DE102015211656A1

DE102015211656A1 - Batteriezelle mit elektrisch isolierender Folie mit Konturierung

Info

Publication number: DE102015211656A1
Application number: DE102015211656.5A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Lange; Georg Kaemmler; Felix Streckenbach; Dirk Liepold
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2016-06-16
Also published as: WO2016091851A1; CN107004788B; CN107004788A

Abstract

Es wird eine Batteriezelle (10), insbesondere eine Lithiumionen-Batteriezelle, mit einem positiven und einem negativen Terminal (5a, 5b), mit einem Gehäuse, umfassend eine Bodenfläche (8), mindestens vier Seitenflächen (7a, 7b), insbesondere zwei kurze Seitenflächen (7a) und zwei lange Seitenflächen (7b), und einer Deckelfläche (9) sowie mit einem Sicherheitsventil (3) beschrieben, wobei die Batteriezelle (10) auf mindestens einer Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) eine insbesondere einschichtige elektrisch isolierende Folie (1) umfasst, welche zumindest bereichsweise eine Konturierung mit wiederkehrendem Muster aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batteriezelle mit einer elektrisch isolierenden Folie mit Konturierung, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung derselben 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, wie Windkraftanlagen, in Kraftfahrzeugen, die als Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeuge ausgelegt sind, wie auch bei Elektronikgeräten neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bzgl. Zuverlässigkeit, Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden. Aufgrund ihrer großen Energiedichte werden insbesondere Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicher für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge verwendet.
Zur Vermeidung von Kurzschlüssen werden Batteriezellen derzeit beispielsweise durch Lackieren, Verpacken in Schrumpfschläuchen, Einbringen von isolierenden Platzhaltern oder Aufkleben von Isolierfolien isoliert.
In der DE 102012214964 A1 ist eine Batteriezelle mit einer an einer Außenseite der Batteriezelle anhaftenden, elektrisch isolierenden, mehrschichtigen Isolationsschicht beschrieben. Die Isolationsschicht umfasst hierbei eine Schicht, welche beispielsweise Fasern umfasst, die durch ihre Rauigkeit ein Verrutschen von nebeneinander angeordneten Batteriezellen erschwert.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithiumionen-Batteriezelle, mit einem positiven und einem negativen Terminal, mit einem Gehäuse, umfassend eine Bodenfläche, mindestens vier Seitenflächen, insbesondere zwei kurze Seitenflächen und zwei lange Seitenflächen, und einer Deckelfläche sowie mit einem Sicherheitsventil, mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche bereitgestellt, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Die Batteriezelle umfasst auf mindestens einer Außenfläche des Gehäuses eine insbesondere einschichtige elektrisch isolierende Folie, welche zumindest bereichsweise eine Konturierung mit wiederkehrendem Muster aufweist. Vorteilhaft neben den elektrisch isolierenden Eigenschaften der elektrisch isolierenden Folie mit Konturierung ist, dass beim Zusammenbau solcher erfindungsgemäßer Batteriezellen beispielsweise zu einem Batteriemodul, die Batteriezellen durch die Konturierung der elektrisch isolierenden Folien nicht verrutschen, da sich die elektrisch isolierenden Folien durch die Konturierung ineinander verzahnen, wodurch ein erhöhter Reibschluss erfolgt. Insbesondere vorteilhaft hierbei ist es, wenn die elektrisch isolierende Folie eine Konturierung mit wiederkehrendem Muster, und somit eine definierte Strukturierung aufweist, da die Verzahnung der Konturierungen beispielsweise zweier Batteriezellen so gleichmäßig über die gesamte Berührungsfläche erfolgt und keine Bereiche mit unterschiedlich starker Verzahnung, und somit unterschiedlich starkem gegenseitigem Halt, auftreten. Das wiederkehrende Muster der elektrisch isolierenden Folien benachbarter Batteriezellen ist vorzugsweise dasselbe oder ist alternativ voneinander abweichend ausgeführt. Aufgrund von Lade- und Entladevorgängen dehnen sich aktive Komponenten der Batteriezelle und somit auch die Batteriezelle selbst aus. Desweiteren kommt es beispielsweise zu einem altersbedingten Druckanstieg in der Batteriezelle und dadurch ebenfalls zu einer Ausdehnung derselben. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass durch die Konturierung der elektrisch isolierenden Folie mit wiederkehrendem Muster eine deutlich bessere Druckverteilung zwischen den Batteriezellen erfolgt im Vergleich zu Batteriezellen mit elektrisch isolierenden Folien ohne Konturierung mit wiederkehrendem Muster. Zudem ist auch eine gleichmäßige Wärmeverteilung zwischen den Batteriezellen über die elektrisch isolierenden Folien mit wiederkehrendem Muster gewährleistet. Dadurch, dass der in jeder einzelnen Batteriezelle vorherrschende Druck und die Temperatur gleichmäßig auf die Batteriezellen beispielsweise eines Batteriemoduls verteilt werden, wird die Lebensdauer der Batteriezellen beispielsweise verlängert und die Sicherheit der Batteriezellen erhöht. Weiterhin vorteilhaft ist es, dass die elektrisch isolierende Folie mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster kostengünstig hergestellt werden kann, da die Konturierung direkt in die Folie eingebracht wird und somit keine zusätzlichen Materialien zur Erzeugung der Konturierung in die Folie eingebracht oder auf die Folie aufgebracht werden müssen. Außerdem ist es besonders vorteilhaft, dass eine elektrisch isolierende Folie mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster eine erhöhte mechanische Robustheit aufweist im Vergleich zu elektrisch isolierenden Folien ohne Konturierung mit wiederkehrendem Muster.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Batteriezelle ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn die Konturierung mit wiederkehrendem Muster durch Ultraschall bzw. Ultraschallprägen erzeugt wird. Hierbei kann die Konturierung flexibel gestaltet werden, beispielsweise mittels einer rotierenden Sonotrode. Vorteilhaft hierbei sind kurze Zykluszeiten, eine einfache Handhabung und eine hohe Wirtschaftlichkeit sowie der Erhalt von Konturierungen mit guter Qualität. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform wird die Konturierung vorteilhaft mittels Heißprägen erzeugt. Heißprägeverfahren sind kostengünstig, einfach zu handhaben und zudem sehr flexibel.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die elektrisch isolierende Folie der Batteriezelle eine Konturierung mit wiederkehrendem Muster eine zylinder-, kegel- oder rautenförmige Struktur aufweist. Diese Muster sind beispielsweise in mehrere Raumrichtungen orientiert, wodurch eine gute Haftung benachbarter Batteriezellen mit entsprechenden Folien und zudem eine effiziente Druckverteilung zwischen den Batteriezellen gewährleistet ist. Zylinder-, kegel- und rautenförmige Muster laufen immer wieder an Knotenpunkten zusammen, wodurch die elektrisch isolierende Folie sehr stabil und gleichzeitig flexibel ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die elektrisch isolierende Folie ein Thermoplast, insbesondere ein Polyamid, Polyethylentherephthalat, Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol. Thermoplaste sind Polymere, welche bei einer Hitzeeinwirkung verformbar sind. Vorteilhaft hierbei ist, dass diese kostengünstig, gut schweißbar und gut recycelbar sind. Polyamide sind beispielsweise reißfest, langlebig und wenig empfindlich. Zudem weisen sie eine hohe Elastizität auf und haben ein geringes Gewicht. Polyethylentherephthalate weisen eine hohe Bruchfestigkeit und Temperaturstabilität auf. Polyethylen und Polypropylen hingegen sind gleichzeitig robust und flexibel und weisen eine hohe mechanische und chemische Stabilität auf. Polystyrol weist desweiteren eine hohe Druckfestigkeit, eine gute Stoßdämpfung und ein geringes Gewicht auf und ist feuchteunempfindlich. Desweiteren ist es in einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform vorteilhaft, wenn die elektrisch isolierende Folie einen Duroplasten umfasst, insbesondere einen Polyester, ein Formaldehydharz, ein Epoxidharz oder ein Polyurethan. Duroplaste sind sehr hitze- und kälte- sowie formbeständig. Zudem sind sie gegen viele Chemikalien resistent sowie auch gegen Säure und nur schwer brennbar. Polyester sind reißfest und dehnen sich nur wenig weshalb sie sehr formbeständig sind. Epoxidharze haben gute Hafteigenschaften und eine hohe mechanische Festigkeit. Polyurethane weisen gute Dämpfungswerte und eine hohe mechanische Festigkeit auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die elektrisch isolierende Folie mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster eine Schrumpffolie. Eine Schrumpffolie schmiegt sich dicht an die Batteriezelle an und umschließt diese konturnah, sodass keine Feuchtigkeit an die Batteriezelle gelangen kann. Desweiteren sind Schrumpffolien widerstandsfähig und kostengünstig. In einer alternativen oder zusätzlichen vorteilhaften Ausführungsform ist die elektrisch isolierende Folie mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster eine Klebefolie. Eine Klebefolie ist kostengünstig und flexibel. Desweiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn die Klebefolie eine durch Wärme aktivierbare Klebefolie ist. So kann die Folie zunächst platziert werden und die Klebeeigenschaft wird anschließend durch Wärme aktiviert, sodass sie sich konturnah an die Batteriezelle bzw. an die zumindest eine Außenfläche der Batteriezelle anheftet.
