DE102014203151A1

DE102014203151A1 - Cover device for a battery cell, battery cell and method for producing such a lid device

Info

Publication number: DE102014203151A1
Application number: DE102014203151.6A
Authority: DE
Inventors: Tobias Zeilinger; Thomas STRÄUßL
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; ElringKlinger AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; ElringKlinger AG
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Deckelvorrichtung für eine Batteriezelle, wobei die Deckelvorrichtung ein Deckelelement mit einer Befüllöffnung zur Befüllung der Batteriezelle mit einem Elektrolyt aufweist, wobei ein die Befüllöffnung umgebender deckelelementaußenseitiger erster Randabschnitt gegenüber einem den ersten Randabschnitt zumindest abschnittsweise umgebenden deckelelementaußenseitigen ersten Deckelelementabschnitt in Richtung zur Außenseite des Deckelelements hin versetzt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Batteriezelle mit der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung.The invention relates to a cover device for a battery cell, wherein the cover device has a cover element with a filling opening for filling the battery cell with an electrolyte, a cover element outer side first edge section surrounding the filling opening facing a cover element outer side first cover element section surrounding the first edge section at least in sections towards the outside of the cover element Cover element is offset towards. Furthermore, the invention relates to a corresponding battery cell with the lid device according to the invention and to a method for producing the lid device according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft eine Deckelvorrichtung für eine Batteriezelle, wobei die Deckelvorrichtung ein Deckelelement mit einer Befüllöffnung zur Befüllung der Batteriezelle mit einem Elektrolyt aufweist.The invention relates to a cover device for a battery cell, wherein the cover device has a cover element with a filling opening for filling the battery cell with an electrolyte.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Batteriezelle mit einer solchen Deckelvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Deckelvorrichtung.Moreover, the invention relates to a battery cell with such a lid device and a method for producing such a lid device.

Herkömmliche Batteriezellen mit solchen Deckelvorrichtungen können beispielsweise im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb zum Einsatz kommen, zum Beispiel in PHEVs, so genannten Plug-in-Hybrids oder auch plug-in-hybrid-elektrische Fahrzeuge genannt.Conventional battery cells with such cover devices can be used, for example, in connection with motor vehicles with hybrid drive, for example in PHEVs, so-called plug-in hybrids or also called plug-in hybrid electric vehicles.

1a) zeigt eine schematische Darstellung einer derartigen Deckelvorrichtung 10' für eine solche herkömmliche Batteriezelle 12', bei der ein Gehäuseelement 34' mittels eines Deckelelements 14' der Deckelvorrichtung 10' verschließbar bzw. im dargestellten Fall von 1a) verschlossen ist. 1b) zeigt weiterhin eine schematische Schnittdarstellung durch die Deckelvorrichtung 10' bzw. die herkömmliche Batteriezelle 12'. 1a) shows a schematic representation of such a lid device 10 ' for such a conventional battery cell 12 ' in which a housing element 34 ' by means of a cover element 14 ' the lid device 10 ' closed or in the case of 1a) is closed. 1b) further shows a schematic sectional view through the lid device 10 ' or the conventional battery cell 12 ' ,

Wie aus den 1a) und 1b) ersichtlich ist, umfasst die aus dem Stand der Technik bekannte Batteriezelle 12' mit einer solchen Deckelvorrichtung 10' üblicherweise das Gehäuseelement 34', das mit dem Deckelelement 14' der Deckelvorrichtung 10' verschließbar ist, wobei das Gehäuseelement 34' – wie vor allem aus 1b) ersichtlich ist – zur Aufnahme von zumindest einem Elektrodenkern 32', welcher unter anderem zur Ausbildung einer galvanischen Zelle beispielsweise durch ein oder mehrere Elektrodenwickel oder Elektrodenstapel oder sonstige dem Fachmann bekannte Elektrodenverbunde bzw. Elektrodengebilde gebildet werden kann, sowie zur Aufnahme von einem Elektrolyt ausgebildet ist.Like from the 1a) and 1b) can be seen, includes the known from the prior art battery cell 12 ' with such a lid device 10 ' usually the housing element 34 ' that with the cover element 14 ' the lid device 10 ' is closable, wherein the housing element 34 ' - like most of all 1b) it can be seen - for receiving at least one electrode core 32 ' which can be formed, inter alia, for forming a galvanic cell, for example, by one or more electrode windings or electrode stacks or other electrode composites or electrode structures known to the person skilled in the art, and for receiving an electrolyte.

