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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Deckelplatte für eine Deckelbaugruppe einer Batteriezelle, eine Deckelbaugruppe für eine Batteriezelle und ein Verfahren zum Herstellen einer Deckelbaugruppe für eine Batteriezelle.
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Stand der Technik
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Bei einer Deckelbaugruppe einer Batteriezelle ist ein elektrischer Pol der Batteriezelle mit einer Deckelplatte der Deckelbaugruppe verbunden. Der andere Pol der Batteriezelle wird über ein Terminal durch die Deckelplatte geführt. Das Terminal durchdringt die Deckelplatte und ist von der Deckelplatte elektrisch isoliert.
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Das Terminal kann in die Deckelplatte eingeklebt werden. Dazu kann ein gießbarer Klebstoff verwendet werden. Da eine Terminaldurchführung des Terminals nicht elektrisch leitend mit der Deckelplatte verbunden sein darf, besteht zwischen beiden Bauteilen ein Spalt. Durch den Spalt kann Klebstoff aus einem Zwischenraum zwischen dem Terminal und der Deckelplatte auf eine Außenseite der Deckelbaugruppe gequetscht werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Deckelplatte für eine Deckelbaugruppe einer Batteriezelle, eine Deckelbaugruppe für eine Batteriezelle sowie schließlich ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer Deckelbaugruppe für eine Batteriezelle gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Vorteile der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, das Verkleben der Komponenten einer Deckelbaugruppe prozesssicher zu ermöglichen und eine definierte Oberflächenstruktur auf der Außenseite der Deckelplatte rund um die Terminaldurchführung zu erreichen. Ein beim Verkleben austretender Klebstoff verläuft nur in einem definierten Bereich und bildet nach dem Aushärten eine definierte Klebstofffläche rund um die Terminaldurchführung. Nacharbeit zum Herstellen eines einheitlichen Zustands nach dem Verkleben kann so vermieden werden.
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Es wird eine Deckelplatte für eine Deckelbaugruppe einer Batteriezelle vorgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein über eine Außenfläche der Deckelplatte überstehender Begrenzungsrahmen auf der Außenfläche rund um einen Durchbruch zum Aufnehmen einer Terminaldurchführung eines Terminals der Deckelbaugruppe angeordnet ist.
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Weiterhin wird eine Deckelbaugruppe für eine Batteriezelle vorgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Terminaldurchführung eines Terminals der Deckelbaugruppe in einem Durchbruch einer Deckelplatte der Deckelbaugruppe angeordnet ist, das Terminal mit der Deckelplatte elektrisch isolierend verklebt ist, wobei ein durch den Durchbruch ausgetretener Klebstoff auf einer Außenfläche der Deckelplatte durch einen rund um den Durchbruch über die Außenfläche überstehenden Begrenzungsrahmen eingedämmt ist.
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Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen einer Deckelbaugruppe für eine Batteriezelle vorgestellt, bei dem ein Klebstoff zwischen eine Deckelplatte der Deckelbaugruppe und eine Terminalplatte eines Terminals der Deckelbaugruppe dosiert wird, eine Terminaldurchführung des Terminals in einem Durchbruch der Deckelplatte angeordnet wird und die Terminalplatte und die Deckelplatte zusammengeführt werden, bis der Klebstoff durch den Durchbruch auf eine Außenfläche der Deckelplatte bis zu einem, den Durchbruch auf der Außenfläche umschließenden über die Außenfläche überstehenden Begrenzungsrahmen geflossen ist.
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Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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Eine Deckelbaugruppe einer Batteriezelle dient zum mediendichten Verschließen eines Gehäuses der Batteriezelle. Über die Deckelbaugruppe wird die Batteriezelle elektrisch kontaktiert. Dazu wird ein Pol der Batteriezelle leitend mit einer Deckelplatte der Deckelbaugruppe verbunden und kann auf einer Außenseite der Batteriezelle abgegriffen werden. Der andere Pol wird mit einem Terminal der Deckelbaugruppe verbunden. Das Terminal durchdringt die Deckelplatte mit einer Terminaldurchführung, über die der andere Pol auf der Außenseite abgegriffen werden kann. Das Terminal weist eine Terminalplatte auf, die quer zu der Terminaldurchführung angeordnet ist. Die Terminalplatte wird mit einem Klebstoff an die Deckelplatte geklebt. Die Terminaldurchführung wird mit dem Klebstoff in einen Durchbruch der Deckelplatte eingeklebt. Der Klebstoff verbindet das Terminal mit der Deckelbaugruppe und isoliert das Terminal elektrisch von der Deckelplatte. Zusätzlich bildet der Klebstoff eine Barriere gegen Medien in der Batteriezelle und Medien außerhalb der Batteriezelle, wie beispielsweise Elektrolyt und Feuchtigkeit.
