DE102015007137A1 - Process for the preparation of a single cell, single cell and electrochemical energy storage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Einzelzelle (1) für einen elektrochemischen Energiespeicher, wobei die Einzelzelle (1) ein Zellgehäuse (2) aus zwei Gehäuseteilen (2.1, 2.2) umfasst. Erfindungsgemäß wird ein Randbereich (2.1.1) zumindest eines ersten Gehäuseteiles (2.1) nach einem Aneinanderanordnen der Gehäuseteile (2.1, 2.2) zumindest abschnittsweise derart kalt umgeformt, dass eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen (2.1, 2.2) hergestellt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine mittels des Verfahrens hergestellte Einzelzelle (1) und einen elektrochemischen Energiespeicher mit einer Anzahl solcher elektrisch seriell und/oder parallel verschalteter Einzelzellen (1).The invention relates to a method for producing a single cell (1) for an electrochemical energy store, wherein the single cell (1) comprises a cell housing (2) comprising two housing parts (2.1, 2.2). According to the invention, an edge region (2.1.1) of at least one first housing part (2.1) is at least partially cold-formed after a juxtaposition of the housing parts (2.1, 2.2) such that a positive and / or non-positive connection between the two housing parts (2.1, 2.2) will be produced. Furthermore, the invention relates to an individual cell (1) produced by means of the method and to an electrochemical energy store having a number of such individual cells (1) electrically connected in series and / or in parallel.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Einzelzelle für einen elektrochemischen Energiespeicher, wobei die Einzelzelle ein Zellgehäuse aus zwei Gehäuseteilen umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung eine mittels eines solchen Verfahrens hergestellte Einzelzelle und einen elektrochemischen Energiespeicher.The invention relates to a method for producing a single cell for an electrochemical energy store, wherein the single cell comprises a cell housing of two housing parts. Furthermore, the invention relates to a single cell produced by means of such a method and an electrochemical energy store.
Aus der
Darüber hinaus beschreibt die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Einzelzelle für einen elektrochemischen Energiespeicher, eine Einzelzelle hergestellt nach einem solchen Verfahren und einen elektrochemischen Energiespeicher mit einer Anzahl solcher Einzelzellen anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved method for producing a single cell for an electrochemical energy storage, a single cell prepared by such a method and an electrochemical energy storage with a number of such single cells.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 1, hinsichtlich der Einzelzelle durch die in Anspruch 6 und hinsichtlich des elektrochemischen Energiespeichers durch die in Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved with respect to the method by the in claim 1, with respect to the single cell by the in
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Einzelzelle für einen elektrochemischen Energiespeicher, wobei die Einzelzelle ein Zellgehäuse aus zwei Gehäuseteilen umfasst, sieht vor, dass ein Randbereich zumindest eines ersten Gehäuseteiles nach einem Aneinanderanordnen der Gehäuseteile zumindest abschnittsweise derart kalt umgeformt wird, dass eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen hergestellt wird.An inventive method for producing a single cell for an electrochemical energy storage, wherein the single cell comprises a cell housing of two housing parts, provides that an edge region of at least one first housing part is at least partially cold-formed after a juxtaposition of the housing parts such that a positive and / or or non-positive connection between the two housing parts is made.
Dadurch, dass die beiden Gehäuseteile form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden werden, ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Heißpressverfahren, auch unter dem Begriff Heißsiegelverfahren bekannt, nicht erforderlich. Da die Einzelzelle zum Verschluss des Zellgehäuses mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht den vergleichsweise hohen Temperaturen beim Heißpressverfahren ausgesetzt wird, kann das Risiko einer Beschädigung einer vergleichsweise empfindlichen Zellchemie wesentlich verringert werden. Dadurch wiederum kann eine Lebensdauer der Einzelzelle erhöht werden.The fact that the two housing parts are positively and / or non-positively connected with each other, a known from the prior art hot pressing method, also known under the term heat sealing method, not required. Since the individual cell is not exposed to the comparatively high temperatures during the hot pressing process by means of the method according to the invention for the closure of the cell housing, the risk of damage to a comparatively sensitive cell chemistry can be substantially reduced. In turn, a lifetime of the single cell can be increased.