In speziell ausgebildeten Batteriezellen 12' ist der Elektrodenkern 32' beispielsweise in Form von Anoden und Kathoden ausbildenden Elektrodenwickel oder Elektrodenstapel ausgebildet, welche über einen Separator elektrisch voneinander isoliert sind. Üblicherweise wird das den Elektrodenkern 32' aufnehmende Gehäuseelement 34' dann mit dem Elektrolyt befüllt, um die Batteriezelle in einen aktiven Zustand, d. h. um als Spannungsquelle fungieren zu können, zu versetzen.In specially designed battery cells 12 ' is the electrode core 32 ' formed for example in the form of anodes and cathodes forming electrode winding or electrode stack, which are electrically isolated from one another via a separator. This usually becomes the electrode core 32 ' receiving housing element 34 ' then filled with the electrolyte to the battery cell in an active state, ie to act as a voltage source to put.

Das Deckelelement 14' ist üblicherweise mit mehreren Öffnungen ausgebildet, wobei in diesem Fall wenigstens eine Öffnungen zur Durchführung eines Batteriezellenkontakts 36', im dargestellten Fall zur Durchführung der Anode (in 1a) und 1b) rechter Batteriezellenkontakt 36'), während die Kathode quasi „durchgeschweißt” und mit dem Gehäuse verbunden ist (in 1a) und 1b) linker Batteriezellenkontakt 36'), eine Öffnung 38' mit einer darin eingesetzten Entlüftungs- bzw. Druckausgleichsplatte sowie eine Befüllöffnung 16' vorgesehen ist. Dabei ist die Befüllöffnung 16' mit einem Stopfen 30' verschlossen. Über die Befüllöffnung 16' ist der Elektrolyt in das durch das Deckelelement 14' verschlossene Gehäuseelement 34' einfüllbar, so dass der Elektrolyt zusammen mit dem Elektrodenkern 32' eine galvanische Zelle ausbildet.The cover element 14 ' is usually formed with a plurality of openings, in which case at least one opening for performing a battery cell contact 36 ' , in the case shown for the implementation of the anode (in 1a) and 1b) right battery cell contact 36 ' ), while the cathode is virtually "welded through" and connected to the housing (in 1a) and 1b) left battery cell contact 36 ' ), an opening 38 ' with a venting or pressure compensation plate inserted therein as well as a filling opening 16 ' is provided. Here is the filling opening 16 ' with a stopper 30 ' locked. About the filling opening 16 ' the electrolyte is in through the lid member 14 ' closed housing element 34 ' fillable, so that the electrolyte together with the electrode core 32 ' forming a galvanic cell.

Eine herkömmliche Batteriezelle der vorstehend beschriebenen Art ist beispielsweise aus der DE 10 2009 035 496 A1 bekannt, wobei in der US 2012/0015242 A1 und US 2011/0300435 A1 insbesondere Batteriezellen mit den vorstehend beschriebenen herkömmlichen Deckelvorrichtungen offenbart sind.A conventional battery cell of the type described above, for example, from DE 10 2009 035 496 A1 known, wherein in the US 2012/0015242 A1 and US 2011/0300435 A1 In particular, battery cells are disclosed with the conventional lid devices described above.

2 zeigt eine in der DE 10 2009 035 496 A1 beschriebene Ausführung im Zusammenhang mit dem Verschluss der Befüllöffnung 16'. Während die Befüllöffnung 16' im Falle von 1 mittels eines Stopfens 30' verschlossen ist, wird im Falle von 2 ein Blindniet 30'' verwendet, welcher auf bekannte Art und Weise betätigt wird, um die Befüllöffnung 16' zu verschließen, wie insbesondere in der Abfolge der 2a bis 2c gezeigt ist. 2 shows one in the DE 10 2009 035 496 A1 described embodiment in connection with the closure of the filling opening 16 ' , While the filling opening 16 ' in case of 1 by means of a plug 30 ' is closed, in the case of 2 a blind rivet 30 '' used, which is operated in a known manner to the filling opening 16 ' to close, as in particular in the sequence of 2a to 2c is shown.

Das Verschlussverfahren nach 1 ist jedoch äußerst aufwändig und kostenintensiv, insbesondere dann, wenn nach dem Befüllvorgang der Batteriezelle eine Kugel in die Befüllöffnung gepresst wird und die Befüllöffnung mit einem Metallstopfen verschlossen wird, der mittels Laserstrahlschweißen mit dem Deckelelement verbunden wird. Die entsprechenden Systeme zur Vornahme dieses Verschlussvorgangs erfordern einen erhöhten Platzbedarf, wobei derartige Systeme für den Prototypenbau sowie die Labortechnik aufgrund des erhöhten Aufwands nur bedingt einsetzbar sind.The sealing method according to 1 However, it is extremely complicated and cost-intensive, especially when after the filling of the battery cell, a ball is pressed into the filling and the filling is closed with a metal plug, which is connected by laser beam welding to the lid member. The corresponding systems for carrying out this closure process require an increased space requirement, whereby such systems for prototype construction and laboratory technology can only be used to a limited extent due to the increased expense.