In einer Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die elektrisch isolierende Folie alle Seitenflächen des Gehäuses zumindest teilweise umhüllt, da so eine umfassende Isolierung der Batteriezelle gewährleitet ist, sodass keine Feuchtigkeit zwischen die elektrisch isolierende Folie und die Batteriezelle eindringen kann. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die elektrisch isolierende Folie alle Seitenflächen und die Bodenfläche des Gehäuses zumindest teilweise umhüllt, da so von der Bodenfläche her keine Feuchtigkeit zwischen die elektrisch isolierende Folie und die Batteriezelle und somit gegebenenfalls in die Batteriezelle eindringen kann und die Batteriezelle beispielsweise gegenüber weiteren Batteriezellen elektrisch isoliert ist. In einer alternativen Ausführungsform umhüllt die elektrisch isolierende Folie alle Flächen des Gehäuses zumindest teilweise, da so die Seitenflächen, an welche gegebenenfalls weitere Batteriezellen angereiht werden gegenüber diesen isoliert sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bedeckt die elektrisch isolierende Folie das Sicherheitsventil zumindest teilweise, wodurch dieses vor Beschädigungen und die Batteriezelle somit vor einer Austrocknung durch die Beschädigung besser geschützt ist im Vergleich zu einem Sicherheitsventil ohne eine dieses überspannende elektrisch isolierende Folie. Somit wird beispielsweise die Lebensdauer der Batteriezelle verlängert und die Batteriezelle ist beispielsweise auch bei der Montage besser vor Beschädigungen geschützt. Desweiteren vorteilhaft hierbei ist, dass das Sicherheitsventil so eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit aufweist. Die Sicherheit der Batteriezelle wird dadurch nicht beeinträchtigt. Im Fall einer Entgasung des Sicherheitsventils lässt das heiße austretende Gas die das Sicherheitsventil bedeckende elektrisch isolierende Folie schmelzen, sodass das Gas ungehindert austreten kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Batteriezelle ein schachtelförmiges Formteil auf, beispielswiese ein Spritzgussteil, welches mit der elektrisch isolierenden Folie verbunden ist. Das schachtelförmige Formteil wird beispielsweise über zumindest eine Seitenfläche des Gehäuses der Batteriezelle übergestülpt, insbesondere über eine Deckelfläche und/oder über eine Bodenfläche. Das schachtelförmige Formteil isoliert dann die entsprechende Außenfläche des Gehäuses sowie auch die an diese angrenzenden Außenflächen teilweise. Über die Seitenflächen des Gehäuses wird dann beispielsweise eine elektrisch isolierende Folie mit Konturierung angebracht, sodass die elektrisch isolierende Folie das schachtelförmige Formteil beispielsweise teilweise überlappt. Ein entsprechendes schachtelförmiges Formteil bietet den Vorteil, dass es mechanisch sehr belastbar ist und die Batteriezelle gleichzeitig elektrisch isoliert. Desweiteren bildet das schachtelförmige Formteil einen Spritzwasserschutz, sodass Spritzwasser nicht an die Oberfläche der Batteriezelle gelangen kann. Ist das schachtelförmige Formteil als Formteil für eine Deckelfläche der Batteriezelle ausgeführt, so weist das Formteil beispielsweise gleichförmige Aussparungen zur Durchführung von Batterieterminals auf. Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass so auch Batteriezellen mit sich leicht voneinander unterscheidenden Terminalgeometrien, beispielsweise aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Herstellung, keine Gefahr hinsichtlich Kriechstrecken darstellen. Kriechstrecken sind die kürzesten Verbindungen entlang der Oberfläche der Batteriezelle auf denen messbare Ströme, ausgehend von einem Batterieterminal, auftreten können, wenn eine Spannung an die Batteriezelle angelegt wird. Sie können zu Kurzschlüssen der Batteriezelle führen. Auch Ströme von der Batteriezelle zu einer benachbarten Batteriezelle, die über Luftstrecken zu einem Lichtbogen und so zu einem Kurzschluss zwischen den Batteriezellen führen können, werden durch ein entsprechendes schachtelförmiges Formteil unterbunden. Das schachtelförmige Formteil, welches die Bodenfläche der Batteriezelle bedeckt, ist beispielsweise aus einem thermisch gut leitenden Kunststoff hergestellt, der gleichzeitig auch elektrisch isolierend ist. So wird eine verbesserte Abfuhr der in der Batteriezelle während des elektrischen Betriebs entstehenden Wärme erzielt, wodurch die Batteriezelle in einem thermisch optimalen Bereich gehalten werden kann. Hierdurch wird beispielsweise ein schnelleres Altern der Batteriezelle vermieden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das schachtelförmige Formteil einen Thermoplasten, insbesondere ein Polyamid, Polyethylentherephthalat, Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol und/oder einen Duroplasten, insbesondere einen Polyester, ein Formaldehydharz, ein Epoxidharz oder ein Polyurethan, deren vorteilhafte Eigenschaften bereits vorstehend genannt sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das schachtelförmige Formteil zumindest eine Einbuchtung und eine Auswölbung auf, wobei die Einbuchtung und die Auswölbung derart ausgestaltet sind, dass sie eine zueinander komplementäre Form aufweisen. Vorteilhaft hierbei ist, dass auf diese Weise eine Auswölbung der Batteriezelle in eine Einbuchtung einer benachbarten Batteriezelle passt und, dass eine Einbuchtung der Batteriezelle von einer Auswölbung einer benachbarten Batteriezelle ausfüllbar ist, sodass die Batteriezellen nicht gegeneinander verrutschen können sondern zusammengehalten werden. Auf diese Weise ist eine definierte Postionierung der Batteriezellen zueinander möglich. Es ist auch denkbar, dass die Auswölbungen in die Einbuchtungen mittels einer Rastfunktion einrasten können. Desweiteren vorteilhaft hierbei ist, dass die Batteriezellen nur in einer gewünschten Orientierung positionierbar sind, beispielsweise kann an ein positives Terminal einer Batteriezelle nur in räumliche Nähe eines negativen Terminals gebracht werden, nicht aber in räumliche Nähe eines weiteren positiven Terminals. Hierdurch werden gegebenenfalls Kurzschlüsse vermieden, wodurch die Sicherheit der Batteriezelle erhöht wird.
Desweiteren ist ein Verfahren zur zumindest teilweisen Aufbringung einer elektrisch isolierenden Folie mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster auf zumindest eine Außenfläche eines Gehäuses einer Batteriezelle vorteilhaft, wobei das Verfahren nachfolgende Schritte beinhaltet:

a) das Bereitstellen der Batteriezelle und der elektrisch isolierenden Folie und
b) das zumindest teilweise Aufbringen der elektrisch isolierenden Folie auf die zumindest eine Außenfläche des Gehäuses der Batteriezelle

In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens wird die Batteriezelle beispielsweise auf einen Folienstreifen der elektrisch isolierenden Folie aufgesetzt. Die elektrisch isolierende Folie wird in Verfahrensschritt b) beispielsweise zumindest bereichsweise auf die Seitenflächen und auf die Deckelfläche des Gehäuses der Batteriezelle aufgelegt und beispielsweise mittels Schweißen stoffschlüssig miteinander verbunden. Besonders bevorzugt ist das Schweißen hierbei ein Ultraschallschweißen oder ein thermisches Schweißen.
