DE102014222835A1

DE102014222835A1 - Abdeckplatte für eine Batterie

Info

Publication number: DE102014222835A1
Application number: DE102014222835.2A
Authority: DE
Inventors: Anselm Berg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2016-05-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdeckplatte für eine Batterie, umfassend eine Deckelschicht und eine Sicherheitsschicht, wobei die Sicherheitsschicht unmittelbar an der Deckelschicht angeordnet ist, wobei mit der Deckelschicht eine Außenfläche der Batterie darstellbar ist, und wobei die Deckelschicht zumindest eine Überdruckausnehmung aufweist, die von der Sicherheitsschicht vollständig abgedeckt ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdeckplatte für eine Batterie. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Batterie, die eine derartige Abdeckplatte aufweist.
Aus dem Stand der Technik sind Lithium-Ionen-Zellen als Batterien bekannt, die zur Sicherheit ein sogenanntes Safety-Vent, also ein Sicherheitsventil, aufweisen müssen. Sollte innerhalb der Lithium-Ionen-Zelle ein Kurzschluss entstehen, so öffnet das Sicherheitsventil bei einem definierten Überdruck innerhalb der Zelle und dient damit einem Druckausgleich. Üblicherweise werden die Sicherheitsventile durch Einschweißen einer Berstmembran in das Gehäuse der Lithium-Ionen-Zellen realisiert. Alternativ sind geprägte Lösungen für Sicherheitsventile bekannt.
Insbesondere aus der EP 0 065 021 A1 ist eine Verbundabdeckscheibe für Kondensatoren bekannt, in der ein zuvor beschriebenes Sicherheitsventil realisiert ist. Hier ist ein Ventil vorhanden, das durch eine Gummiummantelung der Abdeckscheibe abgedeckt ist, wobei die Gummiummantelung an der das Ventil abdeckenden Stelle nur eine sehr geringe Dicke aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Abdeckplatte ist insbesondere für eine Batterie geeignet. Die Abdeckplatte umfasst eine Deckelschicht und eine Sicherheitsschicht. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sicherheitsschicht unmittelbar an der Deckelschicht angeordnet ist. Somit sind Sicherheitsschicht und Deckelschicht bevorzugt benachbart zueinander ausgeführt. Mit der Deckelschicht ist eine Außenfläche der Batterie darstellbar, sodass insbesondere durch die Deckelschicht die Sicherheitsschicht vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Deckelschicht zumindest eine Überdruckausnehmung aufweist, die von der Sicherheitsschicht vollständig abgedeckt ist. Die Stabilität der Abdeckplatte wird daher an der Überdruckausnehmung ausschließlich durch die Stabilität der Sicherheitssicht gewährleistet. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Sicherheitsschicht als Berstmembran wirkt, sodass die Überdruckausnehmung eine Überdruckventilfunktionalität aufweist. Die Abdeckplatte weist somit, bedingt durch die Deckelschicht, eine hohe Stabilität auf, wobei gleichzeitig durch die Sicherheitsschicht eine Überdruckventilfunktionalität gewährleistet ist.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorteilhafterweise weist die Sicherheitsschicht eine geringere Dicke auf, als die Deckelschicht. Somit ist sichergestellt, dass die Sicherheitsschicht für die Funktionalität als Sicherheitsventil geeignet ist.
Besonders vorteilhaft ist die Sicherheitsschicht ausgebildet, bei einem vordefinierten Überdruck innerhalb der Batterie zu bersten. Dabei ist die Sicherheitsschicht an die Vorgaben der Batterie anzupassen, indem derjenige Überdruck innerhalb der Batterie, bei dem die Sicherheitsschicht bersten soll, durch eine entsprechende Dicke der Sicherheitsschicht anpassbar ist.