Die Verschlussart nach 2 erfordert zwar einen geringfügigeren Aufwand verglichen mit der Verschlussart nach 1. Den Blindniet derart zu verformen, dass dieser bei Einsatz in die Befüllöffnung die Befüllöffnung verschließt, ist äußerst einfach ohne großen Aufwand durchführbar. Hierzu sind lediglich der Blindniet sowie das entsprechende Setzwerkzeug für den Nietvorgang erforderlich. Der Blindniet ragt über die Befüllöffnung in den aus dem Stand der Technik bekannten Fällen im Zusammenhang mit der Verwendung von Blindnieten mit einem Überstand von 5 bis 7 mm in das Gehäuseinnere hinein. Dabei besteht bei den derzeitigen Deckelelementen aus dem Stand der Technik jedoch erhöht die Gefahr, dass bei dem Nietvorgang des Blindniets 30'' zum Verschluss der Befüllöffnung 16' der in dem Gehäuseelement 34 aufgenommene Elektrodenkern 32' der Batteriezelle 12' beschädigt wird, wie dies in 2d) beispielhaft im Zusammenhang mit der Batteriezelle 12' von 1 veranschaulicht ist.The closure type after 2 Although requires a minor effort compared with the type of closure after 1 , To deform the blind rivet in such a way that it closes the filling opening when it is inserted into the filling opening is extremely easy to carry out without much effort. For this purpose, only the blind rivet and the corresponding setting tool for the riveting process are required. The blind rivet projects beyond the filling opening in the cases known from the prior art in connection with the use of blind rivets with a projection of 5 to 7 mm into the housing interior. In the case of the current cover elements of the prior art, however, there is a risk that during the riveting process of the blind rivet 30 '' for closing the filling opening 16 ' the one in the housing element 34 recorded electrode core 32 ' the battery cell 12 ' is damaged, as is in 2d) by way of example in connection with the battery cell 12 ' from 1 is illustrated.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Deckelvorrichtungen, Batteriezellen und Verfahren zur Herstellung von derartigen Deckelvorrichtungen derart weiterzubilden, dass eine Beschädigung des Elektrodenkerns bei Verschluss der Befüllöffnung vermieden und gleichzeitig der Aufwand zum Verschließen der Befüllöffnung möglichst gering gehalten werden kann.The invention is therefore based on the object, the generic cover devices, battery cells and methods for the production of such cover devices in such a way that damage to the electrode core at closure of the filling avoided while the cost of closing the filling can be minimized.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Deckelvorrichtung für eine Batteriezelle umfasst ein Deckelelement, das eine Befüllöffnung zur Befüllung der Batteriezelle mit einem Elektrolyt aufweist, wobei ein die Befüllöffnung umgebender deckelelementaußenseitiger erster Randabschnitt gegenüber einem den ersten Randabschnitt zumindest abschnittsweise umgebenden deckelelementaußenseitigen ersten Deckelelementabschnitt in Richtung zur Außenseite des Deckelelements hin versetzt ist. Dementsprechend kann das Deckelelement so ausgebildet werden, beispielsweise mittels Prägen oder sonstigen aus dem Stand der Technik bekannten Umformverfahren bzw. Herstellungsverfahren, dass das Deckelelement so angepasst ist, dass das Blindnieten zum Verschließen der Befüllöffnung ohne Beschädigung von in dem Gehäuseelement aufgenommenen Batteriezellenkomponenten wie den Elektrodenkern vorgenommen werden kann; dies insbesondere deshalb, da durch Versatz des ersten außenseitigen Randabschnitts in Richtung zur Außenseite hin die Eindringtiefe bzw. der Überstand (in das Gehäuseelementinnere) des noch unverformten Blindniets verringert wird und der noch unverformte Blindniet gegenüber einem in dem Gehäuseelement aufgenommenen Elektrodenkern nach oben hin versetzt wird. Dementsprechend kann die Eindringtiefe soweit verringert werden, solange ein dichtes Verschließen der Befüllöffnung mittels des Nietvorgangs anhand des Blindniets gewährleistet werden kann. Ein bevorzugt verwendetes Blindniet, um ein dichtes Verschließen der Befüllöffnung zu gewährleisten, ist beispielsweise ein Becherblindniet (Dicht-Blindniet). Zudem handelt es sich hierbei um eine kostengünstige und äußerst einfache Lösung, welche sowohl für Labortechnik und Prototypenbau geeignet ist.The cover device according to the invention for a battery cell comprises a cover element, which has a filling opening for filling the battery cell with an electrolyte, wherein a surrounding the filling opening cover element outer side first edge portion opposite to the first edge portion at least partially surrounding cover element outer side first cover element portion towards the outside of the cover element is offset , Accordingly, the lid member can be formed, for example, by embossing or other known from the prior art forming or manufacturing process that the lid member is adapted so that the blind rivets made to seal the filling without damaging accommodated in the housing element battery cell components such as the electrode core can be; This is particularly because the depth of penetration or the projection (into the housing element interior) of the still undeformed blind rivet is reduced by displacement of the first outside edge section in the direction of the outside, and the still undeformed blind rivet is displaced upward relative to an electrode core accommodated in the housing element , Accordingly, the penetration depth can be reduced so far as long as a tight closure of the filling opening can be ensured by means of the riveting operation based on the blind rivet. A preferred blind rivet, in order to ensure a tight closure of the filling opening, for example, a Becherblindniet (sealing blind rivet). In addition, this is a cost-effective and extremely simple solution, which is suitable for both laboratory technology and prototype construction.

