DE102014217296A1 - Batteriezelle mit einem Gehäuse aus Halbschalen - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle beschrieben, mit einem Gehäuse (1), umfassend eine Bodenfläche (12), mindestens 4 Seitenflächen (14a, 14b) und eine Deckelfläche (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus zwei Gehäusehalbschalen (20, 30) aufgebaut ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, mit einem Gehäuse sowie auf ein Verfahren zur Herstellung desselben nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
  • Stand der Technik
  • Eine Batteriezelle ist ein elektrochemischer Energiespeicher, der bei seiner Entladung die gespeicherte chemische Energie durch eine elektrochemische Reaktion in elektrische Energie umwandelt. Es zeichnet sich ab, dass in der Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, beispielsweise in Windkraftanlagen, als auch in Kraftfahrzeugen, die als Hybrid- oder Elektrofahrzeuge ausgelegt sind, sowie bei Elektrogeräten neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohen Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden. Aufgrund ihrer großen Energiedichte werden insbesondere Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicher für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge verwendet.
  • In der KR 20050121897 ist eine prismatische Sekundärbatterie mit einem Gehäuse offenbart, welches aus einem offenen prismatischen Behälter und einem Deckel aufgebaut ist. Der Behälter ist mit dem Deckel derart verbunden, dass ein umlaufender Vorsprung um die Batterie verläuft.
  • In der JP H09213284 ist ein Gehäuse offenbart, welches aus zwei Gehäusehälften aufgebaut ist, die jeweils eine Grundfläche und zwei Seitenflächen umfassen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden eine Batteriezelle mit einem Gehäuse, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batteriezelle, mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche bereitgestellt. Dies beruht insbesondere darauf, dass das Gehäuse eine Bodenfläche, mindestens 4 Seitenflächen und eine Deckelfläche umfasst, wobei das Gehäuse aus zwei Gehäusehalbschalen aufgebaut ist.
  • Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Batteriezelle ist, dass das Gehäuse aus Gehäusehalbschalen einfach herstellbar ist und viele Einzelbauteile eingespart werden, was sowohl die Kosten senkt als auch Arbeitsaufwand einspart. Desweiteren bietet ein festes Gehäuse der Batteriezelle mechanischen Schutz. Auch ist es von Vorteil, dass die erfindungsgemäße Batteriezelle effektiv über das Gehäuse gekühlt werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Batteriezelle ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Gehäusehalbschalen im Wesentlichen gleichartig gestaltet. Die Herstellung der gleichartig gestalteten Gehäusehalbschalen findet beispielsweise in derselben Form, insbesondere Spritzgussform statt, was das Herstellverfahren erleichtert, die Anzahl der verschiedenen hierzu benötigten Vorrichtungen reduziert und zudem Kosten einspart.
  • Desweiteren ist es in einer Ausführungsform vorteilhaft, wenn jede Gehäusehalbschale ein Batterieterminal umfasst, welches insbesondere gegen die Gehäusehalbschale isoliert ist. Ein Terminal je Halbschale ist fertigungstechnisch einfach umsetzbar, insbesondere wenn beim Spritzgießen beispielsweise eines Kunststoffgehäuses bereits ein Metallelement zur späteren Kontaktierung direkt angespritzt wird. Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Batterieterminal gegen die Gehäusehalbschale isoliert ist, da die Isolierung einfach angebracht werden kann und die Batteriezelle vor einem Kurzschluss schützt.