Besonders vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass es sehr flexibel hinsichtlich der Form der Folienbereiche und der Schweißstellen ist, sodass die elektrisch isolierende Folie beliebig hinsichtlich der ganzheitlichen oder teilweisen Bedeckung der Batteriezelle und hinsichtlich der Stellen, an welchen die Folienbereiche stoffschlüssig miteinander verbunden werden, variierbar ist. Desweiteren zeichnet sich das Verfahren durch niedrige Kosten und kurze Prozesszeiten aus. Vorteilhaft beim Ultraschallschweißen ist, dass das Schweißverfahren sowie die Qualität der Schweißung bzw. der Siegelung anhand von Schweißparametern wie beispielsweise der Frequenz, der Amplitude oder dem Energieeintrag überwacht werden kann. Weiterhin vorteilhaft ist, dass die Schweißzeit bzw. die Siegelzeit insbesondere bei dicken Folienmaterialien geringer ist im Vergleich zu alternativen Schweißverfahren wie beispielsweise dem thermischen Schweißen bzw. Siegeln. Die Schweißzeiten bzw. Siegelzeiten beim Ultraschallschweißverfahren liegen beispielsweise bei 100–300 Millisekunden. Zudem vorteilhaft ist, dass es sich hier um einen kalten Prozess handelt, bei dem sowohl das Werkzeug als auch das Werkstück nicht erwärmt werden. Es erwärmt sich lediglich die Kontaktfläche zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück lokal. Hierdurch ist beispielsweise die Warmnahtfestigkeit merklich höher im Vergleich zu anderen Verbindungsverfahren, sodass die Schweißnaht beispielsweise zu einem früheren Zeitpunkt belastet werden kann ohne sich wieder zu lösen. Vorteilhaft beim thermischen Schweißen ist, dass die Anlagentechnik preiswerter ist im Vergleich zu der Anlagentechnik alternativer Schweißverfahren, wie beispielsweise dem Ultraschallschweißen. Dies gilt beispielsweise sowohl für die direkten Schweißwerkzeuge, als auch für die benötigte Peripherie.
In einer zweiten alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird in einem auf Verfahrensschritt a) nachfolgenden Verfahrensschritt a´) auf zumindest eine Außenfläche des Gehäuses, beispielsweise auf die Deckelfläche und/oder auf die Bodenfläche der Batteriezelle ein schachtelförmiges Formteil aufgebracht, welches die jeweilige Außenfläche des Gehäuses und beispielsweise die an diese angrenzenden Außenflächen des Gehäuses der Batteriezelle beispielsweise teilweise bedeckt. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt b) beispielsweise eine elektrisch isolierende Folie mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster, beispielsweise eine Schrumpffolie und/oder eine Klebefolie zumindest auf die Seitenflächen des Gehäuses der Batteriezelle aufgebracht, insbesondere so, dass die elektrisch isolierende Folie das schachtelförmige Formteil bereichsweise überlappt. Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass es schnell, einfach zu handhaben und kostengünstig ist.
In einer dritten alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist es besonders vorteilhaft, wenn die elektrisch isolierende Folie durch einen Spannrahmen aufgespannt ist und der Spannrahmen anschließend in Verfahrensschritt b) zumindest über die zu isolierende Außenfläche des Gehäuses der Batteriezelle übergezogen wird. Wird die elektrisch isolierende Folie beispielsweise auf alle Seitenflächen sowie auf die Bodenfläche des Gehäuses einer Batteriezelle aufgebracht, so wird der mit der elektrisch isolierenden Folie bespannte Spannrahmen über die Batteriezelle übergezogen und die elektrisch isolierende Folie beispielsweise an den Kanten der Seitenflächen zur Deckelfläche hin abgetrennt. Vorteilhaft hierbei ist, dass wenige Werkzeuge zur Aufbringung der elektrisch isolierenden Folie benötigt werden und die Batteriezelle selbst als eine Art Werkzeug dient, wodurch weitere Werkzeugkosten entfallen. Desweiteren vorteilhaft bei diesem Verfahren sind kurze Prozesszeiten und eine einfache Handhabung sowie niedrige Kosten.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die elektrisch isolierende Folie mittels Aufschrumpfen und/oder Aufkleben auf die zumindest eine Außenfläche des Gehäuses der Batteriezelle aufgebracht, vorteilhaft zumindest auf die Bodenfläche und die Seitenflächen des Gehäuses der Batteriezelle. Ein solches Verfahren ist einfach, schnell und kostengünstig.