Die erfindungsgemäße Deckelvorrichtung kann in vorteilhafter Weise derart weitergebildet werden, dass der erste Randabschnitt gegenüber dem ersten Deckelelementabschnitt in axialer Richtung der Befüllöffnung zur Außenseite des Deckelelements hin versetzt ist.The cover device according to the invention can advantageously be further developed in such a way that the first edge section is offset from the first cover element section in the axial direction of the filling opening to the outside of the cover element.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Deckelvorrichtung so verwirklicht werden, dass ein die Befüllöffnung umgebender deckelelementinnenseitiger zweiter Randabschnitt gegenüber einem den zweiten Randabschnitt umgebenden deckelelementinnenseitigen zweiten Deckelelementabschnitt in axialer Richtung der Befüllöffnung zur Außenseite des Deckelelements hin versetzt ist. Falls der Überstand des Blindniets soweit verringert wird, das ein Verschließen mittels des Nietvorgangs nicht mehr möglich ist, kann weiterhin auch der zweite innenseitige Randabschnitt in Richtung zur Außenseite des Deckelelements hin versetzt werden, so dass eine ausreichende Verformung des in das Gehäuseinnere hineinstehenden Teils des Blindniets zum dichten Verschluss der Befüllöffnung gewährleistet wird.Furthermore, the cover device according to the invention can be realized so that a surrounding the filling opening lid element inside second edge portion is offset from the second edge portion surrounding lid element inside second cover element portion in the axial direction of the filling to the outside of the lid member. If the projection of the blind rivet is reduced so much that closing by means of the riveting operation is no longer possible, the second inside edge section can furthermore be displaced in the direction towards the outside of the cover element, so that a sufficient deformation of the part of the blind rivet projecting into the interior of the housing ensures the tight closure of the filling opening.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Deckelvorrichtung derart weitergebildet werden, dass der erste Randabschnitt zumindest abschnittsweise als ein Vorsprung/Überstand ausgebildet ist und/oder der zweite Randabschnitt zumindest abschnittsweise als eine Aussparung ausgebildet ist.In addition, the lid device according to the invention can be developed such that the first edge portion is at least partially formed as a projection / projection and / or the second edge portion is at least partially formed as a recess.

Ferner kann die erfindungsgemäße Deckelvorrichtung so ausgestaltet werden, dass die Befüllöffnung eingerichtet ist, mittels eines Blindniets (dicht) verschlossen zu werden, so dass ein Setzkopf des Blindniets an den ersten Randabschnitt angrenzt und ein Schließkopf des Blindniets an den zweiten Randabschnitt angrenzt. Dementsprechend ist ein deckelelementinnenseitiger Überstand des in die Befüllöffnung eingesetzten Blindniets gleichermaßen um das Ausmaß des Versatzes des ersten Randabschnitts gegenüber dem ersten Deckelelementabschnitt zur Außenseite des Deckelelements hin versetzt, verglichen mit dem Fall, bei dem das Blindniet in eine gedachte Öffnung in dem Deckelementabschnitt eingesetzt ist.Furthermore, the cover device according to the invention can be configured such that the filling opening is adapted to be (tightly) sealed by means of a blind rivet, so that a setting head of the blind rivet adjoins the first edge section and a closing head of the blind rivet adjoins the second edge section. Accordingly, a lid member inside projection of the blind rivet inserted into the filling opening is equally offset by the amount of offset of the first edge portion from the first lid member portion to the outside of the lid member compared to the case where the blind rivet is inserted into an imaginary opening in the cover member portion.

Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Deckelvorrichtung so realisiert werden, dass das Deckelelement weiterhin eine oder mehrere Öffnungen zur Durchführung von Batteriezellenkontakten und/oder eine oder mehrere Lüftungsöffnungen/Druckausgleichsöffnungen und/oder eine oder mehrere Öffnungen zur Durchführung von Befestigungsmitteln zur Befestigung des Deckelelements an einem Gehäuseelement der Batteriezelle aufweist.Furthermore, the cover device according to the invention can be realized so that the cover element further comprises one or more openings for the passage of battery cell contacts and / or one or more ventilation openings / pressure equalization openings and / or one or more openings for performing fastening means for fastening the cover element to a housing element of Battery cell has.

Die erfindungsgemäße Batteriezelle weist die erfindungsgemäße Deckelvorrichtung auf, wobei die Batteriezelle ein mit dem Deckelelement der Deckelvorrichtung verschließbares Gehäuseelement aufweist, welches über die Befüllöffnung des Deckelelements mit einem Elektrolyt befüllbar ist.The battery cell according to the invention comprises the cover device according to the invention, wherein the battery cell has a closable with the cover element of the cover device housing element which can be filled via the filling opening of the cover element with an electrolyte.

Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung verwiesen wird. This results in the explained in connection with the lid device according to the invention features and advantages in the same or similar manner, so reference is made to avoid repetition of the corresponding above statements in connection with the lid device according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Deckelvorrichtung für eine Batteriezelle, insbesondere einer erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung, umfasst den folgenden Schritt:
Ausbilden eines Deckelelements mit einer Befüllöffnung zur Befüllung der Batteriezelle mit einem Elektrolyt derart, dass ein die Befüllöffnung umgebender deckelelementaußenseitiger erster Randabschnitt gegenüber einem den ersten Randabschnitt zumindest abschnittsweise umgebenden deckelelementaußenseitigen ersten Deckelelementabschnitt in Richtung zur Außenseite des Deckelelements hin versetzt ist.The method according to the invention for producing a cover device for a battery cell, in particular a cover device according to the invention, comprises the following step:
Forming a lid member having a filling opening for filling the battery cell with an electrolyte such that a surrounding the filling opening lid element outer side first edge portion opposite to the first edge portion at least partially surrounding cover element outer side first cover element portion towards the outside of the cover element is offset.

Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung verwiesen wird.This results in the explained in connection with the lid device according to the invention features and advantages in the same or similar manner, so reference is made to avoid repetition of the corresponding above statements in connection with the lid device according to the invention.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren ausführlich erläutert.A preferred embodiment of the invention will be explained in detail below with reference to FIGS.

Es zeigen:Show it:

3a) eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung für eine Batteriezelle sowie eine entsprechende Batteriezelle; 3a) a perspective view of a lid device according to the invention for a battery cell and a corresponding battery cell;

3b) eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung sowie der Batteriezelle von 3a); 3b) a side view of the lid device according to the invention and the battery cell of 3a) ;

3c) eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung sowie der Batteriezelle von 3a); 3c) a sectional view of the lid device according to the invention and the battery cell of 3a) ;

3d) eine weitere Schnittansicht der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung sowie der Batteriezelle von 3a); und 3d) a further sectional view of the lid device according to the invention and the battery cell of 3a) ; and

3e) eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung von 3a). 3e) a perspective view of the lid device according to the invention of 3a) ,

Die 3a) bis 3e) zeigen unterschiedliche Ansichten der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung 10 für eine erfindungsgemäße Batteriezelle 12, wobei in den 3a) bis 3e) gleiche oder ähnliche Elemente in Bezug auf die 1 und 2 mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Insbesondere zeigt 3a) eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung 10 für die Batteriezelle 12 sowie die entsprechende erfindungsgemäße Batteriezelle 12. 3b) zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung 10 sowie der Batteriezelle 12 von 3a). Ferner veranschaulicht 3c) eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung 10 sowie der Batteriezelle 12 von 3a). Weiterhin ist in 3d) eine weitere Schnittansicht der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung 10 sowie der Batteriezelle 12 von 3a) gezeigt. Schließlich zeigt 3e) eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung 10 von 3a).The 3a) to 3e) show different views of the lid device according to the invention 10 for a battery cell according to the invention 12 , where in the 3a) to 3e) same or similar elements in relation to the 1 and 2 are denoted by like reference numerals. In particular shows 3a) a perspective view of the lid device according to the invention 10 for the battery cell 12 and the corresponding battery cell according to the invention 12 , 3b) shows a side view of the lid device according to the invention 10 as well as the battery cell 12 from 3a) , Further illustrated 3c ) A sectional view of the lid device according to the invention 10 as well as the battery cell 12 from 3a) , Furthermore, in 3d) a further sectional view of the lid device according to the invention 10 as well as the battery cell 12 from 3a) shown. Finally shows 3e) a perspective view of the lid device according to the invention 10 from 3a) ,