  • In dem Gehäuse der erfindungsgemäßen Batteriezelle ist ein Elektrodenensemble, umfassend eine Anode einen Separator und eine Kathode, lokalisiert. Die Anode umfasst beispielsweise eine Kupferfolie, welche mit einem ersten Aktivmaterial beschichtet ist und die Kathode umfasst beispielsweise eine Aluminiumfolie, welche mit einem zweiten Aktivmaterial beschichtet ist. Die Aluminium- bzw. Kupferfolie wird bei der Herstellung der Batteriezelle zurechtgeschnitten, wobei bei dem Beschnitt Kupfer und Aluminiumfahnen, welche die Kontaktfahnen bilden, stehen gelassen werden. Diese werden zur elektrischen Kontaktierung der Batteriezelle benötigt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse tubusförmige Vorsprünge auf. Hierbei ist beispielsweise mindestens eine Kontaktfahne der Anode in einem der tubusförmigen Vorsprünge lokalisiert und mindestens eine Kontaktfahne der Kathode in einem weiteren tubusförmigen Vorsprung, wodurch der Raum im Inneren der Batteriezelle optimal durch das Elektrodenensemble ausgenutzt wird. Eine solche erfindungsgemäße Batteriezelle weist ein besonders gutes Volumen-zu-Energie-Verhältnis auf. Es ist von Vorteil, wenn die tubusförmigen Vorsprünge je eine Öffnung aufweisen, da die Batteriezelle über die Öffnungen elektrisch kontaktiert werden kann. Die Tubusförmigen Vorsprünge mit Öffnung übernehmen die Funktion herkömmlicher Batterieterminals. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn auf die Öffnungen der tubusförmigen Vorsprünge ein Tubusdeckel aufgebracht ist, da die Batteriezelle auf diese Weise dicht verschlossen ist.
  • Auch ist es von Vorteil wenn die tubusförmigen Vorsprünge in einer Ausführungsform an zwei sich gegenüberliegenden Gehäuseflächen lokalisiert sind, da so ein besonders vorteilhafter Aufbau von Modulen aus den entsprechenden Batteriezellen realisiert werden kann, wobei die Batteriezellen durch Klemmung gegeneinander kontaktiert werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden mindestens zwei Batteriezellen in einem gemeinsames Modulgehäuse angeordnet, in welchem die Batteriezellen durch Klemmung gegeneinander kontaktiert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die tubusförmigen Vorsprünge an einer gemeinsamen Gehäusefläche lokalisiert sind, da die Batteriezelle somit beispielsweise auf der gegenüberliegenden Seite gekühlt werden kann und zudem direkt an weitere Batteriezellen angrenzen kann, was Platz einspart.
  • Eine Batterie, beispielsweise für Fahrzeuge, soll möglichst leicht sein. So ist es von Vorteil, wenn das Gehäuse der Batteriezelle einen Kunststoff umfasst, da das Gewicht von Kunststoff geringer ist, beispielsweise im Vergleich zu Metallen. Weiterhin vorteilhaft ist, dass Bauteile aus Kunststoff sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden können und zudem einfach wiederverwertet werden können. Zusätzlich oder alternativ umfasst das Gehäuse Aluminium. Aluminium bietet den Vorteil, dass es ein geringes Gewicht aufweist und zudem kostengünstig und in großen Mengen verfügbar ist. Desweiteren kann das Gehäuse Kupfer und/oder einen Edelstahl umfassen, welche bezüglich ihrer Korrosionsbeständigkeit vorteilhaft sind, was unter anderem eine hohe Lebensdauer mit sich bringt. Zudem ist Kupfer gut zu verarbeiten und kann auch bei niedrigen Temperaturen optimal verformt werden. Das Gehäuse kann auch weitere Metalle bzw. Metallgemische umfassen.
