DE102015201535A1 - Housing for an electrochemical storage, electrochemical storage and method for producing a housing for an electrochemical storage - Google Patents

Housing for an electrochemical storage, electrochemical storage and method for producing a housing for an electrochemical storage Download PDF

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Daniel PANTEL
Christian Doering
Stefan Leidich
Nicola Mingirulli
Fabian Henrici
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen elektrochemischen Speicher (100). Das Gehäuse umfasst eine Hausung (102), die einen flexibel verformbaren Abschnitt (104) aufweist, eine mit einem Fluid (106) gefüllte Kappe (108), die an einer Außenseite (122) der Hausung (102) angeordnet ist und den flexibel verformbaren Abschnitt (104) abdeckt, und einen Drucksensor (110), der innerhalb der Kappe (108) angeordnet ist, wobei der Drucksensor (110) ausgebildet ist, um eine durch eine Verformung des flexibel verformbaren Abschnitts (104) hervorgerufene Druckänderung innerhalb der Kappe (108) zu erfassen.The invention relates to a housing for an electrochemical store (100). The housing includes a housing (102) having a flexibly deformable portion (104), a cap (108) filled with a fluid (106) disposed on an outer surface (122) of the housing (102) and being flexibly deformable Portion (104) and a pressure sensor (110) disposed within the cap (108), the pressure sensor (110) being configured to detect a change in pressure within the cap (104) due to deformation of the flexibly deformable portion (104). 108).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für einen elektrochemischen Speicher, einen elektrochemischen Speicher sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen elektrochemischen Speicher.The present invention relates to a housing for an electrochemical storage, an electrochemical storage and a method for producing a housing for an electrochemical storage.

Die Überwachung der Spannung und Temperatur einer Batteriezelle kann unter Verwendung von extern applizierten Sensoren erfolgen. The monitoring of the voltage and temperature of a battery cell can be done using externally applied sensors.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Gehäuse für einen elektrochemischen Speicher, ein elektrochemischer Speicher sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen elektrochemischen Speicher gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, a housing for an electrochemical storage, an electrochemical storage and a method for producing a housing for an electrochemical storage according to the main claims are presented with the approach presented here. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Wird eine Batteriezelle mit einem flexibel verformbaren Abschnitt in einer Hausung der Batteriezelle bereitgestellt, so kann eine mit einem Fluid gefüllte Kappe über den flexibel verformbaren Abschnitt angeordnet werden. Eine solche Kappe ermöglicht über einen in der Kappe angeordneten Drucksensor eine Messung eines im Inneren der Batteriezelle herrschenden Gasdruck. When a battery cell having a flexibly deformable portion is provided in a housing of the battery cell, a cap filled with a fluid may be disposed over the flexibly deformable portion. Such a cap makes it possible via a pressure sensor arranged in the cap to measure a gas pressure prevailing in the interior of the battery cell.

Das hier vorgeschlagene Konzept zur Gasdruckmessung an einem elektrochemischen Speicher ermöglicht eine besonders genaue und fehlerfreie Erfassung des Gasdrucks in der Zelle. Die Erfassung kann dabei genauer sein, als eine direkte Messung des Gasdrucks mittels Dehnmessstreifen, die in den flexibel verformbaren Abschnitt eingebrachte Kräfte erfassen können. Die höhere Genauigkeit basiert darauf, dass Messungenauigkeiten durch Störkräfte vermieden werden können, welche aus Verformung, Herstellung, und/oder Einspannung der Zelle herrühren können.The concept proposed here for measuring the gas pressure on an electrochemical store enables a particularly accurate and error-free detection of the gas pressure in the cell. The detection can be more accurate than a direct measurement of the gas pressure by means of strain gauges that can detect forces introduced into the flexibly deformable section. The higher accuracy is based on the fact that measurement inaccuracies can be avoided by disturbance forces, which can result from deformation, production, and / or clamping of the cell.

Es wird ein Gehäuse für einen elektrochemischen Speicher mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
einer Hausung, die einen flexibel verformbaren Abschnitt aufweist;
einer mit einem Fluid gefüllten Kappe, die an einer Außenseite der Hausung angeordnet ist und den flexibel verformbaren Abschnitt abdeckt; und
einem Drucksensor, der innerhalb der Kappe angeordnet ist, wobei der Drucksensor ausgebildet ist, um eine durch eine Verformung des flexibel verformbaren Abschnitts hervorgerufene Druckänderung innerhalb der Kappe zu erfassen.A housing for an electrochemical storage is presented with the following features:
a house having a flexible deformable section;
a fluid-filled cap disposed on an outer side of the liner and covering the flexible deformable portion; and
a pressure sensor disposed within the cap, the pressure sensor being configured to detect a pressure change within the cap caused by deformation of the flexibly deformable portion.