Wie in den 3a) bis 3e) zu erkennen ist, weist die erfindungsgemäße Deckelvorrichtung 10 ein Deckelelement 14 für eine Batteriezelle 12 auf. Wie weiterhin in den 3a) bis 3e) gezeigt ist, weist das Deckelelement 14 eine Befüllöffnung 16 zur Befüllung der insbesondere in den 3a) bis 3d) dargestellten Batteriezelle 12 mit einem nicht dargestellten Elektrolyt auf. Insbesondere ist ein die Befüllöffnung 16 umgebender bzw. die Befüllöffnung 16 zumindest teilweise ausbildender, deckelementaußenseitiger erster Randabschnitt 22 gegenüber einem den ersten Randabschnitt 22 umgebenden deckelelementaußenseitigen ersten Deckelelementabschnitt 24 in Richtung zur Außenseite des Deckelelements 14 hin versetzt, das heißt der erste Randabschnitt 22 ist gegenüber dem ersten Deckelelementabschnitt 24 in axialer Richtung der Befüllöffnung 16 zur Außenseite des Deckelelements 14 hin versetzt (in den 3a) bis 3e) nach oben hin). Der erste Randabschnitt 22 grenzt somit außenseitig unmittelbar an die Befüllöffnung 16 an, während der im Querschnitt geradlinig verlaufende erste Deckelelementabschnitt 24 unmittelbar an den ersten Randabschnitt 22 angrenzt, so dass eine Art Stufe bzw. ein Absatz in der Ansicht von den 3a) bis 3e) zwischen den Abschnitten 22 und 24 ausgebildet wird.As in the 3a) to 3e) can be seen, has the lid device according to the invention 10 a lid member 14 for a battery cell 12 on. As continue in the 3a) to 3e) is shown, the cover member 14 a filling opening 16 for filling the particular in the 3a) to 3d) illustrated battery cell 12 with an electrolyte, not shown. In particular, one is the filling opening 16 surrounding or the filling opening 16 at least partially forming, deckelementaußenseitiger first edge portion 22 towards a first edge portion 22 surrounding cover element outer side first cover element section 24 toward the outside of the lid member 14 offset, that is, the first edge portion 22 is opposite to the first lid member section 24 in the axial direction of the filling opening 16 to the outside of the lid member 14 offset (in the 3a) to 3e) towards the top). The first edge section 22 thus adjoins the outside directly to the filling opening 16 on, while in the cross-section rectilinear first lid member portion 24 directly to the first edge section 22 adjoins, so that a kind of step or a paragraph in the view of the 3a) to 3e) between the sections 22 and 24 is trained.

Ferner ist ein die Befüllöffnung 16 umgebender bzw. die Befüllöffnung 16 zumindest teilweise ausbildeder, deckelelementinnenseitiger zweiter Randabschnitt 18 gegenüber einem den zweiten Randabschnitt 18 umgebenden deckelelementinnenseitigen zweiten Deckelelementabschnitt 20 in axialer Richtung der Befüllöffnung zur Außenseite des Deckelelements 14 hin versetzt (in den 3a) bis 3e) nach oben hin). Der zweite Randabschnitt 18 grenzt somit innenseitig unmittelbar an die Befüllöffnung 16 an, während der im Querschnitt geradlinig verlaufenden zweite Deckelelementabschnitt 20 unmittelbar an den zweiten Randabschnitt 18 angrenzt, so dass eine Art Stufe bzw. ein Absatz in der Ansicht von den 3c) bis 3d) zwischen den Abschnitten 18, 20 ausgebildet wird.Furthermore, one is the filling opening 16 surrounding or the filling opening 16 at least partially bildeder, deckelelementinnenseitiger second edge portion 18 opposite a second edge portion 18 surrounding cover element inside second cover element section 20 in the axial direction of the filling opening to the outside of the cover element 14 offset (in the 3a) to 3e) towards the top). The second edge section 18 thus adjoins the inside directly to the filling opening 16 on, while the second lid member section extending in a straight line in cross-section 20 directly to the second edge section 18 adjoins, so that a kind of step or a paragraph in the view of the 3c) to 3d) between the sections 18 . 20 is trained.

