DE102018105926B3 - Verfahren zum Verbinden von Metallteilen, sowie Batterie - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Metallteilen (1, 2), wobei die Metallteile (1, 2) miteinander vernäht werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Metallteile (1, 2) ein Kontakt einer Batteriezelle (11, 12) ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Metallteilen, wobei die Metallteile miteinander vernäht werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Batterie, umfassend zwei Batteriezellen.
  • Stand der Technik
  • Um Metallteile miteinander zu verbinden, sind diverse Fügeverfahren bekannt. So ist beispielsweise das Verbinden von Metallteilen mittels Formschluss, Kraftschluss und/oder Stoffschluss bekannt.
  • Beispielsweise werden zur Herstellung eines Stoffschlusses Metallteile miteinander verschweißt, um eine stabile mechanische Verbindung zwischen den Metallteilen bereitzustellen. Schweißverfahren eignen sich zudem auch, um zwischen den Metallteilen nicht nur eine mechanische Verbindung, sondern auch eine elektrisch leitende Verbindung bereitzustellen. Zu den bekannten Schweißverfahren zählen beispielsweise Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder elektromagnetisches Pulsschweißen (EMPT). Der Vorteil dieser Schweißverfahren besteht unter anderem darin, dass der Wärmefluss in die zu verbindenden Materialien gering gehalten wird. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn sensible Bauteile miteinander verbunden werden sollen oder eine Verbindung von Metallbauteilen wärmeempfindlicher elektrischer Bauteile hergestellt werden soll.
  • Sollen jedoch unterschiedliche Metalle miteinander verbunden werden, wie beispielsweise bei der Verbindung von Kontakten von Batteriezellen zu einer Batterie, weisen Schweißverfahren auch Nachteile auf. Beim Schweißen entstehen nämlich durch das Aufschmelzen der zu verbindenden Metalle intermetallische Phasen, welche äußerst spröde sind und einen undefinierten elektrischen Widerstand aufweisen, was nachteilig ist, wenn eine leitende Verbindung zwischen verschiedenen Metallteilen hergestellt werden soll.
  • Eine elektrisch leitende Verbindung von einzelnen Batteriezellen zu einer Batterie kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Kupferelektrode einer ersten Batteriezelle mit einer Aluminiumelektrode einer zweiten Batteriezelle verschweißt wird. Die Verbindung dieser beiden Materialien erweist sich jedoch als anspruchsvoll. Neben den bereits genannten intermetallischen Phasen ergeben sich hierbei zusätzliche Herausforderungen. Beim Laserschweißen wird zwar das Aluminium aufgeschmolzen, das Kupfer im Idealfall jedoch höchstens nahe am Schmelzpunkt erwärmt. Hierbei kommt es im Grenzbereich zu einer Art Diffusion des Aluminiums in das Kupfer. Unter Laborbedingungen konnten so bereits sehr gut leitende und mechanisch belastbare Verbindungen erzeugt werden. Nachteilig ist jedoch das äußerst kleine Prozessfenster, welches das Verfahren für einen industriellen Einsatz ungeeignet macht. Beim Ultraschallschweißen werden feinste Metallspäne erzeugt, die im Bereich der Batterieherstellung unbedingt zu vermeiden oder nur aufwendig abzuführen sind. Um mit elektromagnetischem Pulsschweißen (EMPT) innerhalb einer wettbewerbsfähigen Zykluszeit zu schweißen, sind hohe Investitionskosten nötig. Zudem erfordern alle genannten Schweißverfahren eine aufwändige Prozessüberwachung.
  • Die DE 10 2015 218 533 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenverbundes einer Batteriezelle.
  • Die AT 45 206 B zeigt ein Verfahren zum Verbinden von Metallteilen mittels Metallstreifen oder Drähten, wobei die Metallstreifen oder Drähte den von Löchern durchsetzten oder mit Vertiefungen oder Erhabenheiten versehenen zu verbindenden Metallteilen derart zugeführt werden, dass sie die Löcher in den Metallteilen aufeinanderfolgend abwechselnd in entgegengesetzter oder in gleicher Richtung durchsetzen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Verbinden von Metallteilen sowie eine Batterie, bei der Metallkontakte verbunden sind, bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Verbinden von Metallteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Figuren und der vorliegenden Beschreibung.