  • Weiterhin ist es in einer Ausführungsform besonders vorteilhaft, wenn das Gehäuse eine Beschichtung, welche insbesondere als Diffusionsbarriere wirkt, versehen ist. Die Beschichtung kann hierbei auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite des Gehäuses angebracht sein. Durch eine solche Beschichtung wird die Sicherheit der Batteriezelle erhöht, da weder Gase, noch Bestandteile der Batteriezelle, beispielsweise ein Elektrolyt, die Batteriezelle verlassen können und zudem keine Gase oder Fluide aus der Umgebung in die Batteriezelle eindringen können. Auf diese Weise werden gefährliche insbesondere chemische Reaktionen vermieden, wodurch Mensch und Umwelt geschützt sind. Desweiteren bleibt die Batteriezelle auf diese Weise länger funktionsfähig.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Beschichtung eine Metallschicht, welche auf ein Gehäuse, insbesondere aus Kunststoff, aufgebracht wird. Metallbeschichtungen sind besonders geeignet als Diffusionsbarrieren, da sie eine hohe Dichtigkeit der Batteriezelle gewährleisten. Desweiteren haben Metalle eine gute thermische Leitfähigkeit, was beispielsweise bei der Erwärmung oder Kühlung der Batteriezelle von Vorteil ist. Es ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Beschichtung Aluminium umfasst, da Aluminium aufgrund seiner geringen Dichte nur ein geringes Gewicht aufweist. Desweiteren ist es vorteilhaft wenn die Beschichtung Chrom oder metallisches Glas umfasst, da diese Materialien sehr korrosionsbeständig sind. Weiterhin vorteilhaft ist eine Nickelbeschichtung, da Nickel sehr beständig gegen Elemente wie beispielsweise Wasser, Luft oder Säuren ist.
  • In einer Ausführungsform wird die Beschichtung des Gehäuses mittels eines Druckverfahren auf dieses aufgebracht, was vergleichsweise kostengünstig und zeitsparend ist. In einer weiteren Ausführungsform wird die Beschichtung mittels eines Klebeverfahren auf das Gehäuse aufgebracht, was den Vorteil bietet, dass dies zeitsparend ist und zusätzlich die dichtende Funktion des Klebstoffes ausgenutzt werden kann. Alternativ kann die Beschichtung durch Bedampfen aufgebracht werden, was den Vorteil einer hohen Flexibilität bietet und zudem preisgünstig ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist ein elektronisches Bauteil in die Gehäusewand integriert, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass auf diese Weise Platz in der Batteriezelle eingespart wird, der dann für andere Bestandteile der Batteriezelle zur Verfügung steht. Das elektronische Bauteil ist beispielsweise ein Sensor, mithilfe dessen Parameter der Batteriezelle, wie Druck, Temperatur oder Spannung vor Ort an der Batteriezelle überwacht werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse einen Bereich auf, an welchem das Gehäuse lokal ausgedünnt ist, und somit als Sicherheitsventil fungieren kann. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass dieser Bereich beispielsweise im Fall eines Kurzschlusses der Batteriezelle birst und beispielsweise entweichende Gase oder entweichender Elektrolyt somit gezielt abgeführt werden, ohne dass weitere Batteriezellen und die Umgebung Schaden nehmen. Dies stellt einen großen Schutz dar im Hinblick auf die Sicherheit einer Batteriezelle. Der lokal ausgedünnte Bereich ist beispielsweise ein Sicherheitsventildeckel, welcher eine weitere Öffnung des Gehäuses verschließt und eine geringere Dicke aufweist als das Gehäuse.
  • Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn die Gehäusehalbschalen mittels Laserschweißen miteinander verbunden werden, da aufgrund des geringen Wärmeeinflusses beim Laserschweißen und eines punktgenauen Energieeintrags kaum Gefügeveränderungen des Gehäuses erfolgen, wodurch die Verbindung sehr stabil ist. Alternativ können die Gehäusehalbschalen durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden werden, wobei dieses Verfahren den Vorteil geringer Schweißzeiten bei hoher Wirtschaftlichkeit bietet. In einer weiteren Ausführungsform werden die Gehäusehalbschalen mittels eines Klebeverfahrens verbunden, wobei vorteilhaft ist, dass die Gehäusekomponenten keinen hohen Temperaturen ausgesetzt werden und eine Klebeverbindung gleichzeitig als Dichtung fungieren kann. Desweiteren vorteilhaft bei einem Klebeverfahren ist, dass keine Schwächung der Fügeteile auftritt. Klebeverbindungen können gegebenenfalls elastisch sein, Schwingungen dämpfen und sind zudem kostengünstig.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:
  • 1: die schematische Darstellung eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Batteriezelle aus zwei Gehäusehalbschalen,
  • 2a: die schematische Darstellung einer Aufsicht auf ein Gehäuse einer erfindungsgemäßen Batteriezelle aus zwei Gehäusehalbschalen, welche an ihrer langen Kante zusammengesetzt sind,
  • 2b: die schematische Darstellung einer Aufsicht auf ein Gehäuse einer erfindungsgemäßen Batteriezelle aus zwei Gehäusehalbschalen, welche an ihrer kurzen Kante zusammengesetzt sind,
  • 3a: die schematische Darstellung einer ersten Variante eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Batteriezelle aus zwei Gehäusehalbschalen mit tubusförmigen Vorsprüngen
  • 3b: die schematische Darstellung einer zweiten Variante eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Batteriezelle aus zwei Gehäusehalbschalen mit tubusförmigen Vorsprüngen,
  • 4: die schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch ein Gehäuse einer erfindungsgemäße Batteriezelle aus zwei Gehäusehalbschalen mit einer Beschichtung auf der Innenseite des Gehäuses,
  • 5: die schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch eine Gehäusehalbschale einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einem integrierten elektronischen Bauteil,
  • 6a: die schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch ein Gehäuse einer erfindungsgemäßen Batteriezelle aus zwei Halbschalen mit einem lokal ausgedünnten Bereich in einer ersten Variante, und
  • 6b: die schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch ein Gehäuse einer erfindungsgemäßen Batteriezelle aus zwei Halbschalen mit einem lokal ausgedünnten Bereich in einer zweiten Variante.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1 ist ein Gehäuse 1 einer erfindungsgemäßen Batteriezelle, welches aus zwei gleichartig gestalteten Gehäusehalbschalen 20, 30 aufgebaut ist, dargestellt. Die Gehäusehalbschalen 20, 30 sind entlang einer horizontalen Schnittlinie aneinandergefügt. Das Gehäuse 1 umfasst eine Bodenfläche 12, eine Deckelfläche 13 und vier Seitenflächen 14a, 14b, wobei die erste Gehäusehalbschale 20 die Seitenflächen 14a und die zweite Gehäusehalbschale 30 die Seitenflächen 14b umfasst.
  • 2a zeigt eine Aufsicht auf eine alternative Ausführungsform zu dem Gehäuse 1 aus zwei gleichartig gestalteten Gehäusehalbschalen 20, 30 aus 1. Die Gehäusehalbschalen 20, 30 sind entlang einer vertikalen Schnittlinie entlang ihrer langen Kante aneinandergefügt. Jede Gehäusehalbschale 20, 30 umfasst ein Batterieterminal 6, durch welches die elektrischen Kontakte der Batteriezelle aus dieser herausgeführt werden.
  • 2b zeigt eine Aufsicht auf eine Variante des Gehäuses 1 aus 2a, wobei die Gehäusehalbschalen 20, 30 entlang einer vertikalen Schnittlinie entlang ihrer kurzen Kante aneinandergefügt sind. Auch hier umfasst jede Gehäusehalbschale 20, 30 ein Batterieterminal 6.