Bei dem elektrochemischen Speicher kann es sich beispielsweise um eine Lithium-Ionen-Batteriezelle handeln. Der elektrochemische Speicher kann beispielsweise in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug eingesetzt werden. Ein entsprechender elektrochemischer Speicher kann neben dem genannte Gehäuse ein galvanisches Element aufweisen, das in der Hausung des Gehäuses angeordnet ist. Bei der Hausung kann es sich somit um einen Behälter zum Aufnehmen eines galvanischen Elements handeln. Bei der Hausung kann es sich um eine Zellwandung handeln, die ausgeformt ist, ein galvanisches Element vollständig zu umfassen. Das galvanische Element kann beispielsweise in Form einer jelly roll oder eines Zellwickels ausgeführt sein. Die Hausung kann außerhalb des flexibel verformbaren Abschnitts starr ausgebildet sein. Bei dem flexibel verformbaren Abschnitt kann es sich um eine Wand oder einen Teil einer Wand der Hausung handeln. Der flexibel verformbare Abschnitt kann einstückig mit einer ansonsten starren Wand der Hausung gebildet sein oder als separates Element fluiddicht mit der starren Wand der Hausung verbunden sein. Die Kappe kann fluiddicht ausgeführt sein und sich mit der offenen Seite zu der Hausung hin vollständig oder teilweise über den flexibel verformbaren Abschnitt erstrecken. Die Kappe kann einstückig mit der Hausung gebildet sein, beispielsweise durch tiefziehen. Der Drucksensor kann als ein mikromechanischer Drucksensor ausgeführt sein. Die Druckänderung innerhalb der Kappe kann durch eine Wölbung des flexibel verformbaren Abschnitts in einen Innenbereich der Kappe hinein bewirkt werden. Eine derartige Wölbung kann auf einen erhöhten Gasdruck in dem galvanischen Element in der Hausung zurückzuführen sein. The electrochemical storage may, for example, be a lithium-ion battery cell. The electrochemical storage can be used for example in a hybrid or electric vehicle. A corresponding electrochemical storage may have, in addition to the said housing, a galvanic element which is arranged in the house of the housing. The house can thus be a container for receiving a galvanic element. The housekeeping can be a cell wall that is shaped to completely enclose a galvanic element. The galvanic element can be embodied for example in the form of a jelly roll or a cell coil. The house may be rigid outside the flexible deformable section. The flexibly deformable section may be a wall or part of a wall of the house. The flexibly deformable portion may be integrally formed with an otherwise rigid wall of the house or fluidly connected as a separate element to the rigid wall of the house. The cap may be made fluid-tight and extend with the open side towards the house completely or partially over the flexibly deformable portion. The cap may be formed integrally with the house, for example by deep drawing. The pressure sensor can be designed as a micromechanical pressure sensor. The pressure change within the cap may be effected by a bulge of the flexibly deformable portion into an interior region of the cap. Such a bulge may be due to increased gas pressure in the galvanic element in the house.

Gemäß einer Ausführungsform des Gehäuses kann der flexibel verformbare Abschnitt als eine Membran ausgebildet sein. So kann der flexibel verformbare Abschnitt besonders sensibel auf Druckveränderungen innerhalb der Hausung reagieren. According to one embodiment of the housing, the flexibly deformable section may be formed as a membrane. This allows the flexibly deformable section to be particularly sensitive to pressure changes within the home.

Beispielsweise kann es sich bei dem Fluid um ein Öl handeln. Mit dieser Ausführungsform kann insbesondere aufgrund der Inkompressibilität des Mediums Öl eine Druckänderung innerhalb der Hausung verlustfrei an den Drucksensor übertragen werden. For example, the fluid may be an oil. With this embodiment, in particular due to the incompressibility of the medium oil, a pressure change within the house can be transmitted lossless to the pressure sensor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Hausung und/oder der flexibel verformbare Abschnitt und/oder die Kappe aus einem Metall gebildet sein, insbesondere aus Stahl oder Aluminium. So kann ohne Weiteres eine Resistenz des elektrochemischen Speichers gegenüber schädlichen Medien über eine gesamte Lebensdauer des elektrochemischen Speichers gewährleistet werden.According to a further embodiment, the lining and / or the flexibly deformable section and / or the cap can be formed from a metal, in particular from steel or aluminum. Thus, a resistance of the electrochemical storage against harmful media over a lifetime of the electrochemical storage can be readily ensured.