Dadurch ergibt sich eine Ausgestaltung des Deckelelements 14 derart, dass der erste Randabschnitt 22 einen Überstand bzw. Vorsprung an dem Deckelelement 14 ausbildet und der zweite Randabschnitt 18 eine Aussparung an dem Deckelelement 14 ausbildet. This results in an embodiment of the cover element 14 such that the first edge portion 22 a projection or projection on the cover element 14 forms and the second edge portion 18 a recess on the cover element 14 formed.

Dementsprechend wird eine Befüllöffnung 16 gebildet, welche eingerichtet ist, mittels eines Blindniets 30 verschlossen zu werden, so dass ein Setzkopf des Blindniets 30 an den ersten Randabschnitt 22 angrenzt und ein Schließkopf des Blindniets 30 an den zweiten Randabschnitt 18 angrenzt. Dadurch wird der Blindniet 30 gegenüber einem Elektrodenkern 32 in Richtung zur Deckelelementaußenseite hin versetzt. Dabei kann ausreichend Raum zumindest abschnittsweise innerhalb der Aussparung für den Setzvorgang des Blindniets 30 zur Verfügung gestellt werden, so dass Batteriezellenkomponenten (wie unmittelbar unter dem Deckelelement 14 angeordnete Elektrodenwickel oder Elektrodenstapel des Elektrodenkerns 32) bei mit dem Deckelelement 14 verschlossenem Batteriezellengehäuse 34 nicht beschädigt werden können.Accordingly, a filling opening 16 formed, which is set up by means of a blind rivet 30 to be closed, leaving a setting head of the blind rivet 30 to the first edge section 22 adjoins and a closing head of the blind rivet 30 to the second edge portion 18 borders. This will make the blind rivet 30 opposite to an electrode core 32 offset towards the lid member outside. In this case, sufficient space at least partially within the recess for the setting process of the blind rivet 30 be provided so that battery cell components (as immediately below the lid member 14 arranged electrode winding or electrode stack of the electrode core 32 ) with the cover element 14 sealed battery cell housing 34 can not be damaged.

Wie weiterhin in den 3a) bis 3e) erkennbar ist, weist das Deckelelement 14 weitere Öffnungen zur Durchführung von Batteriezellenkontakten an den Endabschnitten des Deckelelements 14 sowie eine Lüftungsöffnung bzw. Druckausgleichsöffnung in der Mitte des Deckelelements 14 auf, so dass die Befüllöffnung 16 zwischen der in den 3a) bis 3e) rechten Öffnung zur Durchführung eines Batteriezellenkontakts sowie der Lüftungsöffnung bzw. Druckausgleichsöffnung angeordnet ist. Allerding kann insbesondere die Lage bzw. Anordnung der Befüllöffnung 16 an dem Deckelement 14 sowie der weiteren Öffnungen beliebig ausgewählt werden.As continue in the 3a) to 3e) can be seen, the cover element 14 further openings for the passage of battery cell contacts at the end portions of the lid member 14 and a ventilation opening or pressure equalization opening in the middle of the cover element 14 on, leaving the filling opening 16 between the in the 3a) to 3e) right opening for carrying out a battery cell contact and the vent or pressure equalization opening is arranged. Allerding in particular the location or arrangement of the filling 16 on the cover element 14 and the other openings are arbitrarily selected.