Vorteilhafterweise ist ein Bersten der Sicherheitsschicht dadurch beeinflussbar, dass die Sicherheitsschicht zumindest in denjenigen Bereich, in dem diese die Überdruckausnehmung der Deckelschicht abdeckt, eine Schwächung, insbesondere eine Prägung, aufweist. Somit ist die Sicherheitsschicht sehr feingliedrig an Anforderungen der Batterie, mit der die Abdeckplatte verwendet werden soll, anpassbar.
Bevorzugt ist durch die Abdeckplatte zumindest ein Stromdurchführungselement geführt. Das Stromdurchführungselement dient insbesondere zum Leiten eines Stroms aus der Batterie hinaus. Somit weisen insbesondere Deckelschicht und Sicherheitsschicht identische Löcher, insbesondere Ausstanzungen, auf, durch die das Stromdurchführungselement geführt ist. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Stromdurchführungselement mit der Abdeckplatte verschweißt ist. Auf diese Weise ist insbesondere ein dichtes Anliegen von Deckelschicht und Sicherheitsschicht gewährleistet.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Deckelschicht und die Sicherheitsschicht eine durchgängige Befüllöffnung aufweisen. Die Befüllöffnung dient insbesondere zum Befüllen der Batterie mit einem Elektrolyten. Die durchgängige Befüllöffnung ist vorteilhafterweise dadurch realisiert, dass sowohl Deckelschicht als auch Sicherheitsschicht eine Ausnehmung, insbesondere eine identische Ausstanzung, aufweisen.
Vorteilhafterweise ist die Deckschicht mit der Sicherheitsschicht verklebt und/oder verschweißt. Insbesondere ist die Sicherheitsschicht an die Deckelschicht angeklebt, besonders vorteilhaft an solchen Stellen, wo eine durchgängige Befüllöffnung vorhanden ist. Auf diese Weise ist Dichtigkeit an der durchgängigen Befüllöffnung gewährleistet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherheitsschicht aus Aluminium oder aus einem Kunststoff gefertigt. Das Fertigen der Sicherheitsschicht aus Aluminium ermöglicht insbesondere ein Anschweißen der Abdeckplatte an einem Gehäuse der Batterie, während bei Fertigung der Sicherheitsschicht aus Kunststoff eine elektrische Isolierung zwischen Abdeckplatte und Gehäuse der Batterie ermöglicht ist.
Die Erfindung betrifft bevorzugt außerdem eine Batterie, wobei die Batterie zumindest ein Gehäuseteil und eine zuvor beschriebene Abdeckplatte umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass Randbereiche der Abdeckplatte mit dem Gehäuseteil verschweißt sind. Alternativ ist vorgesehen, dass die Abdeckplatte und das Gehäuseteil durch Bördeln verbunden sind. Somit ist eine sichere und zuverlässige Verbindung zwischen Gehäuseteil und Abdeckplatte gewährleistet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Darstellung einer Batterie mit einer Abdeckplatte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Batterie 2 mit einer Abdeckplatte 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Neben der Abdeckplatte 1 umfasst die Batterie 2 außerdem ein Gehäuseteil 7. Das Gehäuseteil 7 ist insbesondere becherförmig ausgebildet und dient zur Aufnahme der einzelnen Komponenten der Batterie 2, insbesondere zur Aufnahme von Elektroden und von einem Elektrolyt.
Die Abdeckplatte 1 weist eine Deckelschicht 3 und eine Sicherheitsschicht 4 auf. Dabei ist vorgesehen, dass die Deckelschicht 3 eine große Dicke aufweist, sodass durch die Deckelschicht 3 eine Stabilität der Abdeckplatte 1 gewährleistet ist. So ist die Dicke der Deckelschicht 3 bevorzugt größer als die Dicke der Sicherheitsschicht 4. Insbesondere schützt die Deckelschicht 3 die Sicherheitsschicht 4 vor äußeren Einflüssen. Durch die Wahl einer Dicke der Deckelschicht 3 kann die Abdeckplatte insbesondere an die Anforderungen an die Batterie 2 angepasst werden.