  • In den 3a und 3b ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Gehäuses 1 einer erfindungsgemäßen Batteriezelle aus zwei Gehäusehalbschalen 20, 30 dargestellt. Zusätzlich zu dem in 1 dargestellten Gehäuse 1, umfasst das Gehäuse 1 auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten je einen tubusförmigen Vorsprung 3. Die tubusförmigen Vorsprünge 3 haben jeweils eine Öffnung 7. In den tubusförmigen Vorsprüngen 3 sind beispielsweise die Kontaktfahnen des Elektrodenensembles lokalisiert. Das Elektrodenensemble umfasst eine Anode, eine Kathode und einen Separator, welcher die Anode und die Kathode voneinander separiert. Bei einem gewickelten Elektrodenensemble werden die Anode, der Separator und die Kathode übereinandergeschichtet und anschließend eingerollt. Die Kontaktfahnen werden beispielsweise so zugeschnitten, dass die ersten Kontaktfahnen der Anode in eine Richtung und die zweiten Kontaktfahnen der Kathode in die entgegengesetzte Richtung weisen und somit in den tubusförmigen Vorsprüngen 3 lokalisiert werden können. Hierbei weist beispielsweise jede gewickelte Anoden- und Kathodenlage eine Kontaktfahne auf oder es ist alternativ nur eine Kontaktfahne für alle Kathodenlagen sowie nur eine Kontaktfahne für alle Anodenlagen des Elektrodenensembles vorgesehen. Alternativ kann das Elektrodenensemble in gestapelter Form vorliegen, wobei jede Anoden- und Kathodenlage je eine Kontaktfahne aufweist. In 3a sind die tubusförmigen Vorsprünge 3 an zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen 14a, 14b lokalisiert und weisen vorzugsweise die gleiche Höhe wie die Summe der Höhe der Seitenflächen 14a und 14b auf. 3b zeigt eine Variante der Ausführungsform aus 3a, wobei die Höhe der tubusförmigen Vorsprünge 3 geringer ist wie die Summe der Höhe der Seitenflächen 14a und 14b.
  • Alternativ zu den in den 3a und 3b dargestellten Varianten sind die tubusförmigen Vorsprüngen 3 an einer gemeinsamen Gehäusefläche lokalisiert. Die Öffnungen 7 der tubusförmigen Vorsprünge 3 sind beispielsweise durch einen nicht dargestellten Tubusdeckel abgedichtet, analog einer Bierflasche die mit einem Bierdeckel verschlossen ist. Zwischen dem tubusförmigen Vorsprung 3 und dem Tubusdeckel ist beispielsweise eine Dichtung eingelegt, welche einen dichten Verschluss der Batteriezelle gewährleistet. Vorzugsweise umfasst die Dichtung ein Elastomer, insbesondere thermoplastische Elastomere (TPE), Fluorkautschuk (FKM), Fluorelastomere, Polyurethan (PU), Perfluoralkoxy-Polymere (PFA) und/oder Polyphenylensulfid (PPS). In einer alternativen Ausführungsform ist keine Dichtung vorgesehen. Alternativ wird der Tubusdeckel zusammen mit den in den tubusförmigen Vorsprüngen 3 lokalisierten Kontaktfahnen verkrimpt oder verbördelt. Hierbei legen sich die Kontaktfahnen und der Tubusdeckel um den tubusförmigen Vorsprung 3. In einer alternativen Ausführungsform werden die Kontaktfahnen nicht mit eingekrimpt oder eingebördelt, sodass der Tubusdeckel beispielsweise mit einem Teil des Gehäuses 1, welcher den tubusförmigen Vorsprung 3 bildet, verkrimpt oder verbördelt wird.
  • Zusätzlich kann auch in diesem Ausführungsbeispiel eine Dichtung angebracht sein. Alternativ umfasst der tubusförmige Vorsprung 3, welcher in diesem Ausführungsbeispiel zylinderförmig aufgebaut ist, ein Innen- oder Außengewinde, auf welches der Tubusdeckel, welcher dann ebenfalls ein entsprechendes Gewinde aufweist, aufgeschraubt wird. Alternativ oder zusätzlich ist der Tubusdeckel auf den tubusförmigen Vorsprung 3 aufgeklebt. Desweiteren kann der Tubusdeckel passgenau in die Öffnung 7 des tubusförmigen Vorsprungs 3 eingesetzt sein. Die Kontaktierung der Kontaktfahnen, insbesondere an den Tubusdeckel, erfolgt beispielsweise durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen, kaltes Fügen, Walzplattieren oder durch Anpressen des Tubusdeckels an den tubusförmigen Vorsprung 3. Ist der Tubusdeckel aus dem gleichen Material gefertigt wie die Kontaktfahnen oder ist das Material des Tubusdeckels zumindest leitfähig für elektrischen Strom, so kann die Kontaktierung der Kontaktfahnen an die Innenseite des Tubusdeckels erfolgen und elektrischer Strom kann auf der Außenseite des Tubusdeckels der Batteriezelle abgegriffen werden. Der Tubusdeckel umfasst beispielsweise Kupfer und/oder Aluminium und/oder einen Edelstahl. Alternativ kann dieser beispielsweise auch andere Metalle bzw. Metallgemische umfassen. Die Kontaktierung der Kontaktfahnen erfolgt bevorzugt während des Anbringens des Tubusdeckels auf den tubusförmigen Vorsprung 3. Alternativ kann die Kontaktierung der Kontaktfahnen insbesondere an den Tubusdeckel auch vor dem Aufbringen des Tubusdeckels erfolgen.
