DE102014213682A1 - Energy storage with improved sealing - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie, aufweisend ein Batteriegehäuse (18), wobei das Batteriegehäuse (18) eine Kontaktierungsöffnung aufweist, wobei durch die Kontaktierungsöffnung ein elektrischer Kontakt zum Abgreifen elektrischer Energie von der Batterie (10) verläuft, wobei das Innere des Batteriegehäuses (18) gegen die Kontaktierungsöffnung durch eine zwischen einem ersten und einem zweiten Batteriebauteil angeordnete Dichtung (34) abgedichtet ist, wobei die Dichtung (34) einen ersten Schenkel (60) aufweist, der von dem ersten Batteriebauteil zu dem zweiten Batteriebauteil verläuft und jeweils einen mit dem ersten und dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt stehenden ersten Dichtbereich (61, 61‘) aufweist, und wobei die Dichtung (34) ferner einen zweiten Schenkel (62, 62‘) aufweist, der einen mit dem ersten Batteriebauteil oder mit dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt bringbaren zweiten Dichtbereich (63, 63‘) aufweist, wobei der zweite Schenkel (62, 62‘) durch einen im Inneren des Batteriegehäuses (18) herrschenden Druck derart verformbar ist, dass der Anpressdruck des zweiten Dichtbereichs (63, 63‘) an das erste oder das zweite Batteriebauteil vergrößert wird. Die vorbeschriebene Batterie (10) ermöglicht es auf kostengünstige Weise, eine besonders definierte und langzeitstabile Abdichtung eines Batteriegehäuses (18) insbesondere bezüglich einer Kontaktdurchführung zu realisieren.The present invention relates to a battery comprising a battery housing (18), wherein the battery housing (18) has a contacting opening, wherein an electrical contact for tapping electrical energy from the battery (10) passes through the contacting opening, wherein the interior of the battery housing (18 ) is sealed against the contacting opening by a seal (34) disposed between a first and a second battery component, the seal (34) having a first leg (60) extending from the first battery component to the second battery component and one each with the first battery component first and second battery component contacting first sealing region (61, 61 '), and wherein the seal (34) further comprises a second leg (62, 62'), one with the first battery component or with the second battery component in contact engageable second sealing region (63, 63 '), wherein the second leg (62, 62 is) ruling by a (inside of the battery case 18) pressure deformable such that the contact pressure of the second sealing region (63, 63 ') to which the second battery device is increased first or. The above-described battery (10) makes it possible in a cost-effective manner to realize a particularly well-defined and long-term stable sealing of a battery housing (18) in particular with respect to a contact feedthrough.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Energiespeicher, wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Energiespeicher mit einer verbesserten Abdichtung eines Batteriegehäuses.The present invention relates to an energy storage, such as a lithium-ion battery. The present invention relates in particular to an energy store with an improved sealing of a battery housing.
Stand der TechnikState of the art
Elektrochemische Energiespeicher, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, sind in vielen täglichen Anwendungen weit verbreitet. Sie werden beispielsweise in Computern, wie etwa Laptops, Mobiltelefonen, Smartphones und bei anderen Anwendungen eingesetzt. Auch bei der zur Zeit stark vorangetriebenen Elektrifizierung von Fahrzeugen, wie etwa Kraftfahrzeugen, bieten derartige Batterien Vorteile.Electrochemical energy storage devices, such as lithium-ion batteries, are widely used in many daily applications. They are used, for example, in computers such as laptops, mobile phones, smart phones, and other applications. Even with the currently highly advanced electrification of vehicles, such as motor vehicles, such batteries offer advantages.
Lithium-Ionen-Batterien, beispielsweise, sind dabei oftmals in einem Gehäuse angeordnet, wobei ein elektrischer Kontakt zum Abgreifen elektrischer Energie von dem Inneren des Gehäuses durch eine Öffnung des Gehäuses verläuft. Dabei ist es von Wichtigkeit, die Öffnung zum Durchführen des elektrischen Kontakts durch das Gehäuse sicher abzudichten.Lithium-ion batteries, for example, are often arranged in a housing, with an electrical contact for tapping electrical energy from the interior of the housing through an opening of the housing. It is important to securely seal the opening for conducting the electrical contact through the housing.
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Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Batterie, aufweisend ein Batteriegehäuse, wobei das Batteriegehäuse eine Kontaktierungsöffnung aufweist, wobei durch die Kontaktierungsöffnung ein elektrischer Kontakt zum Abgreifen elektrischer Energie von der Batterie verläuft, wobei das Innere des Batteriegehäuses gegen die Kontaktierungsöffnung durch eine zwischen einem ersten und einem zweiten Batteriebauteil angeordnete Dichtung abgedichtet ist, wobei die Dichtung einen ersten Schenkel aufweist, der von dem ersten Batteriebauteil zu dem zweiten Batteriebauteil verläuft und jeweils einen mit dem ersten und dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt stehenden ersten Dichtbereich aufweist, und wobei die Dichtung ferner einen zweiten Schenkel aufweist, der einen mit dem ersten Batteriebauteil oder mit dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt bringbaren zweiten Dichtbereich aufweist, wobei der zweite Schenkel durch einen im Inneren des Batteriegehäuses herrschenden Druck derart verformbar ist, dass der Anpressdruck des Dichtbereichs des zweiten Schenkels an das erste oder das zweite Batteriebauteil vergrößert wird.The present invention is a battery, comprising a battery housing, wherein the battery housing has a contacting opening, wherein the contact opening through an electrical contact for tapping electrical energy from the battery, wherein the interior of the battery housing against the contacting opening by a between a first and a sealed second fluid component seal, wherein the seal has a first leg which extends from the first battery component to the second battery component and each having a first sealing area in contact with the first and the second battery component, and wherein the seal further comprises a second leg which has a second sealing region which can be brought into contact with the first battery component or with the second battery component, wherein the second leg deforms in such a way by a pressure prevailing in the interior of the battery housing bar is that the contact pressure of the sealing region of the second leg is increased to the first or the second battery component.
Die vorbeschriebene Batterie erlaubt auf kostengünstige Weise das Ermöglichen einer besonders effektiven und langlebigen Dichtheit des Batteriegehäuses beziehungsweise insbesondere einer Öffnung des Batteriegehäuses zum Durchführen eines elektrischen Anschlusses beziehungsweise eines elektrischen Kontakts.The above-described battery allows in a cost effective manner to enable a particularly effective and durable tightness of the battery case or in particular an opening of the battery case for performing an electrical connection or an electrical contact.
Wie vorstehend beschrieben betrifft die vorliegende Erfindung eine Batterie. Eine Batterie kann dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Primärbatterie oder in vorteilhafter Weise eine Sekundärbatterie, wie insbesondere ein wieder aufladbarer Akkumulator, sein. Beispielsweise kann die Batterie eine lithiumbasierte Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, sein.As described above, the present invention relates to a battery. For the purposes of the present invention, a battery may be a primary battery or, advantageously, a secondary battery, such as in particular a rechargeable battery. For example, the battery may be a lithium-based battery, in particular a lithium-ion battery.
Eine derartige Batterie weist ein Batteriegehäuse auf. Das Batteriegehäuse kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus Metall ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das Gehäuse ein auch als Hard Case bezeichnetes unflexibles Gehäuse ein. Das Batteriegehäuse weist eine Kontaktierungsöffnung auf, wobei durch die Kontaktierungsöffnung ein elektrischer Kontakt zum Abgreifen elektrischer Energie von der Batterie beziehungsweise einer Zelleinheit der Batterie verläuft. Unter einem elektrischen Kontakt kann dabei ein Bauteil verstanden werden, welches zum Abgreifen elektrischer Energie unmittelbar kontaktiert werden kann oder welches als Gehäusedurchführung des Strompfads dient und mit der Kontaktposition elektrisch leitend verbunden ist und somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung als dem elektrischen Kontakt zugehörig angesehen wird.Such a battery has a battery case. The battery case may be configured, for example, from a plastic or metal. For example, the housing may also include an inflexible housing, also referred to as a hard case. The battery housing has a contacting opening, wherein an electrical contact for tapping electrical energy from the battery or a cell unit of the battery runs through the contacting opening. Under an electrical contact can be understood a component which can be contacted directly for tapping electrical energy or which serves as a housing feedthrough of the current path and is electrically conductively connected to the contact position and thus considered in the context of the present invention as the electrical contact.
Eine derartige Batterie kann in dem Batteriegehäuse beispielsweise eine oder eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweisen, welche beispielsweise in einer prismatischen Form ausgestaltet sein können. In diesem Fall kann sich in dem Inneren des Gehäuses ein flach gepresster Wickel befinden, der beispielsweise eine Aluminiumfolie und eine Kupferfolie aufweist, welche mit reaktiven Kathodenmaterialien beziehungsweise Anodenmaterialien beschichtet sind. Weiterhin können zwei etwa als Diaphragmen ausgestaltete Kunststofffolien vorgesehen sein, welche die Anode und die Kathode trennen. Such a battery may have in the battery case, for example, one or a plurality of battery cells, which may be configured for example in a prismatic shape. In this case, in the interior of the housing there may be a flat-pressed winding, which comprises, for example, an aluminum foil and a copper foil, which are coated with reactive cathode materials or anode materials. Furthermore, two plastic foils designed approximately as diaphragms can be provided, which separate the anode and the cathode.
Um ein elektrisches Kontaktieren der Kathode beziehungsweise der Anode des Folienwickels zu realisieren, können beispielsweise die beiden als Kathode beziehungsweise als Anode ausgestalteten Folien nicht passgenau aneinander gelegt werden, sondern in Richtung der Wickelachse leicht versetzt werden. Dadurch lässt sich an einer offenen Schmalseite des Wickels die negative Spannung, an der anderen, gegenüberliegenden Schmalseite, die positive Spannung der jeweiligen Folie beziehungsweise Elektrode abgreifen. Die Kontaktierung kann beispielsweise mit überstehenden Folienstreifen mit angeschweißten streifenförmigen Blechstreifen, etwa aus den entsprechenden Folienmaterialien, den so genannten Stromkollektoren, realisiert werden. Dabei können die Stromkollektoren wiederum mit dem elektrischen Kontakt, wie etwa einem Anschlussbolzen, verbunden sein oder selbst derart ausgeformt sein, um als Kontakt zu dienen. Der elektrische Kontakt beziehungsweise der Anschlussbolzen kann dabei durch das Gehäuse beziehungsweise die Kontaktierungsöffnung verlaufen und als äußerer Kontakt der Elektroden dienen, wie dies vorstehend erläutert ist.In order to realize an electrical contact of the cathode or the anode of the film roll, for example, the two as Cathode or designed as an anode foils are not accurately placed together, but are slightly offset in the direction of the winding axis. As a result, the negative voltage can be tapped off at an open narrow side of the coil, and the positive voltage of the respective foil or electrode at the other, opposite narrow side. The contacting can be realized, for example, with projecting foil strips with welded-strip-shaped metal strips, for example from the corresponding foil materials, the so-called current collectors. In this case, the current collectors can in turn be connected to the electrical contact, such as a connection bolt, or even be formed in such a way as to serve as a contact. The electrical contact or the connecting bolt can run through the housing or the contacting opening and serve as external contact of the electrodes, as explained above.
Bei einem Herstellen einer derartigen Batterie kann das Gehäuse nach dem Einbringen des Zellwickels und insbesondere vor einem druckdichten Verschließen mit einem flüssigen Elektrolyt befüllt werden, etwa durch eine verschließbare Öffnung, die lediglich eine Größe in einem Bereich von 5mm zu haben braucht.When producing such a battery, the housing can be filled with a liquid electrolyte after the introduction of the cell coil and in particular before a pressure-tight closure, for example through a closable opening which only needs to have a size in the range of 5 mm.
Beispielsweise, um ein Austreten des Elektrolyten und/oder ein Eintreten von Luft oder Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses zu verhindern, ist das Innere des Batteriegehäuses gegen die Kontaktierungsöffnung durch eine zwischen einem ersten und einem zweiten Batteriebauteil angeordnete Dichtung abgedichtet. In anderen Worten ist eine Dichtung vorgesehen, welche einen Durchgang von der das Gehäuse umgebenden Atmosphäre durch die Kontaktierungsöffnung in das Innere des Gehäuses abdichtet. Dabei ist die Dichtung zwischen einem ersten und einem zweiten Batteriebauteil angeordnet und braucht somit den elektrischen Kontakt nicht unmittelbar zu berühren.For example, to prevent leakage of the electrolyte and / or entry of air or moisture into the interior of the housing, the interior of the battery housing is sealed against the contacting opening by a seal disposed between a first and a second battery component. In other words, a seal is provided which seals a passage from the atmosphere surrounding the housing through the contacting opening into the interior of the housing. In this case, the seal between a first and a second battery component is arranged and thus does not need to touch the electrical contact directly.
Das erste und das zweite Batteriebauteil und damit die die Dichtung berührenden Batteriebauteile können dabei grundsätzlich frei wählbar sein, insoweit die Dichtung derart anordbar ist, um die Öffnung zum Durchführen des elektrischen Kontakts beziehungsweise das hierum angeordnete Batteriegehäuse abzudichten, um so etwa ein Austreten des Elektrolyten aus dem Gehäuse und/oder ein Eintreten von Luft oder Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses zu verhindern. Dabei kann wenigstens eines des ersten und zweiten Batteriebauteils zweckmäßigerweise die Öffnung zum Durchführen des elektrischen Kontakts insbesondere vollständig umrahmen.The first and the second battery component and thus the gasket contacting battery components can basically be freely selected insofar as the seal can be arranged to seal the opening for performing the electrical contact or the battery housing arranged thereon, such as leakage of the electrolyte prevent the housing and / or entry of air or moisture into the interior of the housing. In this case, at least one of the first and second battery components expediently frame completely the opening for performing the electrical contact.
Eine wie vorstehend im Detail beschrieben positionierte Dichtung weist bei einer vorbeschriebenen Batterie einen ersten Schenkel auf, der von dem ersten Batteriebauteil zu dem zweiten Batteriebauteil verläuft und jeweils einen mit dem ersten und dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt stehenden ersten Dichtbereich aufweist. Dadurch kann der erste Schenkel bereits eine erste Dichtstufe ausbilden, indem er von dem ersten Batteriebauteil zu dem zweiten Batteriebauteil verläuft und somit einen von dem Inneren des Gehäuses zu der äußeren Atmosphäre verlaufenden Kanal bereits vollständig abdichten kann.A gasket as described in detail above, in a battery as described above, has a first leg extending from the first battery component to the second battery component and each having a first sealing region in contact with the first and second battery components. As a result, the first leg can already form a first sealing stage by extending from the first battery component to the second battery component, and thus can already completely seal off a channel running from the interior of the housing to the external atmosphere.
Die Dichtung weist ferner einen zweiten Schenkel auf, der einen mit dem ersten Batteriebauteil oder dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt bringbaren zweiten Dichtbereich aufweist. Dabei kann nur ein zweiter Schenkel vorgesehen sein, oder es können mehr als ein zweiter Schenkel vorgesehen sein, wobei nur ein oder mehrere der zweiten Schenkel wie nachstehend für einen Schenkel beschrieben ausgestaltet sein können. Der zweite Schenkel ist somit insbesondere mit dem ersten oder mit dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt bringbar. Bei dem Vorsehen von mehreren zweiten Schenkeln können diese somit unterschiedlich von einander mit dem ersten oder dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt bringbar sein. Darüber hinaus ist der eine zweite Schenkel oder sind die zweiten Schenkel mit dem ersten Schenkel verbunden, so dass die Dichtung ein einheitliches kompaktes Bauteil ausbilden kann. Durch die zweiten Schenkel und insbesondere durch den Kontakt eines zweiten Dichtbereichs und somit eines Dichtbereich des zweiten Schenkels mit dem ersten Batteriebauteil oder mit dem zweiten Batteriebauteil kann somit eine zweite Dichtstufe ermöglicht werden.The seal further includes a second leg having a second sealing area engageable with the first battery component or the second battery component. In this case, only a second leg may be provided, or it can be provided more than a second leg, wherein only one or more of the second leg can be configured as described below for a leg. The second leg can thus be brought into contact in particular with the first or the second battery component. When providing a plurality of second legs, they can thus be brought into contact with the first or the second battery component differently from each other. In addition, the second leg or the second leg is connected to the first leg, so that the seal can form a unitary compact component. By the second leg and in particular by the contact of a second sealing region and thus a sealing region of the second leg with the first battery component or with the second battery component, a second sealing stage can thus be made possible.
Dabei ist der zweite Schenkel oder sind die zweiten Schenkel durch einen im Inneren des Batteriegehäuses herrschenden Druck derart verformbar, dass der Anpressdruck wenigstens des Dichtbereichs des zweiten Schenkels, also des zweiten Dichtbereichs, an das erste oder das zweite Batteriebauteil vergrößert wird. In anderen Worten kann dadurch, dass in dem Inneren des Gehäuses ein insbesondere gegenüber dem Druck, welcher in der das Gehäuse umgebenden Atmosphäre herrscht, erhöhter Druck vorliegt, der oder die zweiten Schenkel zumindest teilweise mit einer größeren Kraft an das erste oder das zweite Batteriebauteil gepresst werden. Entsprechend ist die Dichtung insbesondere derart anordbar, dass der oder die zweiten Schenkel in Richtung des Inneren des Batteriegehäuses gerichtet sind. Dabei kann eine Vergrößerung des Anpressdrucks bedeuten, dass auch ohne den im Inneren des Gehäuses herrschenden Druck ein bestimmter Anpressdruck vorliegt und dieser durch den im Inneren des Gehäuses herrschenden Druck vergrößert werden kann, oder dass der entsprechende Dichtbereich ohne den im inneren des Gehäuses herrschenden Druck nicht an dem ersten oder den zweiten Batteriebauteil anliegt und der Anpressdruck durch den Druck im Inneren des Gehäuses derart vergrößert wird, dass dieser überhaupt erst durch den Druck im Inneren des Gehäuses vorliegt. Dies kann grundsätzlich realisierbar sein durch das Vorsehen einer Angriffsfläche an dem zweiten Schenkel, welche derart ausgerichtet ist, dass der Druck an dieser Angriffsfläche angreift und den zweiten Schenkel beispielsweise verformen kann oder nur einen Druck Ausüben kann unter Vergrößerung des Anpressdrucks.In this case, the second leg or the second legs are deformable by a pressure prevailing in the interior of the battery housing such that the contact pressure of at least the sealing area of the second leg, ie the second sealing area, is increased to the first or the second battery component. In other words, as a result of increased pressure in the interior of the housing, in particular with respect to the pressure which prevails in the atmosphere surrounding the housing, the second leg (s) is pressed at least partially with a greater force against the first or the second battery component become. Accordingly, the seal can be arranged in particular in such a way that the second leg (s) are directed towards the interior of the battery housing. In this case, an increase in the contact pressure mean that even without the pressure prevailing in the interior of the housing there is a certain contact pressure and this can be increased by the pressure prevailing in the interior of the housing, or that the corresponding Sealing region without the pressure prevailing in the interior of the housing is not applied to the first or the second battery component and the contact pressure is increased by the pressure in the interior of the housing such that it is present in the first place by the pressure inside the housing. This can be realized in principle by the provision of an attack surface on the second leg, which is aligned such that the pressure acts on this attack surface and can deform the second leg, for example, or only a pressure exerting enlargement of the contact pressure.
Eine derartige Ausgestaltung einer Dichtung insbesondere bei der Abdichtung eines Gehäuseinnenraums bei einer Kontaktdurchführung weist gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen signifikante Vorteile auf. Such a configuration of a seal, in particular in the sealing of a housing interior in a contact bushing, has significant advantages over solutions known from the prior art.
Zum Einen ist das Verwenden einer vorbeschriebenen Dichtung eine besonders kostengünstige Lösung, da die Dichtung etwa als Spritzgussteil einfach und somit kostengünstig herstellbar ist. Darüber hinaus benötigt eine derartige Dichtung keine komplexe Anordnung des Gehäuses, um in das Gehäuse implementiert zu werden. Im Gegensatz dazu kann die vorbeschriebene Dichtung im Wesentlichen eine aus dem Stand der Technik bekannte H-Dichtung beziehungsweise Doppellippendichtung ersetzen, so dass der Energiespeicher als solches beziehungsweise die Gehäuseanordnung desselben nicht modifiziert zu werden braucht, um die Dichtung zu verwenden. Dadurch ist eine vorbeschriebene Batterie im Wesentlichen ohne komplexe Änderungen zu aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen und durch bekannte Verfahren herstellbar.On the one hand, the use of a previously described seal is a particularly cost-effective solution since the seal can be produced simply and thus inexpensively as an injection-molded part. Moreover, such a seal does not require a complex arrangement of the housing to be implemented in the housing. In contrast, the above-described seal can essentially replace an H-seal or double-lip seal known from the prior art, so that the energy store as such or the housing arrangement thereof need not be modified in order to use the seal. As a result, a battery described above can be manufactured substantially without complex changes to arrangements known from the prior art and by known methods.
Dabei kann die vorbeschriebene Dichtung insbesondere bei einer Verwendung zum Abdichten einer Kontaktdurchführung einer Batterie einen besonders sicheren Dichteffekt hervorrufen. Im Detail werden oftmals Dichtungen an dieser Position eingebracht unter einem Verpressen und damit etwa unter einem Zusammenpressen des ersten und des zweiten Batteriebauteils, um so einen sicheren Dichteffekt zu ermöglichen. Nachteilig an derartigen Verpressungen kann jedoch sein, dass ein zu hoher Verpressdruck die Dichtung beschädigen kann, ein zu niedriger Verpressdruck jedoch nicht ausreichend sein kann, um einen sicheren Dichteffekt hervorzurufen. Ein derartiges höchst genaues Verpressen ist unter Verwendung einer vorbeschriebenen Dichtung nicht notwendig. Gegebenenfalls vorliegende Toleranzen können vielmehr automatisch ausgeglichen werden dadurch, dass durch einen im Vergleich zu der äußeren Atmosphäre erhöhten Innendruck der Batterie, welcher bei einem Betrieb des Energiespeichers grundsätzlich vorliegen kann, der Anpressdruck des oder der zweiten Schenkel beziehungsweise des oder der zweiten Dichtbereiche vergrößert und der Dichteffekt dadurch verbessert wird. Im Detail kann durch den Innendruck bewirkt werden, das in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Dichtung beziehungsweise insbesondere des oder der zweiten Schenkel mehr Material anliegt beziehungsweise sich die Dichtfläche vergrößert oder lediglich der Anpressdruck vergrößert wird. Dadurch liegt insbesondere bezüglich eines Austretens eines Mediums genau dann ein besonders guter Dichteffekt vor, wenn dieser auch benötigt wird. Durch die vorbeschriebene Wirkungsweise der Dichtung kann diese ferner im Vergleich zu den Lösungen aus dem Stand der Technik deutlich höheren Innendrücken standhalten.In this case, the above-described seal, in particular when used for sealing a contact feedthrough of a battery, can produce a particularly reliable sealing effect. In detail seals are often introduced at this position under a pressing and thus about a compression of the first and the second battery component, so as to allow a secure sealing effect. A disadvantage of such compression, however, may be that too high a compression pressure can damage the seal, but too low a pressing pressure may not be sufficient to cause a secure sealing effect. Such highly accurate pressing is not necessary using a previously described seal. If appropriate, existing tolerances can be compensated automatically by the fact that increased by a compared to the outer atmosphere increased internal pressure of the battery, which may basically be present during operation of the energy storage, the contact pressure of the second leg or the second or the second sealing areas and the Sealing effect is thereby improved. In detail, can be effected by the internal pressure, which rests more material depending on the configuration of the seal or in particular of the second leg or the sealing surface is increased or only the contact pressure is increased. As a result, there is a particularly good sealing effect, especially with regard to leakage of a medium, if this is also required. As a result of the above-described mode of operation of the seal, it can also withstand significantly higher internal pressures compared with the solutions of the prior art.
Darüber hinaus kann die Dichtung durch die größere Dichtungsdicke und Dichtfläche diffusionsfester sein. In anderen Worten kann die Dichtung durch die Schenkel einen höheren Druck aufnehmen als vergleichbare Dichtungen gemäß dem Stand der Technik, wodurch die Dichtwirkung bei steigendem Druck nicht nachlässt sondern sich der Dichteffekt bei steigendem Druck gerade erhöht.In addition, the seal can be more resistant to diffusion due to the larger sealing thickness and sealing surface. In other words, the seal by the legs can absorb a higher pressure than comparable seals according to the prior art, whereby the sealing effect does not decrease with increasing pressure but the sealing effect just increases with increasing pressure.
Eine Dichtheit, um ein Eintreten von unerwünschten Substanzen in das Gehäuse zu ermöglichen kann bereits problemlos durch den ersten Schenkel erzielt werden.A tightness to allow entry of undesirable substances into the housing can already be easily achieved by the first leg.
Zusammenfassend erlaubt die vorbeschriebene Batterie somit auf kostengünstige Weise, eine besonders definierte und langzeitstabile Abdichtung eines Batteriegehäuses insbesondere bezüglich einer Kontaktdurchführung zu realisieren und selbstredend durch den zweiten Schenkel gegebenenfalls weiter verbessert werden.In summary, the above-described battery thus allows a cost-effective manner to realize a particularly well-defined and long-term stable sealing of a battery case in particular with respect to a contact bushing and, of course, further improved by the second leg.
Im Rahmen einer Ausgestaltung können zwei zweite Schenkel vorgesehen sein, die jeweils unterschiedlich von einander einen mit dem ersten Batteriebauteil oder dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt bringbaren zweiten Dichtbereich aufweisen. In anderen Worten kann ein erster der beiden zweiten Schenkel einen mit dem ersten Batteriebauteil in Kontakt bringbaren Dichtbereich aufweisen und kann ein zweiter der beiden zweiten Schenkel einen mit dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt bringbaren Dichtbereich aufweisen. Die beiden Schenkel können dabei jeweils einen zu dem Dichtbereich entgegengesetzt angeordneten beziehungsweise gerichteten Endbereich aufweisen, welcher mit dem ersten Schenkel verbunden ist. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann ein besonders sicherer Dichteffekt hervorgerufen werden. Denn eine Vergrößerung des Dichteffekts in Abhängigkeit des im Inneren des Gehäuses herrschenden Drucks kann an beiden Batteriebauteilen, an welchen die Dichtung anliegt hervorgerufen werden, so dass eine vollständige zweistufige Dichtung umfassend den ersten und die zweiten Schenkel realisiert wird. As part of an embodiment, two second legs may be provided, each having different from each other one can be brought into contact with the first battery component or the second battery component in contact second sealing area. In other words, a first of the two second legs can have a sealing area that can be brought into contact with the first battery component, and a second of the two second legs can have a sealing area that can be brought into contact with the second battery component. The two legs can each have an opposite to the sealing region arranged or directed end region, which is connected to the first leg. In particular, in this embodiment, a particularly secure sealing effect can be caused. Because an enlargement of the sealing effect as a function of the pressure prevailing in the interior of the housing can be brought about on both battery components against which the seal bears, so that a complete two-stage seal comprising the first and the second legs is realized.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann der zweite Schenkel einen Sollverformungsbereich aufweisen. Insbesondere kann einer oder können mehrere oder sämtliche der vorhandenen zweite Schenkel einen und damit genau einen oder eine Mehrzahl an Sollverformungsbereichen aufweisen. Beispielsweise kann der Sollverformungsbereich ausgebildet sein durch eine gezielte Materialveränderung oder Materialverdünnung und damit durch eine gezielte verringerte Stabilität des zweiten Schenkels. Eine derartige Strukturierung kann insbesondere den Vorteil aufweisen, dass mit einer geringstmöglichen Materialmenge ein besonders guter Dichteffekt hervorgerufen werden kann. Denn die Bereiche des Sollverformungsbereichs brauchen unterhalb eines vorbestimmten Drucks keinen Dichteffekt hervorrufen. Dieser Dichteffekt kann jedoch problemlos hervorgerufen werden, wenn der Innendruck des Gehäuses einen vorbestimmten Wert überschreitet und die Schenkel derart verformt werden, um eine Dichtanlage an einer Batteriebauteil anliegen zu lassen. Darüber hinaus kann insbesondere eine Sollverformungsstelle dafür sorgen, dass bereits bei einem verhältnismäßig geringen Innendruck ein vergrößerter Dichteffekt ermöglicht werden kann. Denn bei dem Vorsehen eines verhältnismäßig dicken Schenkels kann ein Großteil der durch den Druck aufgebrachten Energie durch das Dichtmaterial, welches meist hoch elastisch sein kann, aufgenommen werden und somit nur begrenzt verwendet werden, um die Anpresskraft zu erhöhen. Dieser Effekt kann durch einen definierten Sollverformungsbereich umgangen werden. In the context of a further embodiment, the second leg may have a nominal deformation range. In particular, one or more or all of the existing second legs can have one and therefore exactly one or a plurality of predetermined deformation areas. For example, the desired deformation range can be formed by a targeted material change or material dilution and thus by a specific reduced stability of the second leg. Such structuring may in particular have the advantage that a particularly good sealing effect can be produced with a minimum possible amount of material. Because the areas of the desired deformation range need not cause a sealing effect below a predetermined pressure. However, this sealing effect can be easily caused when the internal pressure of the housing exceeds a predetermined value and the legs are deformed so as to abut a sealing system on a battery component. In addition, in particular a desired deformation point can ensure that even at a relatively low internal pressure, an enlarged sealing effect can be made possible. Because in the provision of a relatively thick leg, a large part of the energy applied by the pressure can be absorbed by the sealing material, which can usually be highly elastic, and thus be used only to a limited extent in order to increase the contact pressure. This effect can be circumvented by a defined nominal deformation range.