Zur Realisierung einer Sicherheitsventilfunktionalität weist die Deckelschicht 3 eine Überdruckausnehmung 5 aus. Die Überdruckausnehmung 5 ist vollständig von der Sicherheitsschicht 4 angedeckt. Dabei ist die Sicherheitsschicht 4 derart ausgebildet, dass diese bei Vorliegen eines vordefinierten Überdrucks innerhalb der Batterie zu bersten beginnt, sodass über die Überdruckausnehmung 5 ein Druckausgleich erfolgen kann. Dies hat den Vorteil, dass sowohl die Dicke der Deckelschicht 3 unabhängig von der Sicherheitsventilfunktionalität ausgelegt werden kann, während gleichzeitig der Überdruck, bei dem die Sicherheitsschicht 4 bersten soll, ausschließlich durch eine Dicke der Sicherheitsschicht 4 einstellbar ist.
Die Sicherheitsschicht 4 kann insbesondere durch Umformung eine identische Kontur wie die Deckelschicht 3 aufweisen. Dabei kann die Sicherheitsschicht 4 an die Deckelschicht 3 angeklebt oder lose an die Deckelschicht 3 angelegt sein. Insbesondere weisen die Sicherheitsschicht 4 und die Deckelschicht 3 eine durchgängige Befüllöffnung 9 auf, durch die der Elektrolyt durch die Abdeckplatte 1 in das Innere der Batterie 2 gefüllt werden kann. An der durchgängigen Befüllöffnung 9 sind Sicherheitsschicht 4 und Deckelschicht 3 vorteilhafterweise verklebt, um eine Dichtigkeit an der Befüllöffnung 9 zu gewährleisten. Im Rahmen der Fertigung muss nach Befüllen der Zelle mit Elekrolyt die Befüllöffnung 9 verschlossen werden. Dies kann mit üblichen Verfahren, z.B. Verstemmen mit einer Kugel, Verschluss mit Kugel und aufgeschweißter Platte, Verwendung einer Blindniete, erfolgen.
Die Abdeckplatte 1 weist außerdem Stromdurchführungselemente 6 auf, die durch die Deckelschicht und durch die Sicherheitsschicht 4 geführt sind. Die Stromdurchführungselemente dienen insbesondere dazu, den innerhalb der Batterie 2 erzeugten Strom aus der Batterie 2 zu entnehmen. Die Stromdurchführungselemente 6 sind außerdem vorteilhafterweise mit der Abdeckplatte 1, besonders bevorzugt lediglich mit der Deckelplatte 3, verschweißt. Ein Verschweißen geschieht vorteilhafterweise unter einer Druckbeaufschlagung, sodass Deckelschicht 3 und Sicherheitsschicht 4 durch die Stromdurchführungselemente 6 dicht aneinander gedrückt werden.
Um die Abdeckplatte 1 mit dem Gehäuseteil 7 zu verbinden, ist insbesondere vorgesehen, Randbereiche 10 der Abdeckplatte 1 mit dem Gehäuseteil 7 zu verschweißen. Somit entsteht eine Schweißnaht 8, die Abdeckplatte 1 und Gehäuseteil 7 verbindet. In einer alternativen Ausführung kann anstelle der Schweißnaht 8 eine Bördelung verwendet werden, um Abdeckplatte 1 und Gehäuseteil 7 zu verbinden. In jedem Fall ist vorgesehen, dass die Sicherheitsschicht 4 und die Deckelschicht 3 gleiche oder im Wesentlichen gleiche Außenmaße aufweisen, sodass die Randbereiche 10 der Abdeckplatte 1 durch Außenkonturen sowohl der Deckelschicht 3 als auch der Sicherheitsschicht 4 gebildet sind.