Die Kappe kann einstückig mit der Hausung gebildet sein. Beispielsweise kann die Kappe durch tiefziehen ausgeformt sein. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des Gehäuses. Zudem ist eine fluiddichte Verbindung zwischen Hausung und Kappe sichergestellt.The cap may be formed integrally with the house. For example, the cap may be formed by deep drawing. This allows a cost-effective production of the housing. In addition, a fluid-tight connection between house and cap is ensured.

Die Kappe des Gehäuses kann alternativ aus einem Kunststoff gebildet sein. Neben dem Kostenvorteil ist mit dieser Ausführungsform eine Vielfalt geeigneter Formen der Kappe realisierbar.The cap of the housing may alternatively be formed of a plastic. In addition to the cost advantage, a variety of suitable shapes of the cap can be realized with this embodiment.

Gemäß einer Ausführungsform kann ein Kappenrandbereich der Kappe mit einem an den flexibel verformbaren Abschnitt angrenzenden Hausungsrandbereich der Hausung verbunden sein. Beispielsweise kann der an die Hausung angrenzende Kappenrandbereich der Kappe in einer stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem Hausungsrandbereich der Hausung verbunden sein. So kann ein Austreten von Fluid aus der Kappe wirkungsvoll vermieden werden.According to one embodiment, a cap edge region of the cap can be connected to a house edge region of the house adjacent to the flexibly deformable section. For example, the cap edge region of the cap adjoining the house may be connected to the house edge area of the house in a cohesive and / or non-positive and / or positive connection. Thus, leakage of fluid from the cap can be effectively avoided.

Insbesondere kann der Kappenrandbereich in einem Winkel gegenüber einer einen Innenbereich der Kappe umschließenden Seitenwand der Kappe abgewinkelt sein. In Bezug auf einen Innenbereich der Kappe kann der Kappenrandbereich nach außen gebogen sein. Diese Ausführungsform kann das stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbinden der Kappe mit der Hausung erleichtern und eine Fluiddichtigkeit der Verbindung noch weitergehend verbessern. In particular, the cap edge region can be bent at an angle relative to a side wall of the cap enclosing an inner region of the cap. With respect to an inner portion of the cap, the cap edge portion may be bent outward. This embodiment can facilitate the cohesive and / or non-positive and / or positive connection of the cap with the house and further improve fluid-tightness of the compound.

Auch kann der Hausungsrandbereich über die Verbindung zwischen dem Hausungsrandbereich und dem Kappenrandbereich oder über eine weitere Verbindung mit dem flexibel verformbaren Abschnitt verbunden sein. So kann ein Austreten von Fluid aus der Hausung wirkungsvoll vermieden werden. Entsprechende Verbindungen können als eine Verschweißung oder eine Verpressung oder eine Spritzgussverbindung ausgeführt sein. Gemäß diesen Ausführungsformen kann die Verbindung bzw. die weitere Verbindung robust und sicher und gleichzeitig schnell und kostengünstig hergestellt werden.Also, the Hausungsrandbereich can be connected via the connection between the Hausungsrandbereich and the cap edge area or via another connection with the flexible deformable section. Thus, leakage of fluid from the house can be effectively avoided. Corresponding connections can be embodied as a welding or a compression or an injection-molded connection. According to these embodiments, the connection or the further connection can be made robust and secure and at the same time fast and cost-effective.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann der flexibel verformbare Abschnitt zusammen mit der Kappe eine Sicherheitsberstmembran des elektrochemischen Speichers bilden. So kann eine Betriebssicherheit des elektrochemischen Speichers noch weitergehend verbessert werden.According to a particular embodiment, the flexibly deformable portion together with the cap form a Sicherheitsberstmembran the electrochemical storage. Thus, a reliability of the electrochemical storage can be further improved.

Es wird ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen elektrochemischen Speicher vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Hausung, wobei die Hausung einen flexibel verformbaren Abschnitt aufweist;
Bereitstellen einer mit einem Fluid gefüllten Kappe mit einem innerhalb der Kappe angeordneten Drucksensor; und
Anordnen der Kappe an eine Außenseite der Hausung, wobei die Kappe den flexibel verformbaren Abschnitt abdeckt.A process for producing a housing for an electrochemical storage is also presented, the method comprising the following steps:
Providing a house, the house having a flexibly deformable section;
Providing a fluid-filled cap with a pressure sensor disposed within the cap; and
Placing the cap on an exterior of the home, the cap covering the flexible deformable portion.