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Der Klebstoff wird in flüssigem oder pastenförmigem Zustand appliziert und reagiert beziehungsweise vernetzt zwischen dem Terminal und der Deckelplatte. Während der Klebstoff verarbeitungsfähig ist, wird die Terminaldurchführung in den Durchbruch eingeführt und ein Abstand beziehungsweise ein Spaltmaß zwischen der Terminalplatte und der Deckelplatte eingestellt. Dabei wird der Klebstoff in einen Spalt zwischen der Terminaldurchführung und Wänden des Durchbruchs bis auf die Außenseite der Deckelplatte gepresst. An der Außenseite verläuft der Klebstoff auf einer Außenfläche der Deckelplatte.
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Hier verläuft der Klebstoff, bis er den Begrenzungsrahmen erreicht, der an der Außenfläche der Deckelplatte angeordnet ist und die Terminaldurchführung ringförmig umgibt. Der Klebstoff bedeckt einen Teilbereich der Außenfläche innerhalb des Begrenzungsrahmens vollständig. Um den dazu notwendigen Klebstoff bereitzustellen kann eine angepasste Menge Klebstoff auf die Terminalplatte und/oder die Deckelplatte dosiert werden.
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Der Begrenzungsrahmen kann fest mit der Außenfläche verbunden sein. Durch eine feste Verbindung kann der Begrenzungsrahmen nicht verschoben werden. So kann die resultierende Klebstofffläche immer gleiche Abmessungen aufweisen und an derselben Stelle angeordnet sein.
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Der Begrenzungsrahmen kann mit der Deckelplatte verklebt sein. Der Begrenzungsrahmen kann dabei aus einem anderen Material, als die Deckelplatte bestehen. Der Begrenzungsrahmen kann beispielsweise unter Verwendung eines auf einer Trägerfolie bereitgestellten Klebefilms oder unter Verwendung flüssigen oder pastenförmigen Klebstoffs verklebt werden. Ebenso kann ein Material des Begrenzungsrahmens kurzzeitig zur Verwendung als Klebstoff angeschmolzen werden
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Der Begrenzungsrahmen kann an die Deckelplatte angespritzt sein. Die Deckelplatte kann in ein Spritzgusswerkzeug mit einem Formhohlraum für den Begrenzungsrahmen eingelegt werden. Der Formhohlraum kann mit schmelzflüssigem Kunststoffmaterial ausgefüllt werden. Dabei kann sich das Kunststoffmaterial mit der Deckelplatte verbinden.
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Der Begrenzungsrahmen kann beabstandet zu einer Kante des Durchbruchs angeordnet sein. Innerhalb des Begrenzungsrahmens kann ein Teilbereich der Außenfläche der Deckelplatte angeordnet sein. Durch einen Abstand zur Kante des Durchbruchs kann eine variable Menge Klebstoff zwischen der Terminaldurchführung und dem Begrenzungsrahmen eingedämmt werden.
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Ein Umriss des Begrenzungsrahmens kann im Wesentlichen einen Umriss des Durchbruchs abbilden. Der Begrenzungsrahmen kann größer als der Durchbruch sein. Durch einen ähnlichen Umriss ergeben sich rund um den Durchbruch ähnliche Fließwege für den Klebstoff.
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Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen als Deckelplatte, Deckelbaugruppe und Verfahren zum Herstellen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
- 1 zeigt eine Darstellung einer Deckelplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt eine Darstellung einer Deckelplatte mit einem Begrenzungsrahmen zum Aufkleben gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- Die 3a bis 3c zeigen Schnittdarstellungen durch Deckelbaugruppen gemäß Ausführungsbeispielen.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Darstellung einer Deckelplatte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Deckelplatte 100 ist Bestandteil einer Deckelbaugruppe für eine Batteriezelle. Die Deckelplatte 100 ist rechteckig. Zu einer Seite versetzt weist die Deckelplatte 100 einen rechteckigen Durchbruch 102 auf. Rund um den Durchbruch 102 ist ein Begrenzungsrahmen 104 auf einer Außenfläche 106 der Deckelplatte 100 angeordnet. Der Begrenzungsrahmen 104 steht über die Außenfläche 106 über. Eine Höhe des Begrenzungsrahmens 104 ist größer als eine Dicke der Deckelplatte 100. Der Begrenzungsrahmen 104 ist ähnlich geformt, wie der Durchbruch 102. Der Begrenzungsrahmen 104 ist beabstandet zu einer Kante 108 des Durchbruchs 102 angeordnet. Der Begrenzungsrahmen 104 umschließt einen Teilbereich der Außenfläche 106.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der Begrenzungsrahmen 104 an die Deckelplatte 100 angespritzt. Dazu ist die Deckelplatte 100 in einer entsprechenden Aussparung eines Spritzgusswerkzeugs angeordnet worden. Verflüssigtes Kunststoffmaterial ist in einen verbleibenden Formhohlraums des geschlossenen Spritzgusswerkzeugs eingespritzt worden und auf der Außenfläche 106 zu dem durch den Formhohlraum definierten Begrenzungsrahmen 104 erstarrt. Anschließend ist die Deckelplatte 100 mit dem angespritzten Begrenzungsrahmen 104 aus dem Spritzgusswerkzeug ausgeworfen worden.