  • Die tubusförmigen Vorsprünge 3 und das Gehäuse 1 der entsprechenden Ausführungsformen sind beispielsweise aus Kunststoff ausgeführt. Die Kunststoffteile können beispielsweise durch Spritzguss hergestellt werden. Hierbei werden die Kunststoffteile entweder in einer Form gegossen oder alternativ werden die tubusförmigen Vorsprünge 3 an das Gehäuse 1 angespritzt. Desweiteren kann das Gehäuse 1 aus Aluminium, Stahl oder anderen Metallen bzw. Metallgemischen gefertigt sein sowie die tubusförmigen Vorsprünge 3. Alternativ umfasst das Gehäuse 1 Aluminium, Stahl oder andere Metalle bzw. Metallgemische, wobei der tubusförmige Vorsprung 3 Kunststoff umfasst.
  • In 4 ist ein vertikaler Schnitt durch zwei horizontal zu einem Gehäuse 1 zusammengefügten Gehäusehalbschalen 20, 30 dargestellt. Das Gehäuse 1 weist bevorzugt auf der Innenseite eine Beschichtung 26 auf, welche insbesondere als Diffusionsbarriere wirkt. Alternativ oder zusätzlich ist eine entsprechende Beschichtung 26 auf der Außenseite vorgesehen. Bei einem Gehäuse 1, insbesondere aus Kunststoff umfasst die Beschichtung 26 beispielsweise ein Metall, insbesondere Nickel, Chrom, Aluminium, metallisches Glas oder Metallmischungen. Die Beschichtung 26 ist beispielsweise durch Aufdampfen, Aufdrucken oder Kleben auf das Gehäuse 1 aufgebracht. In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Gehäuse 1 selbst aus diffusionsbeständigem Material ausgeführt.
  • 5 zeigt eine Gehäusehalbschale 30 mit einem in die Gehäusewand integrierten elektronischen Bauteil 28, insbesondere einem Sensor und/oder einer Auswerteelektronik von Sensorsignalen, womit Parameter der Batteriezelle wie beispielsweise Druck, Temperatur oder Spannung erfasst und/oder ausgewertet werden. Das elektronische Bauteil 28 ist insbesondere in eine Vertiefung auf der Außenseite des Gehäuses 1 eingeklebt und beispielsweise über einen Draht elektrisch verbunden, beispielsweise mit Stromableitern der Batteriezelle bzw. Kontaktfahnen oder dem Tubusdeckel. Desweiteren ist das elektronische Bauteil 28 beispielsweise elektrisch gegen die Gehäusehalbschale 30 isoliert. Das elektronische Bauteil 28 kann alternativ auch auf der Innenseite des Gehäuses 1 lokalisiert sein.