Desweiteren ist es in einer Ausführungsform vorteilhaft, während und/oder nach dem Anbringen der elektrisch isolierenden Folie auf die zumindest eine Außenfläche des Gehäuses der Batteriezelle ein Vakuum anzulegen oder Luft zwischen der Außenfläche des Gehäuses der Batteriezelle und der elektrisch isolierenden Folie mit Konturierung abzusaugen, sodass beispielsweise ein Vakuum entsteht. Hierdurch schmiegt sich die elektrisch isolierende Folie mit Konturierung konturnah an die Batteriezelle an. Vorteilhaft hierbei ist eine sehr gute, gasdichte Isolierung der Batteriezelle.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einer elektrisch isolierenden Folie mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster,
2: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch die erfindungsgemäße Batteriezelle mit elektrisch isolierender Folie mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster gemäß 1 entlang einer Schnittlinie A-A´,
3: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einer elektrisch isolierenden Folie mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster und zwei schachtelförmigen Formteilen,
4: eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines schachtelförmigen Formteils einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit Einbuchtungen und Auswölbungen,
5: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch zwei schachtelförmige Formteile gemäß 3, die über deren Einbuchtungen und Auswölbungen miteinander verbunden sind,
6a: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer dritten Ausführungsform in einem Schritt a),
6b: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer dritten Ausführungsform in einem zweiten Schritt b),
6c: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer dritten Ausführungsform in einem weiteren Schritt,
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 10 mit einem positiven Terminal 5a und einem negativen Terminal 5b dargestellt. Die Batteriezelle 10 weist ein Gehäuse mit einer Deckelfläche 9, einer in 1 nicht sichtbaren Bodenfläche und vier Seitenflächen 7a, 7b auf, wobei zwei der Seitenflächen 7a, 7b kurze Seitenflächen 7a und zwei der Seitenflächen 7a, 7b lange Seitenflächen 7b sind. Auf die Seitenflächen 7a, 7b ist beispielsweise vollflächig und auf die Deckelfläche 9 ist beispielsweise teilweise eine elektrisch isolierende Folie 1 mit Konturierung aufgebracht, wobei die Konturierung ein wiederkehrendes Muster aufweist. Die elektrisch isolierende Folie 1 bedeckt ein Sicherheitsventil 3 der Batteriezelle 10. Die beiden Terminals 5a, 5b sind beispielsweise nicht von der elektrisch isolierenden Folie 1 bedeckt. Das wiederkehrende Muster der Konturierung der elektrisch isolierenden Folie 1 ist beispielsweise ein kreis- oder rautenförmiges Muster, ein aus nebeneinander liegenden Dreiecken gebildetes Muster oder ein zylinder- oder kegelförmiges Muster. Desweiteren sind die wiederkehrenden Muster der Konturierung der elektrisch isolierenden Folie 1 benachbarter Batteriezellen 10 beispielsweise nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip ausgeführt, sodass Erhebungen der ersten elektrisch isolierenden Folie 1 in Vertiefungen der zweiten elektrisch isolierenden Folie 1 greifen und umgekehrt. Die Konturierung ist beispielsweise durch Ultraschallprägen oder durch Heißprägen erzeugt. Die elektrisch isolierende Folie 1 umfasst beispielsweise einen Thermoplasten, insbesondere ein Polyamid, Polyethylentherephthalat, Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol und/oder einen Duroplasten, insbesondere einen Polyester, ein Formaldehydharz, ein Epoxidharz oder ein Polyurethan.
In 2 ist die Batteriezelle 10 gemäß 1 in einem Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A´ dargestellt. Die elektrisch isolierende Folie 1 mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster umschließt die Bodenfläche 8, die Seitenflächen 7a, 7b und die Deckelfläche 9 des Gehäuses beispielsweise teilweise. Bei der Herstellung werden die Batteriezelle 10 und die elektrisch isolierende Folie 1 in einem ersten Verfahrensschritt a) einer ersten Ausführungsform eines Verfahres zur zumindest teilweisen Aufbringung einer elektrisch isolierenden Folie 1 bereitgestellt. Die Batteriezelle 10 wird in einem Verfahrensschritt b) beispielsweise mittig auf einen beispielsweise rechteckigen oder anders vorgeformten Folienstreifen der elektrisch isolierenden Folie 1 aufgesetzt. Anschließend wird die elektrisch isolierende Folie 1 auf die langen Seitenflächen 7b des Gehäuses der Batteriezelle 10 aufgelegt, sodass der Folienstreifen der elektrisch isolierenden Folie 1 die langen Seitenflächen 7b bedeckt und auf alle an die langen Seitenflächen 7b angrenzenden Außenflächen 7a, 9 übersteht, beispielsweise ausgenommen zu der Bodenfläche 8 hin. Dann werden die Überstände der elektrisch isolierenden Folie 1, welche in Richtung der kurzen Seitenflächen überstehen auf die kurzen Seitenflächen 7a des Gehäuses aufgelegt, sodass sich die Überstände der elektrisch isolierenden Folie 1 beispielsweise mittig auf den kurzen Seitenflächen 7a treffen und stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise durch Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen oder durch thermisches schweißen. Die elektrisch isolierende Folie 1 wird ebenfalls zumindest teilweise auf die Deckelfläche 9 des Gehäuses aufgelegt und beispielsweise mittig stoffschlüssig verbunden, beispielsweise durch Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen oder durch thermisches Schweißen. Dadurch wird ein Abrutschen der elektrisch isolierenden Folie 1 auf den Seitenflächen 7a, 7b verhindert. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise auch das Sicherheitsventil 3 überspannen. In 2 ist der Bereich der elektrisch isolierenden Folie 1 mit Konturierung, welcher stoffschlüssig verbunden wird mit einer durchgehenden Linie dargestellt, der Bereich in welchem die elektrisch isolierende Folie 1 nicht stoffschlüssig verbunden werden muss, da sie bereits flächig dicht vorliegt, ist gestrichelt dargestellt. Vorzugsweise wird, ausgehend von den kurzen Seitenflächen 7a des Gehäuses in einem Eckbereich 19 nicht bis zur Bodenfläche 8 stoffschlüssig verbunden, sondern beispielsweise so, dass die stoffschlüssige Verbindung in der Umbiegung von der kurzen Seitenfläche 7a zu der Bodenfläche 8 des Gehäuses endet. Dadurch wird die elektrisch isolierende Folie 1 stoffschlüssig dicht miteinander verbunden ohne dass sich eine Naht, beispielsweise eine Schweißnaht, auf der Bodenfläche 8 des Gehäuses befindet. Zur Herstellung kann beispielsweise eine Schweißzange mit entsprechender Fräsung verwendet werden. In einer alternativen, nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsform, kann die Deckelfläche 9 des Gehäuses ganzheitlich mit der elektrisch isolierenden Folie 1 mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster bedeckt sein, beispielsweise unter Aussparung der Flächen der Terminals 5a, 5b. Weiterhin alternativ kann die elektrisch isolierende Folie 1 ausschließlich auf die Bodenfläche 8 und die Seitenflächen 7a, 7b des Gehäuses aufgebracht sein. Desweiteren kann die elektrisch isolierende Folie 1 mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster die Bodenfläche 8 und die Seitenflächen 7a, 7b des Gehäuses bedecken sowie umlaufend bereichsweise von den Seitenflächen 7a, 7b auf die Deckelfläche 9 des Gehäuses geklappt bzw. aufgelegt sein.