  • Entsprechend wird ein Verfahren zum Verbinden von Metallteilen vorgeschlagen, wobei die Metallteile miteinander vernäht werden.
  • Unter Nähen wird ein Vorgang verstanden, bei dem ein oder mehrere Verbindungsmittel wiederholt durch die Metallteile geführt werden, wobei das Verbindungsmittel mit sich selbst verschlungen und/oder mit den Metallteilen verschlungen wird. Mittels des Verfahrens können zwei oder mehrere Metallteile miteinander vernäht werden. Die Metallteile können dabei verschiedene Metalle umfassen oder aus verschiedenen Metallen bestehen. Es ist auch möglich, dass verschiedene Metallteile, welche jeweils unterschiedliche Metalle umfassen, miteinander vernäht werden.
  • Dadurch, dass die Metallteile miteinander vernäht werden, wird ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Verbinden der Metallteilteile bereitgestellt, mittels welchem eine mechanische und stabile Verbindung zwischen Metallteilen hergestellt werden kann. Weiterhin ist es möglich, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Metallteilen durch die direkte Kontaktierung der Metallteile herzustellen. Zudem ist es möglich, Metallteile, welche unterschiedliche Metalle umfassen oder aus unterschiedlichen Metallen bestehen, miteinander zu verbinden, da Eigenschaften wie beispielsweise der Schmelzpunkt für das Vernähen keine Rolle spielen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens eines der Metallteile ein Blech oder eine Folie. Unter Blech wird ein flaches Walzwerkfertigprodukt aus Metall bezeichnet, das als Tafel ausgeliefert wird. Besonders dünne Bleche, in der Regel mit einer Dicke unter 60 µm, werden als Folie bezeichnet. Das Blech kann beispielsweise aus Stahl beziehungsweise Stahl mit unterschiedlichen Legierungen bestehen. Das Blech kann in Form eines Bleches mit planer Oberfläche oder mit einer profilierten Oberfläche, wie beispielsweise ein Well- oder Riffelblech, vorliegen. Die Folie kann aus verschiedenen Metallen bestehen, wie beispielsweise Aluminium, Stahl oder Zinn. Es ist auch möglich, ein Blech mit einer Folie zu vernähen.
  • Dadurch, dass Metallteile in Form von Blechen und/oder Folien verwendet werden, können für das Vernähen der Metallteile herkömmliche, insbesondere industrielle Nähmaschinen verwendet werden. Hierdurch kann ein besonders kostengünstiges Verfahren bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Metallteile mittels eines Verbindungsmittels in Form eines Drahts, einer Schnur, eines Bandes, eines Fadens und/oder eines Garns miteinander vernäht. Das Verbindungsmittel kann die mechanische Verbindung zwischen den Metallteilen herstellen. Das Verbindungsmittel kann verschiedene Materialien umfassen. Mögliche Materialien für das Verbindungsmittel sind Metalle, wie beispielsweise Eisen, Kupfer, Messing, Aluminium, Silber, Gold und Edelstahl oder verschiedene Legierungen, Kohlenstoff, Kunststoff, Naturfasern oder Glasfasern. Auch eine Kombination verschiedener Materialien ist möglich, beispielsweise um bestimmte Materialeigenschaften wie Elastizität, Leitfähigkeit oder Scherfestigkeit miteinander zu kombinieren.
  • Das Vernähen der Metallteile mittels des Verbindungsmittels bewirkt eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen den Metallteilen. Dadurch, dass verschiedene Verbindungsmittel zum Vernähen der Metallteile verwendet werden können, kann das Verfahren für die Verbindung von Metallteilen für verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Anforderungen beispielsweise an die mechanische Verbindung zwischen den Metallteilen oder an die Hitze- oder Feuchtigkeitsbeständigkeit der Verbindung eingesetzt werden.