Unter Verwendung des Drucksensors kann eine durch eine Verformung des flexibel verformbaren Abschnitts hervorgerufene Druckänderung innerhalb der Kappe erfasst werden. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Verfahrens kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.By using the pressure sensor, a pressure change within the cap caused by a deformation of the flexibly deformable portion can be detected. Also by this embodiment of the invention in the form of a method, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des fluiddichten Verschließens einer Öffnung eines starren Behälters mit einer flexibel verformbaren Schicht aufweisen, um die Hausung mit dem flexibel verformbaren Abschnitt zu bilden. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass als Halbzeug eine beliebige Zellwand für galvanische Zellen verwendet werden kann.According to one embodiment, the method may include a step of fluid-tightly closing an opening of a rigid container having a flexibly deformable layer to form the lining with the flexibly deformable portion. This embodiment has the advantage that any cell wall for galvanic cells can be used as semifinished product.

Das Verfahren kann ferner einen Schritt des stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindens zumindest der Kappe mit einem an den flexibel verformbaren Abschnitt angrenzenden Hausungsrandbereich der Hausung aufweisen.The method may further comprise a step of integrally and / or positively and / or positively connecting at least the cap to a house edge area of the house adjacent to the flexibly deformable section.

Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Querschnittdarstellung eines elektrochemischen Speichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 1 a cross-sectional view of an electrochemical storage according to an embodiment of the present invention; and

2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines elektrochemischen Speichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 a flowchart of a method for producing an electrochemical storage according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt anhand einer Querschnittdarstellung einen elektrochemischen Speicher 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem elektrochemischen Speicher 100 handelt es sich hier beispielhaft um eine Lithium-Ionen-Batteriezelle zum Einsatz in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug. Es kann sich auch um einen stationär eingesetzten Energiespeicher handeln. 1 shows a cross-sectional view of an electrochemical storage 100 according to an embodiment of the present invention. In the electrochemical storage 100 By way of example, this is a lithium-ion battery cell for use in a hybrid or electric vehicle. It can also be a stationary used energy storage.

Der elektrochemische Speicher 100 umfasst eine Hausung 102 mit einem flexibel verformbaren Abschnitt 104, eine auf der Hausung 102 angeordnete mit einem Fluid 106 gefüllte Kappe 108 sowie einen in der Kappe 108 befindlichen Drucksensor 110. Über den flexibel verformbaren Abschnitt 104 in Verbindung mit dem von dem Fluid 106 umgebenen Drucksensor 110 kann eine Messung eines Drucks, insbesondere eines Gasdrucks im Inneren der Batteriezelle 100 ausgeführt werden. Die Hausung 102 bildet zusammen mit der Kappe 108 und dem Drucksensor 110 ein Gehäuse des elektrochemischen Speichers 100.The electrochemical storage 100 includes a housework 102 with a flexibly deformable section 104 , one on the house 102 arranged with a fluid 106 filled cap 108 as well as one in the cap 108 located pressure sensor 110 , Over the flexibly deformable section 104 in conjunction with that of the fluid 106 surrounded pressure sensor 110 may be a measurement of a pressure, in particular a gas pressure inside the battery cell 100 be executed. The house 102 make up with the cap 108 and the pressure sensor 110 a housing of the electrochemical storage 100 ,

Die Hausung 102 bildet die für galvanische Zellen häufig verwendete flache Quaderform und umschließt ein galvanisches Element 112, beispielsweise in Form eines Zellwickels, des elektrochemischen Speichers 100. Der flexibel verformbare Abschnitt 104 bildet einen Teil einer Wand einer Hauptseite 114 der Hausung 102. Unter der Hauptseite 114 ist eine der zwei Seiten des die Hausung 102 repräsentierenden Quaders mit den größeren Abmessungen gegenüber den übrigen Seiten zu verstehen. The house 102 forms the flat parallelepiped shape frequently used for galvanic cells and encloses a galvanic element 112 , for example in the form of a cell coil, of the electrochemical storage 100 , The flexibly deformable section 104 forms part of a wall of a home page 114 the house 102 , Under the main page 114 is one of the two sides of the house 102 represent representative cuboid with the larger dimensions compared to the other pages.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der flexibel verformbare Abschnitt 104 als eine elastische Membran ausgebildet. Der flexibel verformbare Abschnitt 104 kann ansprechend auf Druckkräfte 116, die auf den flexibel verformbaren Abschnitt 104 einwirken, orthogonal zur Erstreckungsebene des flexibel verformbaren Abschnitts 104 ausgewölbt werden – in der Darstellung von 1 nach oben und unten. Bei der in 1 gezeigten beispielhaften Batteriezelle 100 ist der flexibel verformbare Abschnitt 104 mittels einer Schweißverbindung 118 mit einem an den flexibel verformbaren Abschnitt 104 angrenzenden Hausungsrandbereich 120 der Hausung 102 verbunden.At the in 1 The embodiment shown is the flexible deformable section 104 formed as an elastic membrane. The flexibly deformable section 104 can be responsive to pressure forces 116 pointing to the flexibly deformable section 104 act, orthogonal to the plane of extent of the flexibly deformable section 104 be bulged - in the presentation of 1 up and down. At the in 1 shown exemplary battery cell 100 is the flexible deformable section 104 by means of a welded joint 118 with one to the flexibly deformable section 104 adjoining house edge area 120 the house 102 connected.