Darüber hinaus kann ein Prozessschritt einer Aktivierung der Bereiche der Gehäuseteile entfallen, die mittels eines Siegelmaterials stoffschlüssig miteinander verbunden werden.In addition, a process step of activation of the areas of the housing parts can be omitted, which are bonded by means of a sealing material cohesively.
In einer Ausführungsform ist der Randbereich des ersten Gehäuseteiles derart ausgebildet, dass dieser Randbereich in einen Randbereich eines zweiten Gehäuseteiles einsetzbar ist und nach dem Einsetzen durch Kaltumformen erweitert wird. Da der Randbereich des ersten Gehäuseteiles in den Randbereich des zweiten Gehäuseteiles eingesetzt wird, wird das erste Gehäuseteil für den Vorgang des Kaltumformens vorfixiert. Die Gehäuseteile können somit zueinander ausgerichtet und positioniert werden.In one embodiment, the edge region of the first housing part is designed such that this edge region can be inserted into an edge region of a second housing part and is widened after insertion by cold forming. Since the edge region of the first housing part is inserted into the edge region of the second housing part, the first housing part is prefixed for the process of cold forming. The housing parts can thus be aligned and positioned with each other.
In einer möglichen Ausführung sind die Randbereiche beider Gehäuseteile jeweils rillenförmig ausgebildet, und der in den rillenförmigen Randbereich des zweiten Gehäuseteiles eingesetzte rillenförmige Randbereich des ersten Gehäuseteiles wird nach dem Einsetzen durch Kaltumformen erweitert. Mittels der Rillenform der Randbereiche sind die beiden Gehäuseteile nach dem Kaltumformen umlaufend und somit ununterbrochen form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden.In one possible embodiment, the edge regions of both housing parts are each groove-shaped, and the groove-shaped edge region of the first housing part inserted into the groove-shaped edge region of the second housing part is widened after insertion by cold forming. By means of the groove shape of the edge regions, the two housing parts are circumferentially encircling after the cold forming and thus connected to one another in a form-fitting and / or non-positively connected manner.
Eine Ausbildung des Verfahrens sieht vor, dass zum form- und/oder kraftschlüssigen Verschluss der Einzelzelle das zweite Gehäuseteil in einer Matrize angeordnet wird, der Randbereich des ersten Gehäuseteiles in den Randbereich des zweiten Gehäuseteiles eingesetzt wird und der Randbereich des ersten Gehäuseteiles mittels eines Stempels in Richtung des Randbereiches des zweiten Gehäuseteiles gepresst wird. In vorteilhafter Weise ist die Matrize derart ausgebildet, dass die Gehäuseteile bei Krafteinwirkung mittels des Stempels seitlich abgestützt werden, so dass das Risiko ungewollter Ausformungen zumindest wesentlich verringert ist.One embodiment of the method provides for the second housing part to be arranged in a die for the positive and / or non-positive closure of the single cell, the edge region of the first housing part to be inserted into the edge region of the second housing part, and the edge region of the first housing part to be secured by means of a stamp Direction of the edge region of the second housing part is pressed. Advantageously, the die is formed such that the housing parts when force by means of the punch side be supported, so that the risk of unwanted formations is at least significantly reduced.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform wird vor einem Einsetzen des Randbereiches des ersten Gehäuseteiles in den Randbereich des zweiten Gehäuseteiles zwischen diesen ein Isolationselement angeordnet. Mittels des Isolationselementes sind die beiden Gehäuseteile im montierten Zustand der Einzelzelle in vorteilhafter Weise voneinander elektrisch isoliert.In another possible embodiment, an insulating element is arranged between these before insertion of the edge region of the first housing part in the edge region of the second housing part. By means of the insulating element, the two housing parts are in the assembled state of the single cell advantageously electrically insulated from each other.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einzelzelle, welche nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Erfindungsgemäß sind die Gehäuseteile durch Kaltumformen zumindest eines der Randbereiche eines Gehäuseteiles form- und/oder kraftschlüssig verbunden.Furthermore, the invention relates to a single cell, which is prepared by the method described above. According to the invention the housing parts by cold forming at least one of the edge regions of a housing part positively and / or non-positively connected.