  • Bevorzugt wird ein Verbindungsmittel verwendet, welches eine hohe Festigkeit, insbesondere eine hohe Zugfestigkeit, aufweist. Hierdurch wird eine hohe mechanische Stabilität der Verbindung zwischen den Metallteilen erreicht.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird das Verbindungsmittel mittels einer Nadel direkt in die Metallteile eingebracht. Hierbei wird wie beim herkömmlichen Vernähen von beispielsweise Stoffen mit einem Faden eine Nadel durch die Metallteile getrieben, wobei das Verbindungsmittel mit der Nadel verbunden ist und der Nadel beim Durchführen durch die Metallteile folgt. Die Nadel selbst erzeugt die Verbindungsöffnungen in den Metallteilen, durch welche das Verbindungsmittel geführt wird. Die Nadel weist bevorzugt eine Spitze oder eine Schneide auf, welche dazu geeignet ist, Verbindungsöffnungen in die Metallteilte einzubringen. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Nadel eine Aufnahme beispielsweise in Form einer Hülse auf, in welche das Verbindungsmittel eingebracht ist, damit das Verbindungsmittel beim Durchdringen der Metallteilteile nicht beschädigt wird.
  • Hierdurch können die Metallteile schnell und effizient miteinander vernäht werden und der Nähprozess kann auch mit herkömmlichen industriellen Nähmaschinen durchgeführt werden, wodurch ein kostengünstiges Verfahren bereitgestellt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Metallteile vorgeformte Verbindungsöffnungen auf, in welche das Verbindungsmittel eingebracht wird. Die Verbindungsöffnungen in den Metallteilen können beispielweise durch Perforation mittels einer Stanze oder eines Bohrers in die Metallteile eingebracht werden und weisen einen Durchmesser entsprechend dem einzubringenden Verbindungsmittel auf. Das Verbindungsmittel kann mit oder ohne Führungsmittel durch die vorgeformten Verbindungsöffnungen geführt werden. Als Führungsmittel kann eine Nadel oder ein Stift vorgesehen sein, an welchem das Verbindungsmittel befestigt ist, sodass es dem Führungsmittel beim Durchführen durch die Verbindungsöffnungen der Metallteile folgt.
  • Dadurch, dass vorgeformte Verbindungsöffnungen in den Metallteilen vorgesehen sind, können auch dickere Bleche miteinander vernäht werden, welche allein mittels einer Nadel nicht durchstoßen werden können. Zudem können auch komplizierte Stichmuster schnell und einfach umgesetzt werden.
  • Unabhängig davon, ob das Verbindungsmittel mittels einer Nadel direkt in die Metallteile eingebracht oder vorgeformte Verbindungsöffnungen vorgesehen sind, können beliebige Stichmuster verwendet werden, welche auch vom Vernähen von Stoffen bekannt sind, wie beispielsweis Geradstich, Zickzackstich oder Heftstich.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Verbindungsmittel elektrisch leitend. Hierbei kann das Verbindungsmittel aus einem elektrisch leitenden Material bestehen oder ein solches umfassen. Das Verbindungsmittel kann beispielsweise als elektrisch leitender Draht ausgestaltet sein oder als elektrische leitender Faden.
  • Dadurch, dass das Verbindungsmittel selbst elektrisch leitend ist, kann auf einfache Weise eine mechanische und elektrisch leitende Verbindung zwischen Metallteilen bereitgestellt werden, welche unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, wie beispielweise Erschütterung, ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verbindungsmittel ein Fügematerial. Hierbei kann das Verbindungsmittel aus Fügematerial bestehen oder ein solches umfassen, beispielsweise damit ummantelt sein. Als Fügematerial können thermisch aufschmelzbare Materialien, wie beispielweise Lot, Silikon oder Klebstoff verwendet werden. Bevorzugt ist das Fügematerial elektrisch leitend. Es kann nur eines der zu verbindenden Metallteile von dem Verbindungsmittel durchdrungen werden oder mehrere beziehungsweise alle zu verbindenden Metallteile.