Die mit dem Fluid 106 gefüllte Kappe 108 ist mit der offenen Seite an einer Außenseite 122 der Hauptseite 114 der Hausung 102 angeordnet. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht ein Durchmesser eines das Fluid 106 aufweisenden Innenbereichs 124 der Kappe 108 einer Breite des flexibel verformbaren Abschnitts 104, und die Kappe 108 ist so an der Außenseite 122 angeordnet, dass sie den flexibel verformbaren Abschnitt 104 vollständig abdeckt. The one with the fluid 106 filled cap 108 is with the open side on an outside 122 the main page 114 the house 102 arranged. At the in 1 In the embodiment shown, a diameter corresponds to the fluid 106 having interior area 124 the cap 108 a width of the flexibly deformable section 104 , and the cap 108 is so on the outside 122 arranged that they have the flexibly deformable section 104 completely covers.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein Querschnitt der Kappe 108 eine symmetrische Trapezform auf, sodass ein der offenen Seite gegenüberliegender Deckel der Kappe 108 eine geringfügig geringere Breite aufweist, als die dem flexibel verformbaren Abschnitt 104 zugewandte offene Seite der Kappe 108. Ferner weist die in 1 gezeigte beispielhafte Kappe 108 einen die offene Seite begrenzenden Kappenrandbereich 126 auf, der in einem Winkel 128 gegenüber dem Innenbereich 124 der Kappe 108 nach außen gebogen ist. Der Winkel 128 beträgt geringfügig mehr als 90°, sodass der Kappenrandbereich 126 parallel zu der Hauptseite 114 der Hausung 102 verläuft und auf ihr aufliegt. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist mit der Schweißverbindung 118 auch der Kappenrandbereich 126 der Kappe 108 an der Hausung 102 fixiert. Alternativ kann der Kappenrandbereich 126 mittels einer weiteren Verbindung an dem Hausungsrandbereich 120 der Hausung 102 befestigt sein.At the in 1 embodiment shown has a cross section of the cap 108 a symmetrical trapezoidal shape, so that one of the open side opposite lid of the cap 108 has a slightly smaller width than that of the flexibly deformable portion 104 facing open side of the cap 108 , Furthermore, the in 1 shown exemplary cap 108 a cap edge area bounding the open side 126 up, at an angle 128 opposite the interior 124 the cap 108 bent outwards. The angle 128 is slightly more than 90 °, so the cap edge area 126 parallel to the main page 114 the house 102 runs and rests on it. At the in 1 embodiment shown is with the welded joint 118 also the cap edge area 126 the cap 108 at the house 102 fixed. Alternatively, the cap edge area 126 by means of another connection to the house edge area 120 the house 102 be attached.

Der Drucksensor 110 ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als ein MEMS-Sensor ausgeführt und in der mit dem Fluid 106 gefüllten Kappe 108 nahe dem Deckel der Kappe 108 mittig angeordnet. Der Drucksensor 110 ist ausgebildet, um eine durch eine Verformung des flexibel verformbaren Abschnitts 104 hervorgerufene Druckänderung innerhalb der Kappe 108 zu erfassen. Eine solche Druckänderung kann beispielsweise durch eine Wölbung der Membran 104 in den Innenbereich 124 der Kappe 108 hinein aufgrund eines erhöhten Gasdrucks innerhalb der Hausung 102 der Batteriezelle 100 hervorgerufen werden. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Fluidvorlage 106 von einem Öl gebildet.The pressure sensor 110 is at the in 1 embodiment executed as a MEMS sensor and in the with the fluid 106 filled cap 108 near the lid of the cap 108 arranged in the middle. The pressure sensor 110 is formed to a by a deformation of the flexible deformable portion 104 caused pressure change within the cap 108 capture. Such a pressure change can, for example, by a curvature of the membrane 104 in the interior 124 the cap 108 into it due to an increased gas pressure within the house 102 the battery cell 100 be caused. At the in 1 the embodiment shown, the fluid template 106 formed by an oil.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Hausung 102, der flexibel verformbare Abschnitt 104 und die Kappe 108 aus Aluminium gebildet. Alternativ kann ein anderes Metall, beispielsweise Stahl, verwendet werden. Gemäß alternativen Ausführungsbeispielen können Hausung 102, flexibel verformbarer Abschnitt 104 und Kappe 108 auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen, beispielsweise kann die Kappe 108 auch aus Kunststoff gebildet sein. In the in 1 embodiment shown are the housings 102 , the flexible deformable section 104 and the cap 108 made of aluminum. Alternatively, another metal, for example steel, may be used. According to alternative embodiments, housings 102 , flexible deformable section 104 and cap 108 also consist of different materials, for example, the cap 108 also be made of plastic.

