes einer Batteriezelle mit einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013200555A1 true DE102013200555A1 (de) 2014-07-17

Family

ID=51015087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310200555 Withdrawn DE102013200555A1 (de) 2013-01-16 2013-01-16 Verfahren zur Isolierung des Innenraumes einer Batteriezelle mit einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013200555A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016120358A1 (de) * 2015-01-30 2016-08-04 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle und batteriesystem
DE102015218695A1 (de) 2015-09-29 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle
JPWO2016088506A1 (ja) * 2014-12-04 2017-07-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 角形二次電池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2309961A1 (de) 1972-03-02 1973-09-06 Mallory & Co Inc P R Gehaeuse fuer ein elektrochemisches element oder eine batterie
US20080166628A1 (en) 2007-01-10 2008-07-10 Heongsin Kim External case for secondary batteries and secondary battery using the external case

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2309961A1 (de) 1972-03-02 1973-09-06 Mallory & Co Inc P R Gehaeuse fuer ein elektrochemisches element oder eine batterie
US20080166628A1 (en) 2007-01-10 2008-07-10 Heongsin Kim External case for secondary batteries and secondary battery using the external case

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016088506A1 (ja) * 2014-12-04 2017-07-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 角形二次電池
CN107078337A (zh) * 2014-12-04 2017-08-18 日立汽车系统株式会社 方形二次电池
EP3229305A4 (de) * 2014-12-04 2018-08-15 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Rechteckige sekundärbatterie
CN107078337B (zh) * 2014-12-04 2019-10-29 日立汽车系统株式会社 方形二次电池
WO2016120358A1 (de) * 2015-01-30 2016-08-04 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle und batteriesystem
US10818958B2 (en) 2015-01-30 2020-10-27 Robert Bosch Gmbh Battery cell and battery system
DE102015218695A1 (de) 2015-09-29 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10225041B4 (de) Galvanisches Element
DE102015215692A1 (de) Dünnschicht-Energiespeichereinrichtung und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102012017129A1 (de) Aussengehäusematerial für eine Batterie sowie eine Lithium-Sekundärbatterie
DE102012218188B4 (de) Batteriezelle mit in Gehäuse durch Einkleben fixierter Deckplatte
DE102010035580A1 (de) Batterie
DE102013202367B4 (de) Energiespeichermodul mit einem durch eine Folie gebildeten Modulgehäuse und mehreren jeweils in einer Aufnahmetasche des Modulgehäuses angeordneten Speicherzellen, sowie Energiespeicher und Kraftfahrzeug
DE102016218496A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektrodeneinheit für eine Batteriezelle und Elektrodeneinheit
DE102012213110A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Lithium-Ionen-Zellmodulen mit prozessintegrierter Rahmenfertigung sowie derartiges Zellenmodul
DE102012018128A1 (de) Einzelzelle, Batterie und Verfahren zur Herstellung einer Einzelzelle
WO2013097968A1 (de) Batteriemodul mit schrumpfschlauch
DE102012212299A1 (de) Elektrochemischer Speicher und Verfahren zum Herstellen eines elektrochemischen Speichers
DE102017217676A1 (de) Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle
DE102012223796A1 (de) Anordnung zum Kontaktieren einer Elektrodenanordnung in einer Batteriezelle
DE102016213142A1 (de) Batteriezelle, Batteriemodul und Verfahren zur Herstellung
DE102012018041A1 (de) Isolation von elektrochemischen Energiespeichern
DE102013200555A1 (de) Verfahren zur Isolierung des Innenraumes einer Batteriezelle mit einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse
DE102011110695A1 (de) Elektrochemische Energiespeicherzelle mit metallischem Gehäuse, Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle mit metallischem Gehäuse
DE102010055615A1 (de) Einzelzelle für eine Batterie und Verfahren zur Herstellung einer solchen Einzelzelle
DE102015200923A1 (de) Deckelbaugruppe für ein Gehäuse einer Batteriezelle für ein Fahrzeug
DE102016105841A1 (de) Batterie
DE102015010426A1 (de) Einzelzelle für eine elektrische Batterie
DE102015225705A1 (de) Batteriezelle mit einem metallischen Gehäuse und Verfahren zu deren Herstellung sowie Batterie
CN106537650B (zh) 用于制造棱柱形的电池单元的方法
DE102010050046A1 (de) Elektrochemiche Zelle und Verfahren zu deren Herstellung
DE102013203037A1 (de) Batteriezelle mit wenigstens einem eine Öffnung aufweisenden Anschlusspol und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination