DE102014214070A1

DE102014214070A1 - Batteriezelle

Info

Publication number: DE102014214070A1
Application number: DE102014214070.6A
Authority: DE
Inventors: Antonio Bacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2016-02-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle (110), aufweisend ein, einen Zellraum (23) zur Aufnahme wenigstens einer elektrochemischen Zelleinheit (12) begrenzendes Zellgehäuse (18), wobei in dem Zellraum (23) wenigstens eine Zelleinheit (12) angeordnet ist, wobei zum Abgreifen elektrischer Spannung von der wenigstens einen Zelleinheit (12) wenigstens zwei elektrische Kontakte (27‘) durch jeweils eine in einem Gehäuseelement (60) des Zellgehäuses (18) angeordnete Kontaktierungsöffnung (58) geführt sind, wobei wenigstens ein das Gehäuseelement (60) zumindest teilweise umgreifendes und zumindest einen der elektrischen Kontakte (27‘) zumindest teilweise umschließendes einstückiges Dichtelement (62) vorgesehen ist, wobei das Dichtelement (62) lösbar an dem Gehäuseelement (60) anliegt und den elektrischen Kontakt (27‘) zu dem Gehäusebauteil (60) abdichtet. Zusammenfassend erlaubt eine vorbeschriebene Batteriezelle (110) auf besonders einfache Weise, eine gute langzeitstabile Dichtwirkung mit einer einfachen Herstellbarkeit zu ermöglichen.

Description

Stand der Technik
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.
Lithium-Ionen-Batterie beziehungsweise Lithium-Ionen-Zellen sind dabei oftmals in einem Gehäuse angeordnet, wobei ein elektrischer Kontakt zum Abgreifen elektrischer Energie von den in dem Inneren des Gehäuses sich befindlichen Batteriezellen durch das Gehäuse verläuft. Dabei ist es von Wichtigkeit, den elektrischen Kontakt gegen das Zellgehäuse abzudichten.
Aus dem Dokument DE 37 36 414 C1 ist eine Vorrichtung zum Schutz der Endpole elektrischer Akkumulatoren bei der Verbindung miteinander oder mit Verbrauchern mit einem Kabel bekannt. Dabei soll eine Lösung für eine zuverlässige Abdichtung eines Kontaktraumes in der Umgebung von Kontaktierungsstiften gegeben werden. Gemäß dieser Druckschrift ist eine Kunststoffkappe mit einen Kontaktstift umgebenden Ringräumen vorgesehen, wobei ein Dichtmaterial als diese Ringräume in der Verschlusslage ausfüllende Ringscheiben ausgebildet ist. Eine derartige Dichtmaterialscheibe kann dabei ferner an einem Deckel festgelegt sein.
Aus dem Dokument JP 2003115286 A ist ferner eine Batterie mit einer Abdichtung eines Kontaktstifts bekannt. Bei einer derartigen Batterie sind zwei Dichtelemente vorgesehen, welche jeweils an einem inneren Bereich beziehungsweise an einem äußeren Bereich eines Gehäuses anliegen.
Das Dokument JP 2012-234785 A beschreibt ferner einen Dichtkörper zum Abdichten einer Batterie. Ein derartiger Dichtkörper umfasst eine Dichtung mit einem zylindrischen Bereich, welcher zwei Flansche aufweist, die an eine metallische Dichtungsplatte angeformt sind.
Aus dem Dokument US 7,341,802 B1 ist ferner eine Anordnung zum Durchführen und Abdichten eines Kontaktstifts durch eine Abdeckung bekannt. Dabei wird eine scheibenförmige Dichtung durch einen Lötprozess fixiert.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Batteriezelle, aufweisend ein, einen Zellraum zur Aufnahme wenigstens einer elektrochemischen Zelleinheit begrenzendes Zellgehäuse, wobei in dem Zellraum wenigstens eine Zelleinheit angeordnet ist, wobei zum Abgreifen elektrischer Spannung von der wenigstens einen Zelleinheit wenigstens zwei elektrische Kontakte durch jeweils eine in einem Gehäuseelement des Zellgehäuses angeordnete Kontaktierungsöffnung geführt sind, wobei ein das Gehäuseelement zumindest teilweise umgreifendes und den elektrischen Kontakt zumindest teilweise umschließendes einstückiges Dichtelement vorgesehen ist, wobei das Dichtelement lösbar an dem Gehäuseelement anliegt und den elektrischen Kontakt zu dem Gehäusebauteil abdichtet.
Eine vorbeschriebene Batteriezelle kann insbesondere eine vereinfachte und kostengünstige Herstellbarkeit mit einer langzeitstabilen guten Dichtwirkung vereinen.
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 eine Batterie eine lithiumbasierte Batterie, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie beziehungsweise ein Lithium-Ionen-Akkumulator, sein. Somit kann eine Batteriezelle entsprechend beispielsweise eine Lithium-Ionen-Zelle sein.
Eine derartige Batteriezelle weist ein Zellgehäuse auf. Das Zellgehäuse kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Metall ausgestaltet sein, wie dies für Zellgehäuse grundsätzlich bekannt ist. Das Zellgehäuse weist dabei einen Zellraum zum Aufnehmen einer elektrochemischen Zelleinheit auf, in welchem Zellraum wenigstens eine, also eine oder eine Mehrzahl von Zelleinheiten angeordnet ist. Dabei kann nur eine Zelleinheit vorgesehen sein oder in vorteilhafter Weise kann eine Mehrzahl an Zelleinheiten vorgesehen sein. Die eine oder die Mehrzahl an Zelleinheiten können dabei in einer prismatischen Form ausgestaltet sein. In diesem Fall kann sich in dem Inneren des Gehäuses ein auch als Wicklungselement bezeichneter 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. Grundsätzlich kann unter einer Zelleinheit eine Anordnung aufweisend eine Kathode, eine Anode und einen Separator verstanden werden.
Das Zellgehäuse kann einen Gehäusegrundkörper aufweisen. Der Gehäusegrundkörper kann beispielsweise wannenartig ausgestaltet sein und dabei beispielsweise einen Wandbereich und einen Bodenbereich aufweisen. Dabei kann der Gehäusegrundkörper einstückig oder mehrstückig ausgestaltet sein, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Unabhängig von der konkreten Form des Gehäusegrundkörpers kann dieser eine Gehäuseöffnung aufweisen, die durch einen Gehäusedeckel verschließbar ist. Dadurch kann ein besonders einfaches Herstellen der Batteriezelle ermöglicht werden, da die aktiven Batteriekomponenten wie etwa die Zelleinheit auf einfache Weise in das Zellgehäuse beziehungsweise den Gehäusegrundkörper eingefügt werden können, woraufhin das Zellgehäuse durch Befestigen des Gehäusedeckels an der Gehäuseöffnung beziehungsweise an dem Gehäusegrundkörper verschlossen werden kann.
Bei einem Herstellen einer derartigen Batteriezelle kann das Zellgehäuse nach dem Einbringen der Zelleinheit, wie beispielsweise des Zellwickels beziehungsweise des Wicklungselements und insbesondere nach einem Verschließen des Gehäusegrundkörpers, mit dem Gehäusedeckel mit einem flüssigen Elektrolyt befüllt werden. Dies kann etwa durch eine verschließbare Öffnung realisierbar sein, die lediglich eine Größe in einem Bereich von 5mm zu haben braucht, und durch ein geeignetes Verschlusselement verschlossen werden kann.
Um ein elektrisches Kontaktieren der Kathode beziehungsweise der Anode der Zelleinheit wie beispielsweise des als Folienwickel ausgestalteten Wicklungselements 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 Wicklungselements 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.
Somit kann die Batteriezelle für die unterschiedlich gepolten Elektroden jeweils einen elektrischen Kontakt aufweisen, der durch den jeweiligen Stromkollektor gebildet sein kann, oder der neben dem Stromkollektor einen weiteren Anschluss, wie etwa einen Kontaktbolzen, aufweisen kann. Der elektrische Kontakt beziehungsweise beispielsweise der Anschlussbolzen kann dabei durch das Gehäuse verlaufen. Somit können zum Abgreifen elektrischer Spannung von der wenigstens einen Zelleinheit wenigstens zwei elektrische Kontakte durch jeweils eine in einem Gehäuseelement des Zellgehäuses angeordnete Kontaktöffnung geführt sein.
Um den Kontakt zu dem Gehäuse beziehungsweise um die Kontaktierungsöffnung abzudichten, und damit um den Zellraum zu der äußeren Umgebung des Zellgehäuses abzudichten, ist es weiterhin vorgesehen, dass ein das Gehäuseelement, beispielsweise einen Gehäusedeckel, insbesondere an einer Kontaktierungsöffnung, zumindest teilweise umgreifendes und den elektrischen Kontakt zumindest teilweise umschließendes einstückiges Dichtelement vorgesehen ist, wobei das Dichtelement lösbar an dem Gehäuseelement anliegt und den elektrischen Kontakt zu dem Gehäusebauteil abdichtet. Eine derartige Lösung bietet gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik signifikante Vorteile.
Durch eine derartige Ausgestaltung der Dichtungsanordnung kann eine sichere Abdichtung ermöglicht werden. Denn das vorbeschriebene Dichtelement kann es sicher erlauben, dass die Batteriezelle an dem nach außen führenden elektrischen Kontakt beziehungsweise an den nach außen führenden elektrischen Kontakten sicher abgedichtet ist gegen den Austritt von Elektrolyt und gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit.
Dadurch, dass ein das Gehäuseelement zumindest teilweise umgreifendes Dichtelement vorgesehen ist, kann die aktive Dichtfläche zwischen Dichtelement und Gehäuseelement gegenüber herkömmlichen scheibenförmigen Dichtelementen, welche nur den Kontakt umrahmen, signifikant vergrößert werden. Dabei ist unter einem das Gehäuseelement umgreifenden Dichtelement im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere zu verstehen, dass das Dichtelement an einer dem Kontakt zugewandten Oberfläche der Kontaktöffnung des Gehäuseelements vorliegt und sowohl an einer dem Zellraum zugewandten Oberfläche des Gehäuseelements als auch an einer dem Zellraum abgewandten Oberfläche des Gehäuseelements anliegend verläuft. Dies kann insbesondere durch zwei im Wesentlichen parallel verlaufende und an der jeweiligen Oberfläche des Gehäuseelements anliegende Schenkel des Dichtelements ermöglicht werden.
Weiterhin liegt das Dichtelement an dem elektrischen Kontakt an. Somit sind im Wesentlichen lediglich drei Dichtflächen beziehungsweise drei Dichtbereiche vorgesehen, um den elektrischen Kontakt zu dem Gehäuseelement beziehungsweise den Zellraum zu der das Zellgehäuse umgebenden Atmosphäre abzudichten. Dadurch kann die Dichtheit besonders hoch und langzeitstabil sein kann.
Durch die vorbeschriebene Ausgestaltung kann eine Dichtwirkung besonders sicher und effektiv sein. Darüber hinaus kann die Dichtwirkung besonders sichergestellt werden über die gesamte Lebensdauer der Batteriezelle, so dass auch eine gute Langlebigkeit gegeben ist. Denn durch die vergleichsweise große Dichtfläche kann es auf einfache Weise ermöglicht werden, dass beispielsweise der Eintritt von Feuchtigkeit in die Batteriezelle beziehungsweise in den Zellraum und ein Austreten von Elektrolyt aus dem Zellraum besonders langzeitstabil verhindert wird, was die Langzeitstabilität der Batteriezelle vergrößern kann.
Dadurch, dass das Dichtelement ferner einstückig ist, also als ein einziges Bauteil vorliegt, kann es ferner erlaubt werden, dass durch die vorbeschriebene Ausgestaltung eine Reduzierung an notwendigen Bauteilen für eine Abdichtung der Kontaktdurchführung realisiert werden kann. Dadurch kann der Gefahr einer potentiellen Undichtigkeit an den Kontaktstellen verschiedener Dichtelemente sicher entgegengewirkt werden. Darüber hinaus kann das Herstellungsverfahren einer derartigen Batteriezelle signifikant vereinfacht werden und sie kann ferner besonders kostengünstig ausgestaltet werden. Denn es ist beispielsweise nicht notwendig, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, verschiedene Dichtungsbauteile miteinander zu verbinden um so ein einheitliches Dichtungselement herzustellen, oder verschiedene Dichtelemente bereitzustellen, welche aneinander fixiert werden. Somit kann durch die vorbeschriebene Ausgestaltung ein besonders kostengünstiges Herstellungsverfahren ermöglicht werden.
Die Kostengünstigkeit kann dabei ferner dadurch besonders ausgeprägt sein, dass das Dichtelement an dem Gehäuseelement lösbar anliegt, wodurch kein spezielles beziehungsweise separates Befestigungsverfahren des Dichtelements an dem Gehäuseelement notwendig ist. Somit ist es nicht notwendig, wie dies etwa aus dem Stand der Technik bekannt ist, das Dichtelement an das Gehäuseelement anzuspritzen oder ähnliches.
Im Detail kann für eine Herstellung der Batteriezelle beziehungsweise bei einer Montage der Batteriezelle lediglich eine Hälfte des Dichtelements derart durch die Kontaktöffnung geführt werden, dass insbesondere zwei Schenkel des Dichtelements an einer entsprechenden und jeweils gegenüberliegend angeordneten Oberfläche des Gehäuseelements anliegen und das Gehäuseelement so umgreifen, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist. Daraufhin kann der Kontakt durch das Dichtelement beziehungsweise eine Durchführung des Dichtelements geführt werden. Anschließend kann eine weitere Fixierung des Dichtelements erfolgen, insoweit dies notwendig ist. Es ist somit ersichtlich, dass das Abdichten des Zellgehäuses mit nur wenigen Arbeitsschritten möglich ist.
Darüber hinaus kann durch die vorbeschriebene Ausgestaltung sichergestellt werden, dass der jeweilige elektrische Kontakt zu dem Gehäuseelement ausreichend isoliert ist, so dass ein Kurzschluss zwischen dem durch die Kontaktöffnung des Gehäuses geführten Kontakt und dem Gehäuse sicher verhindert werden kann. Ferner kann ferner sichergestellt werden, dass die Funkenstrecke ausreichend groß ist, so dass das Auftreten von Funkenentladungen zwischen Kontakt und Zellgehäuse sicher verhindert werden kann.
Zusammenfassend erlaubt eine vorbeschriebene Batteriezelle auf besonders einfache Weise, eine gute langzeitstabile Dichtwirkung mit einer einfachen Herstellbarkeit zu ermöglichen.
Im Rahmen einer Ausgestaltung kann das Dichtelement zumindest teilweise einen u-förmigen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann das Dichtelement einen Dichtbereich mit einem u-förmigen Querschnitt aufweisen Ein derartiges Dichtelement kann auf besonders einfache Weise derart geformt sein, dass es das Gehäuseelement, wie insbesondere das Deckelelement, umgreift. Dabei kann insbesondere der Dichtbereich eine derartige Form aufweisen, um so an den beiden entgegengesetzt angeordneten Oberflächen des Gehäuseelements anzuliegen, wobei weitere Bereiche des Dichtelements eine andere Form aufweisen können.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Dichtelement einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Gehäuseelements aufweisen, der einen Durchmesser D₁ aufweist, der kleiner oder gleich einem Durchmesser D₂ des Gehäuseelements ist. Beispielsweise kann der Durchmesser D₁ den Abstand von zwei an dem Gehäuseelement anliegenden Schenkeln bedeuten und kann der Durchmesser D₂ dem Abstand der beiden mit den Schenkeln des Dichtelements in Kontakt stehenden Oberflächen des Gehäuseelements entsprechen. In dieser Ausgestaltung kann, insbesondere, wenn das Dichtelement aus einem elastischen Material geformt ist, der Dichteffekt des Dichtelements besonders hoch sein, da das Dichtelement an das Gehäuseelement gepresst wird. Darüber hinaus kann ein sicherer Sitz beziehungsweise kann eine sichere Fixierung des Dichtelements an dem Gehäuseelement in dieser Ausgestaltung auf besonders einfache Weise durch ein bloßes Positionieren des Dichtelements an dem Gehäusebauteil realisiert werden. Weitere Arbeitsschritte, wie etwa ein Anformen des Dichtelements, sind insbesondere in dieser Ausgestaltung nicht notwendig.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Dichtelement durch ein an dem elektrischen Kontakt befestigtes Fixierungsmittel fixiert sein. Beispielsweise kann nach einem Einbringen des elektrischen Kontakts in den Aufnahmeraum des Dichtelements ein Fixierungsmittel um den Kontakt geschoben werden und an dem Kontakt, etwa durch einen Schweißprozess, fixiert werden, wobei das Dichtelement komprimiert beziehungsweise verpresst werden kann. In dieser Ausgestaltung kann das Dichtelement in einer dichtenden Position besonders effektiv fixiert werden, so dass der Dichteffekt noch weiter verbessert werden kann.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Dichtelement aus einem elastischen Material geformt sein. Insbesondere unter Verwendung eines elastischen Materials kann das Herstellungsverfahren besonders einfach und kostengünstig möglich sein. Denn ein elastisches Dichtelement kann insbesondere derart an dem Gehäuseelement positioniert werden, dass es dieses umgreift, indem es etwa durch eine temporäre Verformung um das Gehäusebauteil positioniert wird, woraufhin es durch seine Elastizität wieder seine ehemalige Form einnimmt.
Dabei kann das Dichtelement besonders bevorzugt aus einem Material ausgestaltet sein, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Fluorkautschuk (FKM beziehungsweise FPM), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und Silikonkautschuk (MVQ). Insbesondere derartige Materialien sind auch für einen Einsatz in einer Batteriezelle besonders gut geeignet, da sie unter den Betriebsbedingungen einer Batterie langzeitstabil sind. Darüber hinaus bieten die vorgenannten Materialien den Vorteil, dass diese elektrolytbeständig sind und daher eine besonders hohe Langzeitstabilität aufweisen können. Durch ihre Elastizität können die vorgenannten Materialien ferner einen besonders guten Dichteffekt hervorrufen.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann die Zelleinheit ein Wicklungselement aufweisen. Ein Wicklungselement kann eine hohe Kapazität der Batterie mit einem niedrigen benötigten Volumen ermöglichen, wobei es ferner auf einfache Weise in dem Zellgehäuse positionierbar ist, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist.
Zeichnungen
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 zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Batteriezelle gemäß dem Stand der Technik;
2 eine schematische Darstellung eines Teils einer Ausgestaltung einer Batteriezelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische vergrößerte Darstellung eines Teils der 2.
In 1 ist ein teilweiser beispielhafter und nicht beschränkender Aufbau einer Batteriezelle 10 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Die Batteriezelle 10 ist dabei gemäß 1 insbesondere eine Lithium-Ionen-Zelle, welche in einer prismatischen Form ausgestaltet ist. Die Batteriezelle 10 weist daher in der Ausgestaltung gemäß 1 eine als Wicklungselement ausgestaltete Zelleinheit 12 auf, bei welcher eine mit Anodenmaterial beschichtete Kupferfolie, eine mit Kathodenmaterial beschichtet Aluminiumfolie und beispielsweise zwei Kunststofffolien, die als Separatoren beziehungsweise Diaphragmen dienen, übereinander gelegt beziehungsweise gewickelt und flach gepresst sind. Zur elektrischen Kontaktierung werden die Kupferfolie und die Aluminiumfolie entlang der Wicklungsachse dabei in entgegengesetzter Richtung leicht versetzt eingelegt. Damit stehen die Kupferfolie auf der einen Schmalseite und die Aluminiumfolie auf der anderen Schmalseite über. Die so entstehenden überstehenden Folienstreifen 14 dienen dabei zur elektrischen Kontaktierung von Anode beziehungsweise Kathode. Dabei sind der Übersichtlichkeit halber lediglich die überstehenden Folienstreifen 14 eines Pols gezeigt. In für den Fachmann verständlicher Weise sind für jeden Pol, also auch auf der den Folienstreifen 14 gegenüberliegenden Seite und benachbart zu dem konträren Pol, ebenfalls überstehenden Folienstreifen 14 angeordnet, um diese ebenfalls zu kontaktieren.
Die Batteriezelle 10 gemäß 1 weist ferner eine auch als NSD (Englisch: Nail Penetration Safety Device) bezeichnete Sicherheitseinrichtung 16 auf. Ferner ist ein Zellgehäuse 18 mit einem Gehäusegrundkörper 19 aufweisend einen Zellraum 23 zum Aufnehmen der Zelleinheit 12 beziehungsweise des Wicklungselements vorgesehen, das auf der äußeren Seite eine elektrische Isolierung 20, wie etwa einen Schrumpfschlauch, aufweisen kann. In dem Zellgehäuse 18 ist an dem Gehäuseboden ebenfalls eine elektrische Isolierung 22 vorgesehen. Ferner ist das Zellgehäuse 18 insbesondere mit einem flüssigen Elektrolyt gefüllt.
Zur elektrischen Kontaktierung weist die Batteriezelle 10 ferner zwei hier nur schematisch gezeigte Stromabnehmer beziehungsweise Stromkollektoren 240 auf. Die Stromkollektoren 240 sind jeweils mit einem Anschlussbolzen 26 als Teil eines elektrischen Kontakts 27 zum mechanischen und elektrischen Kontaktieren des Energiespeichers beziehungsweise der Batteriezelle 10 elektrisch verbunden. Weiterhin sind jeweils eine Isolierung 28 für die Zelleinheit 12 und eine Isolierung 30 für den Stromkollektor 240 vorgesehen.
Weiterhin umfasst das Zellgehäuse 18 beziehungsweise ein wannenartiger Bereich desselben eine Gehäuseöffnung 21, welche zumindest teilweise, insbesondere vollständig durch einen Gehäusedeckel etwa aufweisend eine Deckplatte 32 verschließbar ist, zwischen welcher und den Stromkollektoren 240 und insbesondere den Anschlussbolzen 26 umrahmend angeordnet jeweils eine Dichtung 34 und eine als Dichtringisolator ausgestaltete elektrische Isolierung 36 vorgesehen sind. Um beispielsweise bei einem Fehlerfall einen übermäßigen Druck aus dem Zellgehäuse 18 ablassen zu können, ist in der Deckplatte 32 ferner eine Berstscheibe 38 vorgesehen. Die Batteriezelle 10 umfasst ferner eine Membran, wie etwa eine OSD-Membran 40, die in die Deckplatte 32 eingelassen ist. Auf der Deckplatte 32 angeordnet kann ferner eine Deckplattenisolierfolie 42 sein, welche Aussparungen 44 aufweist. Innerhalb der Aussparungen 44 und angeordnet auf der Deckplatte 32 insbesondere benachbart zu den Positionen der Anschlussbolzen 26 sind ferner vorgesehen eine Potentialplatte 46 und eine darauf angeordnete Oberplatte 48, welche zusammen mit einer Isolierung 50 auf einer Verbindungsplatte 52 angeordnet sein kann, und ferner unterhalb der Verbindungsplatte 52 einen Abstandsisolator 54, der auch an dem entgegengesetzten Kontaktbolzen 26 vorgesehen sein kann, wie dies aus der 1 ersichtlich ist. Ferner ist ein in die Deckplatte 32 eingelassenen Stopfen 56 vorgesehen, der eine Öffnung 33 zum Einfügen von Elektrolyt verschließen kann. Die Deckplatte 32 weist ferner für jeden elektrischen Kontakt 27 eine Kontaktierungsöffnung 58 auf, durch welche der elektrische Kontakt verlaufen kann.