  • Dadurch, dass das Verbindungsmittel ein Fügematerial umfasst, kann durch den Nähvorgang auf einfache Weise Fügematerial in die Metallteile und/oder zwischen die zu vernähenden Metallteile eingebracht werden, welche nach dem Nähvorgang beispielsweise thermisch aufgeschmolzen werden können, um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Metallteilen bereitzustellen. So wird durch das Vernähen der Metallteile mittels des Verbindungsmittels zunächst eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den Metallteilen hergestellt. Diese Verbindung kann als Fixierung der Metallteile für einen nachfolgenden Schritt zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung durch Aufschmelzen des Fügematerials dienen. Hierdurch wird die Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Metallteilen vereinfacht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein erstes Metallteil Kupfer und ein zweites Metallteil Aluminium. Hierbei kann das erste Metallteil aus Kupfer bestehen oder dieses umfassen und das zweite Metallteil kann ebenfalls aus Aluminium bestehen oder dieses umfassen.
  • Dadurch, dass die Metallteile miteinander vernäht werden, ist es möglich auch aufgrund unterschiedlicher Materialeigenschaften mit herkömmlichen Verfahren schwierig verbindbare Metalle miteinander zu verbinden. Der Nähvorgang ist im Gegensatz zum Schweißen nämlich unabhängig davon, welchen Schmelzpunkt die Metalle aufweisen.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden die Metallteile derart miteinander vernäht, dass sie elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Hierbei kann entweder das Verbindungsmittel selbst elektrisch leitend sein oder die Metallteile werden derart miteinander vernäht, dass ein ausreichender und dauerhafter Kontakt zwischen den Metallteilen hergestellt wird, welcher dazu geeignet ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Metallteilen bereitzustellen. Bevorzugt werden die Metallteile hierzu derart angeordnet, dass sie zumindest teilweise überlappen.
  • Dadurch, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Metallteilen mittels des Verfahrens bereitgestellt werden kann, ist das Verfahren vielseitig einsetzbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Metallteile stoffschlüssig miteinander verbunden. Zwischen den Metallteilen wird also eine nicht lösbare Verbindung hergestellt. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass mittels des Verbindungsmittels ein Fügemittel, wie beispielsweise Lot oder Klebstoff, in und/oder zwischen die Metallteile eingebracht wird, welches nach dem Nähvorgang thermisch aufgeschmolzen wird.
  • Dadurch, dass die Metallteile stoffschlüssig miteinander verbunden werden, wird auf einfache Weise eine äußerst stabile, dauerhafte, mechanische und/oder elektrisch leitende Verbindung zwischen den Metallteilen bereitgestellt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eines der Metallteile ein Kontakt einer Batteriezelle. Hierbei können Kontakte von Batteriezellen mittels des beschriebenen Verfahrens miteinander vernäht werden, sodass eine mechanische und elektrisch leitende Verbindung zwischen den Batteriezellen bereitgestellt wird. Die Kontakte der Batteriezellen können direkt miteinander vernäht werden, es ist jedoch auch möglich, dass die Batteriezellen an ein leitendes Verbindungsstück angenäht werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei Batteriezellen vorgesehen, welche zu einer Batterie verbunden werden, wobei ein erster Kontakt einer ersten Batteriezelle mit einem zweiten Kontakt einer zweiten Batteriezelle vernäht wird. Zur Herstellung eines Batteriemoduls werden typischer Weise deutlich mehr Batteriezellen miteinander verbunden - beispielsweise 12 Batteriezellen. Hierbei können die Batteriezellen derart miteinander verbunden werden, dass die jeweils gleichpoligen Kontakte direkt miteinander vernäht werden oder die jeweils gegenpoligen. Es ist auch möglich, dass die Kontakte an ein leitendes Verbindungsstückbeispielsweise einen sogenannten Bus Bar - angenäht werden, um eine Kontaktierung der Batteriezellen zur Herstellung der Batterie bereit zu stellen.