Ein vorbeschriebener Sollverformungsbereich kann beispielsweise erzeugbar sein dadurch, dass ein zweiter Schenkel auf der dem ersten oder dem zweiten Batteriebauteil zugewandten Seite ein Wellenprofil aufweist. Gegebenenfalls kann einer oder können beide beziehungsweise sämtliche der vorhandenen zweiten Schenkel auf der entsprechenden Seite ein Wellenprofil aufweisen. Unter einem Wellenprofil kann dabei insbesondere eine Struktur verstanden werden, welche insbesondere eine oder mehrere beispielsweise abgerundete Auskragungen beziehungsweise eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist. Insbesondere wenn eine derartige Wellenstruktur nur einseitig auf der der Angriffsfläche entgegengesetzt angeordneten Seite vorliegt, die dem Innendruck zugewandte Seite jedoch keine derartige Strukturierung aufweist, kann die Angriffsfläche für den Innendruck besonders definiert anpassbar sein und können definierte Verformungspositionen beziehungsweise Sollverformungsbereiche erzeugt werden. A prescribed nominal deformation range can be generated, for example, by a second leg having a wave profile on the side facing the first or the second battery component. If appropriate, one or both or all of the existing second legs may have a wave profile on the corresponding side. In this case, a wave profile may, in particular, be understood as meaning a structure which has, in particular, one or more, for example, rounded protrusions or one or more recesses. In particular, if such a wave structure is present only on one side on the opposite side of the attack surface, but the internal pressure facing side has no such structuring, the attack surface for the internal pressure can be particularly defined customizable and defined deformation positions or nominal deformation ranges can be generated.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann die Dichtung einen k-förmigen Querschnitt aufweisen. Diese Ausgestaltung kann besonders einfach herstellbar und dabei besonders effektiv sein. Insbesondere können die beiden zweiten Schenkel so eine von dem Inneren des Gehäuses wirkende Kraft besonders gut verwenden, um einen Anpressdruck der Dichtanlage zu erhöhen. Dabei kann unter einem k-förmigen Querschnitt insbesondere verstanden werden ein Querschnitt, bei welchem die beiden zweiten Schenkel, oder zumindest deren Angriffsflächen, im Wesentlichen in einem Winkel von 45° zu dem ersten Schenkel verlaufen. Dabei kann die Ausrichtung der beiden zweiten Schenkel beziehungsweise deren Angriffsflächen anwendungsbedingt von 45° abweichen, insoweit sie einen erhöhten Innendruck zu Erhöhung des Anpressdrucks der jeweiligen Dichtanlage verwenden können und mit Bezug zu der Ausrichtung des ersten Schenkels abgeschrägt ausgerichtet sind.In the context of a further embodiment, the seal may have a k-shaped cross-section. This embodiment can be particularly easy to produce and thereby be particularly effective. In particular, the two second legs can use a force acting from the interior of the housing particularly well to increase a contact pressure of the sealing system. In this case, a k-shaped cross section can be understood in particular as meaning a cross section in which the two second legs, or at least their engagement surfaces, extend essentially at an angle of 45 ° to the first leg. In this case, the orientation of the two second legs or their attack surfaces may differ from application by 45 °, insofar as they can use an increased internal pressure to increase the contact pressure of the respective sealing system and are aligned bevelled with respect to the orientation of the first leg.