In der 2 ist eine schematische Darstellung eines Teilbereichs einer Batteriezelle 110 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Dabei kann diese Batteriezelle 110 in weiten Teilen der Batteriezelle 10 aus 1 entsprechen, wobei im Wesentlichen lediglich die Abdichtung des elektrischen Kontakts 27‘ beziehungsweise des Kontaktbolzens 26‘ im Vergleich zu 1 abweichend ausgestaltet sein kann.
In 2 ist der Zellraum 23 angedeutet, wobei die Zelleinheit 12 in 2 nicht gezeigt ist. Es ist ferner ein Gehäuseelement 60 des Zellgehäuses 18 gezeigt. Das Gehäuseelement 60 kann beispielsweise die Deckplatte 32 mit der Kontaktierungsöffnung 58 sein. Durch die Kontaktierungsöffnung 58 kann der elektrische Kontakt 27‘, insbesondere der Kontaktbolzen 26‘, verlaufen. Der elektrische Kontakt 27‘ weist dabei neben dem Kontaktbolzen 26‘ den mit dem Kontaktbolzen 26‘ verbundenen Stromkollektor 240 auf. In für den Fachmann verständlicher Weise ist für den weiteren elektrischen Kontakt 27‘ des konträren Pols eine entsprechende Ausgestaltung vorgesehen, wie diese mit Bezug auf 2 beschrieben wird.
Dabei ist es ferner vorgesehen, dass ein das Gehäuseelement 60 zumindest teilweise umgreifendes einstückiges Dichtelement 62 vorgesehen ist, wobei das Dichtelement 62 lösbar an dem Gehäuseelement 60 und dem elektrischen Kontakt 27‘ anliegt und den Zellraum 23 zu der äußeren Umgebung des Zellgehäuses 18 beziehungsweise den elektrischen Kontakt 27‘ zu dem Gehäuseelement 60 abdichtet. Das Dichtelement 62 kann dabei doppelringartig ausgestaltet sein beziehungsweise einen Dichtbereich mit einem u-förmigen Querschnitt aufweisen. Dazu können zwei Schenkel 64, 66 vorgesehen sein, welche an den entsprechenden Oberflächen des Gehäuseelements 60 anliegen. Ferner kann das Dichtelement 62 einen als Durchführung ausgestalteten Aufnahmebereich 68 zum Aufnehmen des elektrischen Kontakts 27‘ beziehungsweise des Kontaktbolzens 26‘ aufweisen. Das Dichtelement 62 kann ferner aus einem elastischen Material ausgestaltet sein, wobei dieses insbesondere ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend Nitril-Butadien-Kautschuk, Fluorkautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und Silikonkautschuk.
Weiterhin kann das Dichtelement 62 einen Aufnahmeraum 70 zum Aufnehmen des Gehäuseelements 60 aufweisen, wie dies im Detail in der 3 gezeigt ist, welche einen teilweisen vergrößerten Ausschnitt aus 2 zeigt. Es ist gezeigt, dass der Aufnahmeraum 70, der zwischen den Schenkeln 64, 66 angeordnet ist, einen Durchmesser D₁ aufweist, der kleiner oder gleich dem Durchmesser D₂ des Gehäuseelements 60 ist.
Darüber hinaus kann das Dichtelement 62 mit einem an dem elektrischen Kontakt 27‘ befestigten und in 2 nicht gezeigten Fixierungsmittel fixiert sein. Das Fixierungsmittel kann dabei gebildet sein durch die in 1 gezeigte Verbindungsplatte 52 oder Oberplatte 48.