  • Hierdurch wird ein einfaches Verfahren zum Verbinden von Batteriezellen zu einer Batterie bereitgestellt, mittels welchem auch schwierig verbindbare Materialien auf einfache und kostengünstige Weise miteinander verbunden werden können.
  • Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Batterie ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
  • Entsprechend wird eine Batterie vorgeschlagen, umfassend zwei Batteriezellen, wobei ein Kontakt einer ersten Batteriezelle mit einem Kontakt einer zweiten Batteriezelle vernäht ist. Die Kontakte der Batteriezellen sind bevorzugt als dünne Bleche oder Folien ausgestaltet. Besonders bevorzugt sind die Kontakte als Folien mit einer Dicke von 0,2 bis 0,4 mm ausgestaltet.
  • Dadurch, dass die Kontakte der Batteriezellen miteinander vernäht sind, wird eine besonders kostengünstige Batterie bereitgestellt, welche zuverlässige, stabile und dauerhafte mechanische und elektrische Verbindungen zwischen den Batteriezellen aufweist, wobei die Verbindung auf einfache Weise hergestellt werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Kontakt der ersten Batteriezelle Kupfer und der zweite Kontakt der zweiten Batteriezelle Aluminium. Bevorzugt ist die Kathode der Batteriezelle aus Aluminium und die Anode ist aus Kupfer. Die Batteriezellen können in Reihe geschaltet sein, d.h. eine Kupferanode einer ersten Batteriezelle wird mit einer Aluminiumanode einer zweiten Batteriezelle vernäht. Die Batteriezellen können auch parallel geschaltet werden, d.h. dass die Kupferanode einer ersten Batteriezelle mit der Kupferanode einer zweiten Batteriezelle und die Aluminiumkathode der ersten Batteriezelle mit der Aluminiumkathode der zweiten Batteriezelle vernäht wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Batteriezellen Pouch-Zellen. Unter Pouch-Zellen werden Batteriezellen verstanden, bei welchen die gestapelten oder gefalteten aktiven Schichten der Batteriezelle von einer flexiblen, meist auf Aluminiumbasis bestehenden, Außenfolie eingeschlossen werden. Mit anderen Worten ist die Außenseite der Pouch-Zellen relativ flexibel.
  • Die offenen Seiten der Außenbeutel der Pouch-Zellen können thermisch verschweißt werden. Im Inneren können auch mehrere elektrische Einzelzellen gestapelt werden, um in Reihenschaltung die elektrische Spannung und in Parallelschaltung die Kapazität und Strombelastbarkeit zu erhöhen.
  • Die Hülle aus der Außenfolie kann am Ende der Fertigung vakuumiert werden, wodurch die Zellschichten verpresst und fixiert werden; dabei bleiben sie aber meist flexibel. Lediglich die äußeren Anschluss-Elektroden verlassen die beutelförmige Zellumhüllung. Am negativen Pol wird dabei meist Kupfer verwendet. Als Ableiter für die positive Elektrode, oft auf der Basis von Graphit, wird meist Aluminium eingesetzt.
  • Bevorzugt wird die Batterie mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für die Batterie offenbart und umgekehrt.
  • Figurenliste
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 schematisch zwei Metallteile, welche mittels eines Verbindungsmittels vernäht sind;
    • 2A, 2B schematisch zwei Metallteile, welche mittels eines Verbindungsmittels, welches ein Fügematerial umfasst, stoffschlüssig miteinander verbunden werden;
    • 3 schematisch eine Batterie, umfassend zwei Batteriezellen, welche an jeweils einem Kontakt miteinander vernäht sind; und
    • 4 schematisch eine Batterie, umfassend zwei miteinander verbundene Batteriezellen, welche mit elektrisch leitenden Verbindungsstücken vernäht sind.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
  • 1 zeigt schematisch zwei Metallteile 1, 2, welche mittels eines Verbindungsmittels 3 vernäht sind. Die Metallteile 1, 2 können dabei aus dem gleichen Metall oder aus unterschiedlichen Metallen bestehen. Die Metallteile 1,2 weisen Verbindungsöffnungen 4 auf. Das Verbindungsmittel 3 ist dabei durch Verbindungsöffnungen 4 in den beiden Metallteilen 1,2 geführt.