Bei der Verbindung 118 kann es sich anstelle der in 1 vorgestellten Verschweißung auch um eine andere Form der stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung, beispielsweise um eine Verpressung oder – z. B. bei Verwendung einer Kappe 108 aus Kunststoff – um eine Spritzgussverbindung handeln. At the connection 118 it may be instead of in 1 also presented welding another form of cohesive and / or non-positive and / or positive connection, for example, a compression or - z. B. when using a cap 108 made of plastic - to act by injection molding.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der flexibel verformbare Abschnitt 104 zusammen mit der Kappe 108 eine Sicherheitsberstmembran des elektrochemischen Speichers 100 bilden.According to an embodiment of the invention, the flexibly deformable section 104 together with the cap 108 a safety burst membrane of the electrochemical storage 100 form.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt 1 das hier vorgeschlagene Konzept einer Batteriezelle 100 mit integrierter Gasdrucküberwachung, wobei die Druckmessung über die die Kombination aus der flexiblen, in die Zellwandung 102 eingebrachten, Membran 104, der Ölvorlage mittels des in der Kappe 108 eingeschlossenen Fluids 106 und dem mikromechanischen Drucksensor 110 erfolgt. Einen wichtigen Aspekt bildet hierbei die Einbringung der flexiblen Membran 104 in die Außenwandung 122 der Batteriezelle 100. Die Membran 104 besteht dabei vorteilhafterweise aus dem gleichen Material wie der Rest der Wandung 102, z. B. aus Aluminium. Dadurch ist vorteilhafterweise die Zuverlässigkeit der galvanischen Zelle 100 gegen Medienangriffe über Lebenszeit sichergestellt.According to one embodiment shows 1 the proposed here concept of a battery cell 100 with integrated gas pressure monitoring, whereby the pressure measurement over the the combination of the flexible, into the cell wall 102 introduced, membrane 104 , the oil original by means of in the cap 108 enclosed fluid 106 and the micromechanical pressure sensor 110 he follows. An important aspect here is the introduction of the flexible membrane 104 in the outer wall 122 the battery cell 100 , The membrane 104 consists advantageously of the same material as the rest of the wall 102 , z. B. aluminum. As a result, the reliability of the galvanic cell is advantageously 100 ensured against media attacks over lifetime.

Vorteilhaft ist es daher, an die Membran 104 das Ölvolumen 106 anzuschließen, das die Bewegung der flexiblen Membran 104 auf den mikromechanischen Sensor 110 überträgt in dem Sinne, dass das Öl 106 als verlustfreier Druckübertrager zwischen einem Inneren der Batteriezelle 102, der Membran 104 als Medientrennung und dem Drucksensor 110 wirkt. Eine Steifigkeit der Membran 104 ist dabei so niedrig ausgelegt, dass eine Änderung des Ölvolumens 106 durch Temperaturschwankungen und/oder Störkräfte zu keiner nennenswerten Signalstörung am Drucksensor 110 führt.It is therefore advantageous to the membrane 104 the oil volume 106 connect that the movement of the flexible membrane 104 on the micromechanical sensor 110 transfers in the sense that the oil 106 as a lossless pressure transmitter between an interior of the battery cell 102 , the membrane 104 as media separation and the pressure sensor 110 acts. A stiffness of the membrane 104 is designed so low that a change in the volume of oil 106 due to temperature fluctuations and / or disturbing forces no significant signal disturbance at the pressure sensor 110 leads.

Der anhand der 1 gezeigte, hierin vorgeschlagene Aufbau einer Batteriezelle 100 mit Sensor 110 zur Messung eines Druckes innerhalb einer Batteriezelle 100 eignet sich insbesondere für prismatische Primär- oder Sekundärzellen mit beliebiger Chemie, welche über eine starre Zellhausung 102 aus beispielsweise Stahl oder Aluminium verfügen.The basis of the 1 shown herein proposed construction of a battery cell 100 with sensor 110 for measuring a pressure within a battery cell 100 is particularly suitable for prismatic primary or secondary cells with arbitrary chemistry, which via a rigid cell housing 102 made of, for example, steel or aluminum.