In 3 ist eine Batteriezelle 10 mit einem positiven Terminal 5a und einem negativen Terminal 5b dargestellt. Die Batteriezelle 10 weist ein Gehäuse mit vier Seitenflächen 7a, 7b, einer Deckelfläche 9 und einer nicht in 3 sichtbaren Bodenfläche 8 auf. An der Deckelfläche 9 und an der Bodenfläche 8 des Gehäuses der Batteriezelle 10 ist je ein schachtelförmiges Formteil 12 angebracht. Das schachtelförmige Formteil 12 der Bodenfläche 8 des Gehäuses bedeckt die Bodenfläche 8 vollflächig sowie je einen Teil der an die Bodenfläche 8 angrenzenden Seitenflächen 7a, 7b des Gehäuses der Batteriezelle 10. Das schachtelförmige Formteil 12 der Deckelfläche 9 des Gehäuses bedeckt die Deckelfläche 9 vollflächig, ausgenommen zweier Ausnehmungen für die Terminals 5a, 5b der Batteriezelle 10 sowie je einen Teil der an die Deckelfläche 9 angrenzenden Seitenflächen 7a, 7b des Gehäuses der Batteriezelle 10. Die Sicherheit der Batteriezelle 10 wird nicht dadurch beeinträchtig, dass das schachtelförmige Formteil 12 keine Aussparung für ein Sicherheitsventil 3 aufweist. Das schachtelförmige Formteil 12 wird derart ausgeführt, dass es bei einer Entgasung schmilzt, sodass das Gas problemlos entweichen kann. Alternativ ist in das schachtelförmige Formteil 12 eine Aussparung auf Höhe des Sicherheitsventils 3 eingebracht. Auf die Seitenflächen 7a, 7b der Batteriezelle 10 ist zumindest teilweise eine elektrisch isolierende Folie 1 mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster aufgebracht, wobei die Konturierung ein wiederkehrendes Muster aufweist. Die elektrisch isolierende Folie 1 ist so auf die Batteriezelle 10 aufgebracht, dass sie die freiliegenden Kanten der schachtelförmigen Formteile 12 bereichsweise überlappt. Das schachtelförmige Formteil 12 ist beispielsweise auf die Bodenfläche 8 und/oder die Deckelfläche 9 des Gehäuses und optional auf den Bereich der Seitenflächen 7a, 7b des Gehäuses, welche von dem schachtelförmigen Formteil 12 bedeckt werden aufgeklebt, beispielsweise mit einem abdichtenden Klebstoff wie beispielsweise Polyurethan, einer Silikonmasse oder einem Epoxidklebstoff. Der abdichtende Klebstoff wird beispielsweise im Inneren des schachtelförmigen Formteils 12, beispielsweise in einem Randbereich aufgespritzt und das schachtelförmige Formteil 12 wird beispielsweise anschließend in einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens in einem Verfahrensschritt a´) auf die Batteriezelle 10 aufgebracht. Nachfolgend wird in einem Verfahrensschritt b) eine elektrisch isolierende Folie 1 auf die Seitenflächen 7a, 7b des Gehäuses der Batteriezelle 10 aufgebracht, beispielsweise durch Aufschrumpfen der elektrisch isolierenden Folie 1 mit Konturierung, sodass die elektrisch isolierende Folie 1 das schachtelförmige Formteil 12 bereichsweise überlappt. Alternativ ist die elektrisch isolierende Folie 1 als Klebefolie ausgeführt, beispielsweise mit Klebeeigenschaften, welche durch Hitze aktivierbar sind. Die Verbindung der elektrisch isolierenden Folie 1 und des schachtelförmigen Formteils 12 erfolgt beispielsweise durch Aufkleben der Klebefolie auf das schachtelförmige Formteil 12 oder durch Druck, welchen eine aufgeschrumpfte Folie ausübt, sodass ein Formschluss erreicht wird, der noch zusätzlich durch Reibungskräfte zwischen der elektrisch isolierenden Folie 1 und dem schachtelförmigen Formteil 12 verstärkt wird. In einer alternativen, nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsform umfasst die Batteriezelle 10 nur ein schachtelförmiges Formteil 12. Das schachtelförmige Formteil 12 umfasst beispielsweise einen Thermoplasten, insbesondere ein Polyamid, Polyethylentherephthalat, Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol und/oder einen Duroplasten, insbesondere einen Polyester, ein Formaldehydharz, ein Epoxidharz oder ein Polyurethan.