  • Das Stichmuster in 1 ist beispielhaft gewählt, d.h. das Verbindungsmittel 3 kann auch mit jedem anderen Stichmuster eingebracht werden.
  • Die Verbindungsöffnungen 4 können entweder vorgeformte Verbindungsöffnungen sein, welche beispielsweise durch eine Stanze oder einen Bohrer in die Metallteile 1,2 eingebracht werden bevor das Verbindungsmittel 3 in die Metallteile 1,2 eingeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die Verbindungsöffnungen 4 mittels einer Nadel eingebracht werden, an welcher das Verbindungsmittel 3 befestigt ist, sodass das Verbindungsmittel 3 der Nadel direkt folgt und in die Metallteile 1,2 eingeführt wird. Durch das Verbindungsmittel 3 wird eine mechanische Verbindung der Metallteile 1, 2 bereitgestellt.
  • 2A und 2B zeigen schematisch zwei Metallteile 1,2, welche mittels eines Verbindungsmittels 3, welches ein Fügematerial umfasst, stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Dabei zeigt 2A einen ersten Schritt, in dem das Verbindungsmittel 3 lediglich in das erste Metallteil 1 eingenäht ist. Das zweite Metallteil 2 ist geringfügig beanstandet vom ersten Metallteil, sodass das Verbindungsmittel 3 zwischen den beiden Metallteilen 1,2 Platz hat. Das Verbindungsmittel 3 umfasst dabei ein Fügemittel, beispielsweise ein Lot. In einem zweiten Schritt, welcher in 2B gezeigt ist, wird das Fügemittel des Verbindungsmittels 3 thermisch aufgeschmolzen und die Metallteile 1, 2 zusammengeführt, sodass das Fügemittel sich zwischen den Metallteilen 1,2 ausbreitet und eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Metallteilen 1, 2 entsteht. In 2 ist lediglich das Fügemittel des Verbindungsmittels 3 zwischen den Metallteilen 1, 2 aufgeschmolzen. Es ist jedoch auch möglich, dass das das Fügemittel des Verbindungsmittels 3, welche in den Verbindungsöffnungen 4 angebracht ist, aufschmilzt.
  • 3 zeigt schematisch eine Batterie 10, umfassend zwei Batteriezellen 11, 12, welche an jeweils einem Kontakt 14, 15 miteinander vernäht sind. Eine erste Batteriezelle 11 weist zwei Kontakte 13, 14 auf. Eine zweite Batteriezelle 12 weist zwei Kontakte 15, 16 auf. Die erste Batteriezelle 11 und die zweite Batteriezelle 12 sind dabei an den gegenpoligen Kontakten 14, 15 mittels eines Verbindungmittels 3 vernäht. Es ist auch möglich, dass die beiden Batteriezellen 11, 12 an den gleichpoligen Kontakten miteinander vernäht sind. Die Anordnung der beiden Batteriezellen 11, 12 ist beispielhaft gewählt. Es sind auch andere Anordnungen, wie beispielsweise übereinander oder nebeneinander möglich. Dadurch, dass die Batteriezellen 11, 12 miteinander vernäht sind, wird eine mechanische und elektrisch leitende Verbindung bereitgestellt. Dabei kann die elektrisch leitende Verbindung dadurch bereitgestellt werden, dass die Kontakte 15, 17 zumindest teilweise überlappen, sodass zumindest Teile der Kontakte 14,15 einander direkt kontaktieren und/oder das Verbindungsmittel 3 ist elektrisch leitend.