Die Sicherheitsschicht 4 kann aus einem Aluminium gefertigt sein oder alternativ aus einem Kunststoff. Ist die Sicherheitsschicht 4 aus Aluminium gefertigt, so wird die Abdeckplatte 1 vorteilhafterweise mit dem Gehäuseteil 7 verschweißt. Ist die Sicherheitsschicht 4 hingegen aus einem Kunststoff gefertigt, so wird vorteilhafterweise eine Bördelung verwendet, um die Abdeckplatte 1 mit dem Gehäuseteil 7 zu verbinden. Jedoch ist auch ein Verschweißen bei Fertigung der Sicherheitsschicht 4 aus Kunststoff und eine Bördelung bei Fertigung der Sicherheitsschicht 4 aus Aluminium möglich. Die Verwendung von Kunststoff zum Fertigen der Sicherheitsschicht 4 erlaubt dann eine vorteilhafte Isolierung zwischen dem Gehäuseteil 7 und der Deckelschicht 3. Die Deckelschicht 3 und der Gehäuseteil 7 sind insbesondere aus einem Aluminium gefertigt.
Um eine Einstellbarkeit der Sicherheitsschicht 4 zu erhöhen, das heißt um die Sicherheitsschicht 4 genauer an einen Überdruck anzupassen, bei dem die Sicherheitsschicht 4 bersten soll, weißt die Sicherheitsschicht 4 bevorzugt in denjenigen Bereich, in dem diese die Überdruckausnehmung 5 der Deckelschicht 3 abdeckt, eine Schwächung auf. Die Schwächung ist insbesondere eine Prägung. Die Prägung kann vorteilhafterweise zu einer genauen Einstellbarkeit desjenigen Überdrucks führen, bei dem die Sicherheitsschicht bersten soll, wobei ebenso vorgesehen ist, dass durch die Prägung eine Öffnungsrichtung der Sicherheitsschicht 4 während des Berstens vorgegeben ist. Auf diese Weise ist die Sicherheitsschicht 4 gezielt einstellbar, sodass die Abdeckplatte 1 eine sichere, zuverlässige und einstellbare Sicherheitsventilfunktionalität aufweist. Dabei ist es nicht notwendig, eine eigene Berstmembran in die Deckelschicht 3 einzulöten. Somit sind keine weiteren Schweißnähte notwendig.
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

EP 0065021 A1 [0003]

Claims

Abdeckplatte (1) für eine Batterie (2), umfassend eine Deckelschicht (3) und eine Sicherheitsschicht (4), wobei die Sicherheitsschicht (4) unmittelbar an der Deckelschicht (3) angeordnet ist, wobei mit der Deckelschicht (3) eine Außenfläche der Batterie (2) darstellbar ist, und wobei die Deckelschicht (3) zumindest eine Überdruckausnehmung (5) aufweist, die von der Sicherheitsschicht (4) vollständig abgedeckt ist.
Abdeckschicht (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschicht (4) eine geringere Dicke aufweist als die Deckelschicht (3).
Abdeckplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschicht (4) ausgebildet ist, bei einem vordefinierten Überdruck innerhalb der Batterie (2) zu bersten.
Abdeckplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschicht (4) in dem Bereich, in dem die Sicherheitsschicht (4) die Überdruckausnehmung (5) abdeckt, eine Schwächung, insbesondere eine Prägung, aufweist.
Abdeckplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Abdeckplatte (1) zumindest ein Stromdurchführungselement (6) geführt ist.
Abdeckplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelschicht (3) und die Sicherheitsschicht (4) eine durchgängige Befüllöffnung (9) aufweisen.
Abdeckplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschicht (4) mit der Deckelschicht (3) verklebt und/oder verschweißt ist.
Abdeckplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschicht (4) aus Aluminium oder aus einem Kunststoff gefertigt ist.
Abdeckplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschicht (4) und die Deckelschicht (3) dieselben Abmessungen aufweisen.
Batterie (2) umfassend zumindest ein Gehäuseteil (7) und eine Abdeckplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Randbereiche (10) der Abdeckplatte (1) mit dem Gehäuseteil (7) verschweißt oder Abdeckplatte (1) und Gehäuseteil (7) durch Bördeln verbunden sind.