Die für die Zellwandung 102, die Membran 104 und/oder die Kappe 108 verwendeten Materialien können gemäß Ausführungsbeispielen gleich oder unterschiedlich sein. Bevorzugte Materialien sind Stahl, Aluminium und für die Kappe auch Kunststoff. Der Verbindung von Membran 104, Zellwandung 102 und Kappe 108 kann über Schweißen, Verpressen, Spritzgießen (bei Verwendung einer Kunststoffkappe) oder andere Verbindungsmethoden erfolgen. The for the cell wall 102 , the membrane 104 and / or the cap 108 Materials used may be the same or different according to embodiments. Preferred materials are steel, aluminum and plastic for the cap. The connection of membrane 104 , Cell wall 102 and cap 108 can be done by welding, pressing, injection molding (using a plastic cap) or other connection methods.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 200 zum Herstellen eines Gehäuses für einen elektrochemischen Speicher. Das Verfahren 200 kann zum Herstellen des Gehäuses des in 1 vorgestellten elektrochemischen Speichers ausgeführt werden. 2 shows a flowchart of an embodiment of a method 200 for manufacturing a housing for an electrochemical storage. The procedure 200 can be used to make the case of in 1 featured electrochemical storage are running.

In einem Schritt des Bereitstellens 202 wird eine Hausung mit einem flexibel verformbaren Abschnitt bereitgestellt. Die Hausung ist zum Bevorraten eines galvanischen Elements des elektrochemischen Speichers ausgebildet. In dem Schritt des Bereitstellens 202 kann die Hausung bereits mit dem galvanischen Element bereitgestellt werden. Alternativ kann das galvanische Element in einem späteren Abschnitt des Verfahrens 200 in die Hausung eingebracht werden. Somit ist das Verfahren 200 auch zum Herstellen des elektrochemischen Speichers geeignet.In a step of providing 202 a house with a flexible deformable section is provided. The house is designed to store a galvanic element of the electrochemical storage. In the step of providing 202 the house can already be provided with the galvanic element. Alternatively, the galvanic element may be used in a later section of the process 200 be brought into the house. Thus, the procedure 200 also suitable for producing the electrochemical storage.

In einem weiteren Schritt des Bereitstellens 204 wird eine Kappe bereitgestellt, in der sich ein einer Fluidvorlage nachgeordneter Drucksensor zum Erfassen eines Gasdrucks des elektrochemischen Speichers befindet. In einem Schritt des Anordnens 206 wird die Kappe so an eine Außenseite 122 der Hausung angeordnet und befestigt, dass die Kappe den flexibel verformbaren Abschnitt abdeckt. In einem folgenden Schritt des Verbindens 208 wird die Kappe stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Hausung verbunden.In a further step of providing 204 a cap is provided in which a downstream of a fluid pressure sensor for detecting a gas pressure of the electrochemical storage is located. In a step of arranging 206 The cap is so on an outside 122 arranged the house and attached that the cap covers the flexible deformable section. In a subsequent step of joining 208 the cap is materially and / or non-positively and / or positively connected to the house.

Wird bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 200 die Hausung nicht als Halbzeug mit bereits vorhandener flexibel verformbarer Schicht zur Bildung des flexibel verformbaren Abschnitts verwendet, kann das Verfahren 200 einen dem Schritt des Bereitstellens 202 vorausgehenden Schritt des Verschließens 210 aufweisen. In dem Schritt des Verschließens 210 wird eine Öffnung eines starren Behälters mit der flexibel verformbaren Schicht fluiddicht verschlossen, um die Hausung zu bilden.Is in one embodiment of the method 200 If the house is not used as a semi-finished product with an already existing flexibly deformable layer for forming the flexibly deformable section, the method can be used 200 a step of providing 202 preliminary step of closing 210 exhibit. In the step of closing 210 For example, an opening of a rigid container with the flexibly deformable layer is fluid-tightly sealed to form the lining.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims (11)