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2 zeigt eine Darstellung einer Deckelplatte 100 mit einem Begrenzungsrahmen 104 zum Aufkleben. Die Deckelplatte 100 und der Begrenzungsrahmen 104 entsprechen dabei im Wesentlichen der Darstellung in 1. Im Gegensatz dazu ist der Begrenzungsrahmen 104 ein eigenständiges Bauteil, das fest mit der Deckelplatte 100 verbunden wird, um als Barriere für austretenden Klebstoff zu dienen. Hier wird der Begrenzungsrahmen 104 auf die Deckelplatte 100 aufgeklebt. Beispielsweise ist dazu auf einer Klebefläche 200 des Begrenzungsrahmens 104 oder auf der Außenfläche 106 ein Klebefilm aus Klebstoff angeordnet. Der Begrenzungsrahmen 104 wird zum Verbinden an dem Durchbruch 102 ausgerichtet und an die Deckelplatte 100 angedrückt.
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Alternativ kann der Begrenzungsrahmen 104 auch unter Verwendung von Schrauben mit der Deckelplatte 100 verbunden werden.
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Die 3a bis 3c zeigen Schnittdarstellungen durch Deckelbaugruppen 300 mit Deckelplatten 100 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz. Die Deckelplatten 100 sind je mit einem Terminal 302 verklebt. Zwischen den Deckelplatten 100 und den Terminals 302 ist jeweils Klebstoff 304 angeordnet. Die Terminals 302 weisen jeweils eine auf einer Innenseite der Deckelplatte 100 angeordnete, parallel zu der Deckelplatte 100 ausgerichtete Terminalplatte 306 und eine in dem Durchbruch angeordnete Terminaldurchführung 308 auf. Die Terminaldurchführung 308 steht auf der Außenseite der Deckelplatte 100 über die Außenfläche 106 über. In den 3a bis 3c ist der Begrenzungsrahmen 104 jeweils unterschiedlich angeordnet.
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In 3a ist der Begrenzungsrahmen 104 bündig zu Innenseiten des Durchbruchs angeordnet. Damit verlängert der Begrenzungsrahmen 104 einen Spalt 310 zwischen der Terminaldurchführung 308 und der Deckelplatte 100.
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In 3b ist der Begrenzungsrahmen 104 mit einem beiderseits gleichen Abstand zu der Kante 108 angeordnet. Dadurch erstreckt sich eine Schicht Klebstoff 304 über den von dem Begrenzungsrahmen 104 umschlossenen Teilbereich der Außenfläche 106.
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In 3c ist der Begrenzungsrahmen 104 auf beiden Seiten des Durchbruchs unterschiedlich angeordnet. Auf einer Seite ist der Begrenzungsrahmen wie in 3a bündig zu der Innenseite des Durchbruchs angeordnet. Auf der anderen Seite ist der Begrenzungsrahmen 104 wie in 3b beabstandet zu der Kante 108 angeordnet. Die Klebstoffschicht auf der Außenseite 106 ist so versetzt zu dem Durchbruch angeordnet.
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Mit anderen Worten zeigen die 3a bis 3c Darstellungen von Zell-Klebungen mit Begrenzungsrahmen 104. Dadurch ergibt sich eine definierte Klebefläche rund um die Terminaldurchführung 308. Der Abstand zur Terminaldurchführung ist variabel und kann auch verschoben werden. Der Rahmen fungiert als eine fließbegrenzende Barriere.
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Ohne den Begrenzungsrahmen 104 kann ein schwierig einstellbarer Klebeprozess resultieren, da an einer Seite mehr Klebstoff austreten kann. Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird der Begrenzungsrahmen 104 auf den Deckel rund um die Terminaldurchführung 308 aufgebracht, was ein optimales Klebstoffverfließen gewährleistet. Dies ist wichtig für einen robusten Serienprozess mit immer gleichbleibender, symmetrischer Klebefläche. Dabei ist der hier vorgestellte Ansatz für alle Formen von Terminals 302 wie z.B. rund, eckig möglich. Die symmetrische Klebefläche ermöglicht Nachfolgeprozesse, bei welchen die Terminals 302 exakt in eine Vorrichtung passen müssen, wie z.B. beim Ultraschallschweißen. Der Rahmen kann mittels z.B. Spritzguss auf dem Deckel angebracht sein. Der Rahmen kann auch aufgeklebt werden.
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Das Material für den Begrenzungsrahmen 104 ist nahezu beliebig. So können alle Kunststoffe, Keramik, Metalle und prinzipiell auch Papier oder Holz verwendet werden. Das Material muss nur den Aushärtebedingungen des Klebstoffes 304 standhalten, beispielsweise hinsichtlich einer chemischen Widerstandsfähigkeit, einer Temperaturbeständigkeit, etc. Gleiches gilt entsprechend auch für andere physikalische Eigenschaften des Rahmens wie z. B. für dessen Geometrie, Festigkeit, etc.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