In 4 ist ein Querschnitt durch ein schachtelförmiges Formteil 12 gemäß 3 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt, wobei das schachtelförmige Formteil 12 Einbuchtungen 16 und Auswölbungen 17 aufweist. Das schachtelförmige Formteil 12 weist zwei längere und zwei kürzere Seitenflächen auf, wobei die Einbuchtungen 16 und Auswölbungen 17 beispielsweise jeweils auf der längeren Seitenfläche liegen.
In 5 ist ein Querschnitt durch ein erstes schachtelförmiges Formteil 12a und ein zweites schachtelförmiges Formteil 12b gemäß 3 dargestellt. Die schachtelförmigen Formteile 12a, 12b sind jeweils an eine Batteriezelle 10 angebracht und derart miteinander verbunden, dass sie nicht gegeneinander verrutschen können. Eine Auswölbung 17 des ersten schachtelförmigen Formteils 12a greift in eine Einbuchtung 16 des zweiten schachtelförmigen Formteils 12b ein und in eine Einbuchtung 16 des ersten schachtelförmigen Formteils 12a greift eine Auswölbung 17 des zweiten schachtelförmigen Formteils 12b ein. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Batteriezellen 10 nur in einer richtigen Orientierung zusammengesteckt werden können. Die Batteriezellen 10 werden hierbei gegensätzlich hinsichtlich ihrer Polung zusammengesteckt. An ein Terminal 5b einer negativen Elektrode, dessen Position in 5 durch ein Minuszeichen dargestellt ist, wird ein Terminal 5a einer positiven Elektrode, dessen Position in 5 durch ein Pluszeichen dargestellt ist, angereiht.
In den 6a–c ist ein Verfahren in einer dritten Ausführungsform zur Aufbringung einer elektrisch isolierenden Folie 1 mit Konturierung dargestellt.
In 6a ist ein erster Verfahrensschritt a) des Verfahrens dargestellt, in welchem die Bereitstellung der Batteriezelle 10 und der elektrisch isolierenden Folie 1 mit Konturierung, welche ein wiederkehrendes Muster aufweist, erfolgt. Hierbei ist die elektrisch isolierende Folie 1 durch einen Spannrahmen 14 aufgespannt und vorzugsweise erwärmt, sodass deren Formbarkeit verbessert ist. Das Gehäuse der Batteriezelle 10 weist eine Bodenfläche 8, vier Seitenflächen 7a, 7b und eine, in 6a nicht sichtbare Deckelfläche 9 mit zwei Terminals 5a, 5b auf. Die Batteriezelle 10 ist mit der Deckelfläche 9 des Gehäuses bzw. mit den Terminals 5a, 5b auf einem Element 15 angeordnet. An das Element 15 ist beispielsweise eine Vorrichtung zum Anlegen eines Vakuums oder zur Absaugung von Luft gekoppelt.
In 6b ist ein weiterer Verfahrensschritt b) des Verfahrens dargestellt, wobei die elektrisch isolierende Folie auf die Bodenfläche 8 und die vier Seitenflächen 7a, 7b des Gehäuses der Batteriezelle 10 aufgebracht wird. Hierzu wird der Spannrahmen 14 mit der darin aufgespannten elektrisch isolierenden Folie 1 über die Batteriezelle 10 gezogen, sodass der Spannrahmen 14 auf dem Element 15 aufliegt.
In 6c ist ein weiterer optionaler Verfahrensschritt des Verfahrens dargestellt, wobei mittels des Elements 15 ein Vakuum angelegt wird oder Luft angesogen wird, welche sich zwischen der elektrisch isolierenden Folie 1 und der Batteriezelle 10 befindet. Dadurch legt sich die elektrisch isolierende Folie eng um die Batteriezelle 10. Die überstehenden Enden der elektrisch isolierenden Folie 1 werden abgetrennt, beispielsweise mittels eines Lasers und die elektrisch isolierende Folie 1 wird abgekühlt, wobei sie sich beispielsweise verfestigt. Es ist desweiteren denkbar, dass die elektrisch isolierende Folie 1 als Klebefolie ausgestaltet ist.
In allen Ausführungsformen des Verfahrens zur zumindest teilweisen Aufbringung einer elektrisch isolierenden Folie 1 kann während und/oder nach dem Anbringen der elektrisch isolierenden Folie 1 mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster ein Vakuum angelegt werden, bzw. Luft aus dem Zwischenraum zwischen der Batteriezelle 10 und der elektrisch isolierenden Folie 1 mit Konturierung abgesogen werden, sodass insbesondere ein Vakuum entsteht und die elektrisch isolierende Folie 1 mit Konturierung sich eng an die Batteriezelle 10 anlegt.
In allen Ausführungsformen des Verfahrens zur zumindest teilweisen Aufbringung einer elektrisch isolierenden Folie 1 wird die elektrisch isolierende Folie 1 mit Konturierung mit wiederkehrendem Muster beispielsweise vor der Aufbringung auf zumindest eine Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) des Gehäuses der Batteriezelle erwärmt, sodass sie sich besser dehnen und formen lässt. Nach dem Aufbringen der elektrisch isolierenden Folie 1 wird diese wieder abgekühlt, wobei sie sich verhärtet.