  • Die 6a und 6b zeigen jeweils einen vertikalen Schnitt durch ein Gehäuse 1 einer erfindungsgemäßen Batteriezelle aus zwei horizontal zusammengefügten Gehäusehalbschalen 20, 30 mit einem lokal ausgedünnten Bereich 32, welcher als Sicherheitsventil fungiert. Im Fall eines Kurzschlusses bricht das Gehäuse 1 zuerst an dem lokal ausgedünnten Bereich 32 auf, sodass entweichende Gase oder Elektrolyt gezielt abgeführt werden können. In 6a ist der ausgedünnte Bereich 32 beispielsweise durch einen Laser erzeugt. In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Gehäuse 1 beispielsweise Kunststoff und der lokal ausgedünnte Bereich 32 ist beispielsweise bei der Herstellung der Gehäusehalbschale 30 in einer Gussform, insbesondere Spritzgussform, festgelegt. In 6b ist eine weitere Variante des lokal ausgedünnten Bereichs 32 des Gehäuses 1 dargestellt. Die Gehäusehalbschale 30 weist eine weitere Öffnung auf, auf die ein Sicherheitsventildeckel 33 aufgebracht ist, welcher eine geringere Dicke aufweist wie das Gehäuse 1. Somit ist das Gehäuse 1 in diesem Bereich 32 lokal ausgedünnt. Der Sicherheitsventildeckel 33 ist beispielsweise durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder Kleben mit dem Gehäuse 1 verbunden. Optional ist eine Dichtung zwischen dem lokal ausgedünnten Bereich 32 und dem Sicherheitsventildeckel 33 eingebracht.
  • In allen Ausführungsformen ist das Gehäuse 1 beispielsweise aus Aluminium, Stahl oder anderen Metallen bzw. Metallmischungen gefertigt, besonders bevorzugt umfasst das Gehäuse 1 Kunststoff. Die Gehäusehalbschalen 20, 30 sind beispielsweise durch Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder Kleben der aufeinanderliegenden Kanten miteinander verbunden.
  • 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
    • KR 20050121897 [0003]
    • JP 09213284 [0004]

Claims (15)

  1. Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle mit einem Gehäuse (1), umfassend eine Bodenfläche (12), mindestens 4 Seitenflächen (14a, 14b) und eine Deckelfläche (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus zwei Gehäusehalbschalen (20, 30) aufgebaut ist.
  2. Batteriezelle, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehalbschalen (20, 30) im Wesentlichen gleichartig gestaltet sind.
  3. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gehäusehalbschale (20, 30) ein Batterieterminal (6) umfasst, welches insbesondere gegen die Gehäusehalbschale (20, 30) isoliert ist.
  4. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) tubusförmige Vorsprünge (3), insbesondere mit einer Öffnung (7), aufweist, welche insbesondere durch einen Tubusdeckel verschlossen ist.
  5. Batteriezelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die tubusförmigen Vorsprünge (3) auf einer Gehäusefläche lokalisiert sind oder dass die tubusförmigen Vorsprünge (3) auf zwei sich gegenüberliegenden Gehäuseflächen lokalisiert sind.
  6. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Kunststoff, Aluminium oder Edelstahl aufgebaut ist.
  7. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) zumindest teilweise mit einer Beschichtung (26), insbesondere als Diffusionsbarriere, versehen ist.
  8. Batteriezelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (26) auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite des Gehäuses (1) aufgebracht ist.
  9. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (26) eine Metallschicht ist.
  10. Batteriezelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (26) Nickel, Chrom, Aluminium und/oder metallisches Glas umfasst.
  11. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (26) durch Bedampfen, Aufdrucken oder Kleben auf das Gehäuse (1) aufgebracht ist.
  12. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektronisches Bauteil in das Gehäuse (1) integriert ist.
  13. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) einen Bereich (32) aufweist, an welchem das Gehäuse (1) ausgedünnt ist.
  14. Batteriezelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherheitsventildeckel (33) auf eine weitere Öffnung im Gehäuse (1) aufgebracht ist, wobei der Sicherheitsventildeckel (33) eine geringere Dicke aufweist wie das Gehäuse (1).
  15. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batteriezelle, nach einem der Ansprüche 1–14, mit einem Gehäuse (1), umfassend eine Bodenfläche (12), mindestens 4 Seitenflächen (14a, 14b) und eine Deckelfläche (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus zwei Gehäusehalbschalen aufgebaut ist, welche mittels Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder Kleben dicht miteinander verbunden werden.
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