Gehäuse für einen elektrochemischen Speicher (100) mit folgenden Merkmalen: einer Hausung (102), die einen flexibel verformbaren Abschnitt (104) aufweist; einer mit einem Fluid (106) gefüllten Kappe (108), die an einer Außenseite (122) der Hausung (102) angeordnet ist und den flexibel verformbaren Abschnitt (104) abdeckt; und einem Drucksensor (110), der innerhalb der Kappe (108) angeordnet ist, wobei der Drucksensor (110) ausgebildet ist, um eine durch eine Verformung des flexibel verformbaren Abschnitts (104) hervorgerufene Druckänderung innerhalb der Kappe (108) zu erfassen.Housing for an electrochemical storage ( 100 ) with the following characteristics: 102 ), which has a flexibly deformable section ( 104 ) having; one with a fluid ( 106 ) filled cap ( 108 ), which are on an outside ( 122 ) of the house ( 102 ) is arranged and the flexibly deformable section ( 104 ) covers; and a pressure sensor ( 110 ) inside the cap ( 108 ), wherein the pressure sensor ( 110 ) is formed to a by a deformation of the flexibly deformable portion ( 104 ) caused pressure change within the cap ( 108 ) capture. Gehäuse gemäß Anspruch 1, bei dem das Fluid (106) ein Öl ist.Housing according to claim 1, wherein the fluid ( 106 ) is an oil. Gehäuse gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Hausung (102) und/oder der flexibel verformbare Abschnitt (104) und/oder die Kappe (108) aus einem Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, gebildet sind. Housing according to one of the preceding claims, in which the house ( 102 ) and / or the flexibly deformable section ( 104 ) and / or the cap ( 108 ) are formed of a metal, in particular of steel or aluminum. Gehäuse gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Kappe (108) einstückig mit der Hausung (102) gebildet ist.Housing according to one of the preceding claims, in which the cap ( 108 ) in one piece with the house ( 102 ) is formed. Gehäuse gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Kappe (108) aus einem Kunststoff gebildet ist.Housing according to one of the preceding claims, in which the cap ( 108 ) is formed of a plastic. Gehäuse gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem ein Kappenrandbereich (126) der Kappe (108) mit einem an den flexibel verformbaren Abschnitt (104) angrenzenden Hausungsrandbereich (120) der Hausung (102) verbunden ist. Housing according to one of the preceding claims, in which a cap edge area ( 126 ) of the cap ( 108 ) with a to the flexibly deformable section ( 104 ) adjacent edge of the house ( 120 ) of the house ( 102 ) connected is. Gehäuse gemäß Anspruch 6, bei dem der Kappenrandbereich (126) in einem Winkel (128) gegenüber einer einen Innenbereich (124) der Kappe (108) umschließenden Seitenwand der Kappe (108) abgewinkelt ist.Housing according to Claim 6, in which the cap edge region ( 126 ) at an angle ( 128 ) in relation to an interior area ( 124 ) of the cap ( 108 ) enclosing side wall of the cap ( 108 ) is angled. Gehäuse gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der flexibel verformbare Abschnitt (104) zusammen mit der Kappe (108) eine Sicherheitsberstmembran für den elektrochemischen Speicher (100) bildet.Housing according to one of the preceding claims, in which the flexibly deformable section ( 104 ) together with the cap ( 108 ) a safety burst membrane for the electrochemical storage ( 100 ). Elektrochemischer Speicher (100) mit folgenden Merkmalen: einem Gehäuse gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; und einem galvanischen Element (112), das in der Hausung (102) des Gehäuses angeordnet ist.Electrochemical storage ( 100 ) comprising: a housing according to one of the preceding claims; and a galvanic element ( 112 ), in the house ( 102 ) of the housing is arranged. Verfahren (200) zum Herstellen eines Gehäuses für einen elektrochemischen Speicher (100), wobei das Verfahren (200) die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen (202) einer Hausung (102), wobei die Hausung (102) einen flexibel verformbaren Abschnitt (104) aufweist; Bereitstellen (204) einer mit einem Fluid (106) gefüllten Kappe (108) mit einem innerhalb der Kappe (108) angeordneten Drucksensor (110); und Anordnen (206) der Kappe (108) an eine Außenseite (122) der Hausung (102), wobei die Kappe (108) den flexibel verformbaren Abschnitt (104) abdeckt.Procedure ( 200 ) for producing a housing for an electrochemical store ( 100 ), the process ( 200 ) comprises the following steps: providing ( 202 ) of a house ( 102 ), the housekeeping ( 102 ) a flexibly deformable section ( 104 ) having; Provide ( 204 ) one with a fluid ( 106 ) filled cap ( 108 ) with one inside the cap ( 108 ) arranged pressure sensor ( 110 ); and arranging ( 206 ) of the cap ( 108 ) to an outside ( 122 ) of the house ( 102 ), the cap ( 108 ) the flexibly deformable section ( 104 ) covers. Verfahren (200) gemäß Anspruch 10, mit einem Schritt des stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindens (208) der Kappe (108) mit einem an den flexibel verformbaren Abschnitt (104) angrenzenden Hausungsrandbereich (120) der Hausung (102).Procedure ( 200 ) according to claim 10, with a step of cohesive and / or non-positive and / or positive connection ( 208 ) of the cap ( 108 ) with a to the flexibly deformable section ( 104 ) adjacent edge of the house ( 120 ) of the house ( 102 ).
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