Die erfindungsgemäße Batteriezelle 10 mit elektrisch isolierender Folie mit Konturierung 1 mit wiederkehrendem Muster wird beispielsweise mit weiteren Batteriezellen 10 zu einer Batterie zusammengebaut. Diese findet dann beispielsweise in Kraftfahrzeugen, die als Hybrid- oder Elektrofahrzeuge ausgelegt sind, Anwendung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012214964 A1 [0004]

Claims

Batteriezelle (10), insbesondere eine Lithiumionen-Batteriezelle, mit einem positiven und einem negativen Terminal (5a, 5b), mit einem Gehäuse, umfassend eine Bodenfläche (8), mindestens vier Seitenflächen (7a, 7b), insbesondere zwei kurze Seitenflächen (7a) und zwei lange Seitenflächen (7b), und einer Deckelfläche (9) sowie mit einem Sicherheitsventil (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (10) auf mindestens einer Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) eine insbesondere einschichtige elektrisch isolierende Folie (1) umfasst, welche zumindest bereichsweise eine Konturierung mit wiederkehrendem Muster aufweist.
Batteriezelle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturierung mit wiederkehrendem Muster mittels Ultraschall und/oder durch Heißprägen erzeugt ist.
Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturierung mit wiederkehrendem Muster eine zylinder-, kegel- oder rautenförmige Struktur aufweist.
Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Folie (1) einen Thermoplasten, insbesondere ein Polyamid, Polyethylentherephthalat, Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol und/oder einen Duroplasten, insbesondere einen Polyester, ein Formaldehydharz, ein Epoxidharz oder ein Polyurethan umfasst.
Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Folie (1) eine Schrumpffolie und/oder eine Klebefolie mit insbesondere durch Wärme aktivierbarer Klebeeigenschaft ist.
Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Folie (1) alle Seitenflächen (7a, 7b) des Gehäuses zumindest teilweise umfasst, oder dass die elektrisch isolierende Folie (1) alle Seitenflächen (7a, 7b) und die Bodenfläche (8) des Gehäuses zumindest teilweise umfasst, oder dass die elektrisch isolierende Folie (1) alle Flächen des Gehäuses zumindest teilweise umfasst.
Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Folie (1) das Sicherheitsventil (3) zumindest teilweise überspannt.
Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (10) mindestens ein schachtelförmiges Formteil (12) umfasst, welches mit der elektrisch isolierenden Folie (1) verbunden ist.
Batteriezelle (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das schachtelförmige Formteil (12) einen Thermoplasten, insbesondere ein Polyamid, Polyethylentherephthalat, Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol und/oder einen Duroplasten, insbesondere einen Polyester, ein Formaldehydharz, ein Epoxidharz oder ein Polyurethan umfasst.
Batteriezelle (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das schachtelförmige Formteil (12) zumindest eine Einbuchtung (16) und zumindest eine Auswölbung (17) aufweist, wobei die Einbuchtung (16) und die Auswölbung (17) eine derartige räumlich zueinander komplementäre Form aufweisen, dass die Auswölbung (17) in eine Einbuchtung (16) einer benachbarten Batteriezelle (10) passt und/oder dass die Auswölbung (17) einer benachbarten Batteriezelle (10) in die Einbuchtung (16) der Batteriezelle (10) passt.
Batterie, insbesondere Lithiumionen-Batterie, umfassend zumindest zwei Batteriezellen (10) nach einem der Ansprüche 1–10.
Verfahren zur zumindest teilweisen Aufbringung einer elektrisch isolierenden Folie (1) auf zumindest eine Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) eines Gehäuses einer Batteriezelle (10) gemäß einem der Ansprüche 1–10 mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen der Batteriezelle (10) und der elektrisch isolierenden Folie (1) b) Zumindest teilweises Aufbringen der elektrisch isolierenden Folie (1) auf die zumindest eine Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) des Gehäuses der Batteriezelle (10)
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Folie (1) in Schritt b) mittels Schweißen, insbesondere stoffschlüssig, verbunden wird, sodass sie die zumindest eine Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) des Gehäuses der Batteriezelle (10) umschließt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißen ein Ultraschallschweißen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißen ein thermisches Schweißen ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem auf Schritt a) nachfolgenden Schritt a´) ein schachtelförmiges Formteil (12) zumindest an einer der Außenflächen (7a, 7b, 8, 9) des Gehäuses der Batteriezelle (10) angebracht wird, sodass die zumindest eine Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) von diesem bedeckt ist und weitere Außenflächen (7a, 7b, 8, 9) teilweise von diesem bedeckt sind und, dass das schachtelförmige Formteil (12) in Schritt b) mit der elektrisch isolierenden Folie (1) verbunden wird, insbesondere so, dass die elektrisch isolierende Folie (1) das schachtelförmige Formteil (12) bereichsweise überlappt.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Folie (1) in Schritt b) mittels Aufschrumpfen und/oder Aufkleben auf die zumindest eine Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) des Gehäuses der Batteriezelle (10) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Folie (1) durch einen Spannrahmen (14) aufgespannt ist und in Schritt b) mittels des Spannrahmens (14) über die zumindest eine Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) des Gehäuses der Batteriezelle (10) übergezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12–18, dadurch gekennzeichnet, dass während und/oder nach dem Anbringen der elektrisch isolierenden Folie (1) auf die zumindest eine Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) des Gehäuses der Batteriezelle (10), Luft zwischen der Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) des Gehäuses der Batteriezelle (10) und der elektrisch isolierenden Folie (1) abgesogen wird, sodass insbesondere ein Vakuum entsteht und die elektrisch isolierende Folie (1) die zumindest eine Außenfläche (7a, 7b, 8, 9) des Gehäuses der Batteriezelle (10) konturnah umschließt.