Durch die vorbeschriebene Ausgestaltung insbesondere des Dichtelements 62 können dabei in Vergleich zu der Ausgestaltung aus dem Stand der Technik Bauteile eingespart werden. In Abhängigkeit der exakten Ausgestaltung können dabei insbesondere Isolierungen beziehungsweise Dichtelemente, wie beispielsweise eines oder mehrere von der Dichtung 34, der Isolierung 36, dem Abstandsisolator 54, der Verbindungsplatte 52 und/oder der Oberplatte 48 entfallen. Insbesondere die Oberplatte kann jedoch für eine ausreichende Verpressung der Dichtung 62 von Wichtigkeit sein, wie dies durch die Pfeile darstellen die entsprechenden Kraftrichtungen angedeutet sein soll.
Eine Verpressung des Dichtelements 62 kann dabei alternativ oder zusätzlich dadurch verbessert werden, dass der Kontakt 27‘ beziehungsweise der Kontaktbolzen 26‘ beispielsweise T-förmig ausgestaltet ist und einen ersten Schenkel 29 aufweist, der zumindest die Ausdehnung des Dichtelements 62 aufweist, so dass er das Dichtelement 62 vollständig überdeckt und dieses verpressen kann. Ferner kann der Kontaktbolzen 26 einen zu dem ersten Schenkel 29 im Wesentlichen rechtwinklig angeordneten zweiten Schenkel 31 aufweisen, der in dem Aufnahmeraum 68 angeordnet ist und durch das Gehäuseelement 60 verläuft. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann auf die Oberplatte 48 und/oder die Verbindungsplatte 52 verzichtet werden. Ferner kann in dieser Ausgestaltung ein mechanischer Schutz des Dichtelements 62 bereitgestellt werden.
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 3736414 C1 [0003]
JP 2003115286 A [0004]
JP 2012-234785 A [0005]
US 7341802 B1 [0006]

Claims

Batteriezelle (110), aufweisend ein, einen Zellraum (23) zur Aufnahme wenigstens einer elektrochemischen Zelleinheit (12) begrenzendes Zellgehäuse (18), wobei in dem Zellraum (23) wenigstens eine Zelleinheit (12) angeordnet ist, wobei zum Abgreifen elektrischer Spannung von der wenigstens einen Zelleinheit (12) wenigstens zwei elektrische Kontakte (27‘) durch jeweils eine in einem Gehäuseelement (60) des Zellgehäuses (18) angeordnete Kontaktierungsöffnung (58) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein das Gehäuseelement (60) zumindest teilweise umgreifendes und zumindest einen der elektrischen Kontakte (27‘) zumindest teilweise umschließendes einstückiges Dichtelement (62) vorgesehen ist, wobei das Dichtelement (62) lösbar an dem Gehäuseelement (60) anliegt und den elektrischen Kontakt (27‘) zu dem Gehäusebauteil (60) abdichtet.
Batteriezelle (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (62) zumindest teilweise einen u-förmigen Querschnitt aufweist.
Batteriezelle (110) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (62) einen Aufnahmeraum (70) zum Aufnehmen des Gehäuseelements (60) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (70) einen Durchmesser D₁ aufweist, der kleiner oder gleich einem Durchmesser D₂ des Gehäuseelements (60) ist.
Batteriezelle (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (62) durch ein an dem elektrischen Kontakt (27‘) befestigtes Fixierungsmittel fixiert ist.
Batteriezelle (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (62) aus einem elastischen Material geformt ist.
Batteriezelle (110) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (62) aus einem Material ausgestaltet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend Nitril-Butadien-Kautschuk, Fluorkautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und Silikonkautschuk.
Batteriezelle (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelleinheit (12) ein Wicklungselement aufweist.
Batteriezelle (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (110) eine Lithium-Ionen-Zelle ist.