Dementsprechend kann anhand der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung 10 eine Batteriezelle 12 ausgebildet werden, die das mit dem Deckelelement 14 verschließbare Gehäuseelement 34 aufweist, welches über die Befüllöffnung 16 des Deckelelements 14 mit dem Elektrolyt befüllbar ist, so dass im Anschluss daran das Verschließen der Befüllöffnung 16 mittels des Blindniets 30 ohne Beschädigung von Komponenten innerhalb des Batteriezellengehäuses (wie dem Elektrodenkern 32) vorgenommen werden kann; dies deshalb, da der noch unverformte Blindniet 30 bei der vorgenannten Ausgestaltung der Befüllöffnung 16 nach oben hin bzw. in Richtung Deckelelementaußenseite hin versetzt ist und damit einen größeren Versatz zu dem Elektrodenkern 32 aufweist, als wenn der Blindniet 30 in eine Befüllöffnung 30'' in einem im Querschnitt geradlinig verlaufenden Deckelelementabschnitt eingesetzt wäre, wie dies in 2d dargestellt ist.Accordingly, based on the lid device according to the invention 10 a battery cell 12 be formed, which with the cover element 14 lockable housing element 34 which, via the filling opening 16 the lid element 14 can be filled with the electrolyte, so that subsequently closing the filling 16 by means of the blind rivet 30 without damaging components within the battery cell housing (such as the electrode core 32 ) can be made; This is because of the still undeformed blind rivet 30 in the aforementioned embodiment of the filling opening 16 is offset toward the top or towards the outer side of the cover element and thus a larger offset to the electrode core 32 has as if the blind rivet 30 in a filling opening 30 '' would be used in a straight line extending in the cover element section section, as in 2d is shown.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Deckelvorrichtung 10 gestaltet sich wie folgt:
Das Deckelelement 14 wird mit einer Befüllöffnung 16 zur Befüllung der Batteriezelle 12 mit einem Elektrolyt derart ausgebildet, dass ein die Befüllöffnung 16 umgebender deckelelementaußenseitiger erster Randabschnitt 22 gegenüber einem den ersten Randabschnitt 22 zumindest abschnittsweise umgebenden deckelelementaußenseitigen ersten Deckelelementabschnitt 24 in Richtung zur Außenseite des Deckelelements 14 hin versetzt ist. Dies kann beispielsweise durch ein beliebiges Umformverfahren, beispielsweise Prägen oder sonstige aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren bewerkstelligt werden.The inventive method for producing the lid device according to the invention 10 is designed as follows:
The cover element 14 comes with a filling opening 16 for filling the battery cell 12 formed with an electrolyte such that a filling opening 16 surrounding lid member outer side first edge portion 22 towards a first edge portion 22 at least partially surrounding cover element outer side first cover element section 24 toward the outside of the lid member 14 is offset. This can be accomplished for example by any forming process, for example embossing or other methods known from the prior art.

Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Patentansprüchen genannten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention mentioned in the description, in the drawings and in the claims may be essential for the realization of the invention both individually and in any desired combination.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009035496 A1 [0008, 0009]
US 2012/0015242 A1 [0008]
US 2011/0300435 A1 [0008]

Claims

Cover device ( 10 ) for a battery cell ( 12 ), wherein the lid device ( 10 ) a cover element ( 14 ) with a filling opening ( 16 ) for filling the battery cell ( 12 ) with an electrolyte, wherein the filling opening ( 16 ) surrounding lid member outer side first edge portion ( 22 ) in relation to a first edge section ( 22 ) at least partially surrounding cover element outer side first cover element section ( 24 ) towards the outside of the cover element ( 14 ) is offset.

Cover device ( 10 ) according to claim 1, wherein the first edge portion ( 22 ) with respect to the first cover element section ( 24 ) in the axial direction of the filling opening ( 16 ) to the outside of the cover element ( 14 ) is offset.

Cover device ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein a filling opening ( 16 ) surrounding lid element inside second edge portion ( 18 ) opposite one the second edge portion ( 18 ) surrounding cover element inside second cover element section ( 20 ) in the axial direction of the filling opening ( 16 ) to the outside of the cover element ( 14 ) is offset.

Cover device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the first edge section ( 22 ) is at least partially formed as a supernatant and / or the second edge portion ( 18 ) is formed at least in sections as a recess.

Cover device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the filling opening ( 16 ) is set up by means of a blind rivet ( 30 ), so that a setting head of the blind rivet ( 30 ) to the first edge portion ( 22 ) and a closing head of the blind rivet ( 30 ) to the second edge portion ( 18 ) adjoins.

Cover device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the cover element ( 14 ) one or more openings for the passage of battery cell contacts and / or one or more ventilation openings and / or one or more openings for passing through fastening means for fastening the cover element ( 14 ) on a housing element ( 34 ) of the battery cell ( 12 ) having.

Battery cell ( 12 ) with a lid device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the battery cell ( 12 ) with the cover element ( 14 ) the lid device ( 10 ) closable housing element ( 34 ), which via the filling opening ( 16 ) of the cover element ( 14 ) can be filled with an electrolyte.

Method for producing a cover device ( 10 ) for a battery cell ( 12 ), in particular a cover device ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the method comprises the following step: forming a cover element ( 14 ) with a filling opening ( 16 ) for filling the battery cell ( 12 ) with an electrolyte such that a filling opening ( 16 ) surrounding lid member outer side first edge portion ( 22 ) in relation to a first edge section ( 22 ) at least partially surrounding cover element outer side first cover element section ( 24 ) towards the outside of the cover element ( 14 ) is offset.