In einer Weiterbildung der Einzelzelle sind die Randbereiche beider Gehäuseteile rillenförmig ausgebildet. Dabei sind die Randbereiche derart rillenförmig ausgebildet, dass die Randbereiche zumindest abschnittsweise miteinander korrespondieren und somit der Randbereich des ersten Gehäuseteiles in den Randbereich des zweiten Gehäuseteiles zur Montage des Zellgehäuses einsetzbar ist.In a development of the single cell, the edge regions of both housing parts are groove-shaped. In this case, the edge regions are formed in a groove shape such that the edge regions at least partially correspond with one another and thus the edge region of the first housing part can be inserted into the edge region of the second housing part for mounting the cell housing.
Zumindest zwischen den beiden Randbereichen ist in einer weiteren Ausbildung zumindest ein Isolationselement angeordnet, mittels dessen die beiden Gehäuseteile in vorteilhafter Weise voneinander elektrisch isoliert sind.At least between the two edge regions, in a further embodiment, at least one insulating element is arranged, by means of which the two housing parts are advantageously electrically insulated from one another.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen elektrochemischen Energiespeicher mit einer Anzahl solcher elektrisch seriell und/oder parallel verschalteter Einzelzellen.In addition, the invention relates to an electrochemical energy storage with a number of such electrically connected in series and / or parallel single cells.
Insbesondere ist der elektrochemische Energiespeicher zur Anordnung in einem Fahrzeug vorgesehen. Dabei handelt es sich um eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug.In particular, the electrochemical energy store is provided for arrangement in a vehicle. It is a vehicle battery, in particular a traction battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle or a vehicle powered by fuel cells.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Der elektrochemische Energiespeicher umfasst eine Mehrzahl solcher Einzelzellen
Die Einzelzelle
Bei dieser Ausführungsform der Einzelzelle
Dabei ist ein erstes Gehäuseteil
Üblicherweise sind die beiden Gehäuseteile
Bei dem Heißpressverfahren, welches auch als Heißsiegelverfahren bekannt ist, wird eine vergleichsweise hohe Temperatur eingestellt, welche auf eine Zellchemie, d. h. auf die Elektrodenanordnung wirkt, wodurch eine Gefahr einer Beschädigung derselben besteht. In the hot-pressing method, which is also known as a heat-sealing method, a comparatively high temperature is set, which acts on a cell chemistry, ie on the electrode assembly, whereby there is a risk of damage to the same.
Zudem ist zur stoffschlüssigen Verbindung der beiden Randbereiche
Zumindest zur Verringerung der Gefahr der Beschädigung der Elektrodenanordnung beim Verschluss des Zellgehäuses
Dazu sind die umlaufenden Randbereiche
Zusätzlich zur rillenförmigen Ausbildung der Randbereiche
Der rillenförmige Randbereich
Der Randbereich
Dabei sind die Randbereiche
In
Die Umformvorrichtung
Zum Verschluss der Einzelzelle
Die Matrize
Zudem ist die Matrize
Um eine Position der Gehäuseteile
Der Randbereich
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Randbereich
Durch eine Kraftbeaufschlagung, insbesondere auf den Randbereich
Der Stempel
Dadurch passen sich die Formen der Randbereiche
Um zu ermöglichen, dass sich die Formen der Randbereiche
Beispielsweise ist ein Gehäuseteil
Zudem weist das Isolationselement
Eine Position einer Verbindungsstelle zwischen den Gehäuseteilen
Die
Um eine maximal mögliche Steifigkeit des Randbereiches
In einer möglichen Ausführung kann dieser mittels der Ausformung gebildete Überstand zur Kontaktierung nebeneinander angeordneter Einzelzellen
Zudem ist es möglich, dass das Isolationselement
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Einzelzellesingle cell
- 22
- Zellgehäusecell case
- 2.12.1
- erstes Gehäuseteilfirst housing part
- 2.1.12.1.1
- Randbereichborder area
- 2.22.2
- zweites Gehäuseteilsecond housing part
- 2.2.12.2.1
- Randbereichborder area
- 33
- Isolationselementinsulation element
- 3.13.1
- Randbereichborder area
- 44
- Umformvorrichtungreshaping
- 55
- Matrizedie
- 66
- NiederhalterStripper plate
- 77
- Stempelstamp
- AA
- Ausbuchtungbulge
- RR
- horizontale Richtunghorizontal direction
- R1R1
- vertikale Richtungvertical direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2006/0141356 A1 [0002] US 2006/0141356 A1 [0002]
- DE 102011109179 A1 [0003] DE 102011109179 A1 [0003]
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