Alternativ kann die Dichtung einen u-förmigen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise können die zwei zweiten Schenkel beziehungsweise zumindest deren Angriffsflächen gemeinsam einen u-förmigen Querschnitt aufweisen und dabei insbesondere im Bodenbereich der u-Form mit dem ersten Schenkel verbunden sein. Auch diese Ausgestaltung kann einen besonders effektiven Dichteffekt hervorrufen, da insbesondere eine u-förmige Angriffsfläche besonders vorteilhaft dazu geeignet sein kann, einen erhöhten Innendruck umzuwandeln in einen erhöhten Anpressdruck der jeweiligen an den zweiten Schenkeln befindlichen Dichtanlagen.Alternatively, the seal may have a U-shaped cross-section. For example, the two second legs or at least their engagement surfaces may together have a U-shaped cross-section and in particular be connected to the first leg in the bottom area of the U-shape. This embodiment can also produce a particularly effective sealing effect, since in particular a U-shaped engagement surface can be particularly advantageously suitable for converting an increased internal pressure into an increased contact pressure of the respective sealing systems located on the second legs.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann die Dichtung aus einem Material ausgebildet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder einem thermoplastischen Elastomer (TPE). Insbesondere die vorgenannten Materialien können als Dichtmaterialien besonders geeignet sein, da sie zum Einen einen guten Dichteffekt hervorrufen können und dabei abhängig von der exakten Ausgestaltung besonders gut verformbar sein können. Darüber hinaus sind die vorgenannten Materialien insbesondere gegenüber den Bedingungen einer Batteriezelle inert und stabil, so dass eine besonders gute Langzeitstabilität gegeben ist.In a further embodiment, the seal may be formed of a material selected from the group consisting of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), polytetrafluoroethylene (PTFE) or a thermoplastic elastomer (TPE). In particular, the abovementioned materials can be particularly suitable as sealing materials, since on the one hand they can produce a good sealing effect and can be particularly easily deformable depending on the exact configuration. In addition, the aforementioned materials are inert and stable, in particular to the conditions of a battery cell, so that a particularly good long-term stability is given.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das erste Batteriebauteil ein Batteriedeckelelement sein und kann das zweite Batteriebauteil ein Stromkollektor sein. Somit kann die Dichtung in dieser Ausgestaltung zwischen dem Batteriedeckelelement und dem Stromkollektor angeordnet sein und eine sich zwischen diesen Bauteilen befindliche Position abdichten. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann ein wirksames Abdichten der Öffnung zum Durchführen des Kontaktelements realisiert werden, da das Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung oftmals unmittelbar an dem Stromkollektor befestigt ist und somit eine Abdichtung unmittelbar an der Befestigung des Kontaktelements realisierbar sein kann. Somit kann eine Abdichtung ohne das Einbeziehen weiterer Bauteile realisiert werden, so dass ferner ungewollte Austritte oder Undichtigkeiten weiter vermindert werden können. Darüber hinaus kann insbesondere in dieser Ausgestaltung eine kompakte Ausgestaltung realisiert werden.In the context of a further embodiment, the first battery component may be a battery lid element and the second battery component may be a current collector. Thus, the seal may be arranged in this embodiment between the battery cover element and the current collector and seal a position located between these components position. In particular, in this embodiment, an effective sealing of the opening for performing the contact element can be realized because the contact element for electrical contact is often attached directly to the current collector and thus a seal directly to the attachment of the contact element feasible can be. Thus, a seal without the inclusion of other components can be realized, so that further unwanted leaks or leaks can be further reduced. In addition, in particular in this embodiment, a compact design can be realized.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Batterie wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verwendung, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the battery according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the use according to the invention, the figures and the description of the figures.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Verwendung einer Dichtung zum Abdichten des Inneren eines Batteriegehäuses gegen eine Kontaktierungsöffnung zum Durchführen eines elektrischen Kontakts durch das Batteriegehäuse, wobei die Dichtung einen ersten Schenkel aufweist, der von einem ersten Batteriebauteil zu einem zweiten Batteriebauteil verläuft und jeweils einen mit dem ersten und dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt stehenden ersten Dichtbereich aufweist, und wobei die Dichtung ferner einen zweiten Schenkel aufweist, der einen mit dem ersten Batteriebauteil oder mit dem zweiten Batteriebauteil in Kontakt bringbaren zweiten Dichtbereich aufweist, wobei der zweite Schenkel durch einen im Inneren des Batteriegehäuses herrschenden Druck derart verformbar ist, dass der Anpressdruck des Dichtbereichs des zweiten Schenkels an das erste oder das zweite Batteriebauteil vergrößert wird.The present invention is further a use of a seal for sealing the interior of a battery case against a contact hole for performing an electrical contact through the battery case, the seal having a first leg which extends from a first battery component to a second battery component and each having a the first and second battery components in contact having first sealing region, and wherein the seal further comprises a second leg having a first battery component or with the second battery component in contact engageable second sealing region, wherein the second leg through a in the interior of the Battery housing prevailing pressure is deformable such that the contact pressure of the sealing region of the second leg is increased to the first or the second battery component.
Durch das Verwenden einer vorbeschriebenen Dichtung zum Abdichten einer Kontaktdurchführung bei einer Batterie kann auf besonders kostengünstige Weise ein besonders sicherer und langzeitstabiler Dichteffekt ermöglicht werden. Insbesondere kann es ermöglicht werden, dass bei einem erhöhten Druck die Dichtwirkung nicht nachgibt sondern steigt, was eine hohe Druckbeständigkeit zur Folge hat. Ebenso können Unebenheiten leichter aufgenommen werden, da eine größere Fläche abgedeckt werden kann.By using a seal described above for sealing a contact bushing in a battery, a particularly secure and long-term stable sealing effect can be made possible in a particularly cost-effective manner. In particular, it may be possible that at an elevated pressure, the sealing effect does not yield but increases, which has a high pressure resistance result. Likewise, bumps can be easily absorbed, as a larger area can be covered.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendung wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the use according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the battery according to the invention, the figures and the description of the figures.
Zeichnungen drawings
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigenFurther advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it
In
Der Energiespeicher
Zur elektrischen Kontaktierung weist die Batterie
Weiterhin ist das Gehäuse
Um beispielsweise bei einem Fehlerfall einen übermäßigen Druck aus dem Behälter
In der
In der
In der
In der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- JP 2012-049076 [0005] JP 2012-049076 [0005]
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