  • 4 zeigt schematisch eine Batterie 10, umfassend zwei miteinander verbundene Batteriezellen 11, 12, welche mit elektrisch leitenden Verbindungsstücken 17, 18 vernäht sind. Die Batteriezellen 11, 12 weisen Kontakte 13, 14, 15, 16 auf, wobei jeweils ein Kontakt an einer Seite einer Batteriezelle 11, 12 angeordnet ist. Es sind zwei leitende Verbindungsstücke 17, 18 vorgesehen. Jeweils ein Kontakt 13, 15 jeder Batteriezelle 11, 12 ist an das erste Verbindungsstück 17 angenäht und jeweils in Kontakt 14, 16 ist an das zweite Verbindungsstück 18 angenäht. Dadurch, dass die Kontakte 13, 14, 15, 16 der Batteriezellen 11, 12 mit leitenden Verbindungsstücken 17, 18 vernäht sind, wird eine mechanische und elektrisch leitende Verbindung bereitgestellt. Dabei kann die elektrisch leitende Verbindung dadurch bereitgestellt werden, dass die Kontakte 15, 17 zumindest teilweise mit den Verbindungsstücken 17, 18 überlappen, sodass zumindest Teile der Kontakte 13, 14, 15, 16 die Verbindungsstücke 17, 18 direkt kontaktieren und/oder das Verbindungsmittel 3 ist elektrisch leitend.
  • Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erstes Metallteil
    2
    zweites Metallteil
    3
    Verbindungsmittel
    4
    Verbindungsöffnung
    10
    Batterie
    11
    erste Batteriezelle
    12
    zweite Batteriezelle
    13
    erster Kontakt der ersten Batteriezelle
    14
    zweiter Kontakt der ersten Batteriezelle
    15
    erster Kontakt der zweiten Batteriezelle
    16
    zweiter Kontakt der zweiten Batteriezelle
    17
    erstes leitendes Verbindungsstück
    18
    zweites leitendes Verbindungsstück

Claims (14)

  1. Verfahren zum Verbinden von Metallteilen (1, 2), wobei die Metallteile (1, 2) miteinander vernäht werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Metallteile (1, 2) ein Kontakt einer Batteriezelle (11, 12) ist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Metallteile (1, 2) ein Blech oder eine Folie ist.
  3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile (1, 2) mittels eines Verbindungsmittels (3) in Form eines Drahts, einer Schnur, eines Bandes, eines Fadens und/oder eines Garns miteinander vernäht werden.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (3) mittels einer Nadel direkt in die Metallteile (1, 2) eingebracht wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile (1, 2) vorgeformte Verbindungsöffnungen (4) aufweisen, in welche das Verbindungsmittel (3) eingebracht wird.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (3) elektrisch leitend ist.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (3) ein Fügematerial zum Fügen des ersten Metallteils und des zweiten Metallteils im Anschluss an das Vernähen umfasst.
  8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Metallteil (1) Kupfer umfasst und ein zweites Metallteil (2) Aluminium umfasst.
  9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile (1, 2) derart miteinander vernäht werden, dass sie elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
  10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile (1, 2) nach dem Nähvorgang stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Batteriezellen (11, 12) vorgesehen sind, welche zu einer Batterie verbunden werden, wobei ein erster Kontakt (13) einer ersten Batteriezelle (11) mit einem zweiten Kontakt (15) einer zweiten Batteriezelle (12) vernäht wird.
  12. Batterie (10), umfassend zwei Batteriezellen (11, 12), dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kontakt (13) einer ersten Batteriezelle (11) mit einem zweiten Kontakt (15) einer zweiten Batteriezelle (12) vernäht ist.
  13. Batterie (10) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontakt (13) der ersten Batteriezelle (11) Kupfer umfasst und der zweite Kontakt (15) der zweiten Batteriezelle (12) Aluminium umfasst.
  14. Batterie (10) gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (11, 12) Pouch-Zellen sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT45206B (de) 1907-09-10 1910-11-25 August Ritter Von Loehr Verfahren zur Verbindung von Metallteilen mittels Metallstreifen oder Drähten.
DE102015218533A1 (de) 2015-09-28 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenverbundes

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