DE102018206033A1

DE102018206033A1 - Verfahren zur Umhüllung eines Elektrodenverbunds mit einer Isolationsfolie und Batteriezelle

Info

Publication number: DE102018206033A1
Application number: DE102018206033.9A
Authority: DE
Inventors: Chen Liu; Michael Butzin; Benedikt Rode
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2019-10-24
Also published as: WO2019201690A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umhüllung eines Elektrodenverbunds mit einer Isolationsfolie (60), umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Zuschnitts (50) der Isolationsfolie (60), welcher annähernd einer Abwicklung eines Quaders entspricht, und welcher mindestens eine untere Frontfläche (33), eine obere Frontfläche (34), eine Bodenfläche (32), eine erste Stirnfläche (35) und eine zweite Stirnfläche (36) umfasst; Falten des Zuschnitts (50) derart, dass die Stirnflächen (35, 36) parallel zueinander und rechtwinklig zu der unteren Frontfläche (33) und rechtwinklig zu der Bodenfläche (32) angeordnet sind, und dass die untere Frontfläche (33) rechtwinklig zu der Bodenfläche (32) angeordnet ist; Aufbringen des Elektrodenverbunds auf die untere Frontfläche (33); Falten des Zuschnitts (50) derart, dass die obere Frontfläche (34) parallel zu der unteren Frontfläche (33) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Batteriezelle, welche einen Elektrodenverbund umfasst, welcher mit einer Isolationsfolie (60) mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens umhüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Umhüllung eines Elektrodenverbunds für eine Batteriezelle mit einer Isolationsfolie. Die Erfindung betrifft auch eine Batteriezelle, welche einen Elektrodenverbund umfasst, welcher mit einer Isolationsfolie mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens umhüllt ist. Die Isolationsfolie verhindert insbesondere einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem Elektrodenverbund und einem elektrisch leitfähigen Zellengehäuse der Batteriezelle.
Stand der Technik
Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen und Post-Lithium-Ionen-Zellen, weisen einen Elektrodenverbund auf, welcher beispielsweise in Form eines Elektrodenwickels oder in Form eines Elektrodenstapels ausgestaltet ist. Eine Batteriezelle weist auch ein in der Regel prismatisches oder quaderförmiges Zellengehäuse auf, in welchem der Elektrodenverbund angeordnet ist. Das Zellengehäuse ist beispielsweise metallisch und damit elektrisch leitend ausgeführt. Zur Vermeidung von internen Kurzschlüssen zwischen dem Elektrodenverbund und dem Zellengehäuse ist es bekannt, den Elektrodenverbund mit einer Isolationsfolie zu umhüllen.
Das Dokument DE 10 2015 108 288 A1 offenbart eine Batteriezelle mit einer Umhüllung aus einer Schrumpffolie. Zur Umhüllung der Batteriezelle wird ein flaches Schrumpffolienmaterial zunächst auf drei Seiten der quaderförmigen Batteriezelle aufgebracht. Das Schrumpffolienmaterial ist dabei geringfügig breiter ausgebildet als die Batteriezelle. Anschließend wird das Schrumpffolienmaterial geschnitten, und die seitlich überstehenden Bereiche werden durch Falten auf die Batteriezelle aufgelegt.
Das Dokument DE 10 2014 117 866 A1 offenbart eine Batteriezelle mit einer Isolierverpackung. Die besagte Verpackung ist dabei außen auf das Gehäuse der Batteriezelle aufgebracht. Das Isoliermaterial zur Herstellung der Verpackung wird in Form eines Zuschnitts bereitgestellt. Der besagte Zuschnitt entspricht annähernd einer Abwicklung der Batteriezelle.
Das Dokument DE 10 2008 063 120 A1 offenbart eine Folie, welche aus einen Copolymer, insbesondere Polypropylen, hergestellt ist. Die Folie dient insbesondere zum Verpacken von Gegenständen, beispielsweise Nahrungsmitteln.
Das Dokument DE 10 2014 214 337 A1 offenbart eine Batteriezelle, welche unter anderem ein Isolationselement aufweist. Das Isolationselement ist beispielsweise aus EPDM geformt. Das Isolationselement ist unter anderem an einem Gehäuseboden des Zellgehäuses der Batteriezelle angeordnet.
Aus dem Dokument US 6,004,692 A ist eine Batteriezelle bekannt, welche einen Elektrodenverbund und ein elektrisch leitendes Zellengehäuse aufweist, in welchem der Elektrodenverbund angeordnet ist. Der Elektrodenverbund ist dabei von einen Beutel aus elektrisch isolierendem Material umgeben.
Aus dem Dokument US 2014/0023906 A1 ist ein Batteriestapel mit einer Mehrzahl von Batteriezellen bekannt. Die Batteriezellen weisen jeweils ein quaderförmiges Zellengehäuse auf. Zwischen je zwei benachbarten Batteriezellen ist jeweils eine flache Isolationsfolie angeordnet. Der Batteriestapel ist in einen elektrisch isolierenden Beutel eingesetzt.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zur Umhüllung eines Elektrodenverbunds, insbesondere für eine Batteriezelle, mit einer Isolationsfolie vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei mindestens die nachfolgend genannten Schritte.
Zunächst erfolgt ein Bereitstellen eines Zuschnitts der Isolationsfolie. Der Zuschnitt entspricht zumindest annähernd einer Abwicklung eines Quaders mit Aussparung an einer der kleinen Stirnseiten. Der besagte Zuschnitt umfasst dabei mindestens eine untere Frontfläche, eine obere Frontfläche, eine Bodenfläche, eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche. Der Zuschnitt der Isolationsfolie umfasst bevorzugt zusätzliche Laschen, welche in einem späteren Schritt zur Verbindung der besagten Flächen miteinander dienen.
Als Material für die Isolationsfolie kommen elektrisch isolierende Materialien, beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET) in Frage. Die Isolationsfolie hat beispielsweise eine Dicke im Bereich zwischen 30 µm und 100 µm um eine prozesstechnische Umsetzung des Designs zu gewährleisten. Aus Sicht der elektrischen Isolation ist die Mindestdicke der Folie 5 µm. Die maximale Dicke der Folie ist aus funktionaler Sicht durch den Wärmeübergang auf maximal 500 µm beschränkt.
Der Zuschnitt der Isolationsfolie ist beispielsweise derart ausgebildet, dass die untere Frontfläche und die obere Frontfläche an gegenüberliegenden Faltkanten von der Bodenfläche weg ragen. Die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche ragen beispielsweise an gegenüberliegenden Faltkanten von der unteren Frontfläche weg.
Danach erfolgt ein Falten des Zuschnitts der Isolationsfolie. Der Zuschnitt wird dabei derart gefaltet, dass die beiden Stirnflächen parallel zueinander angeordnet sind, und dass die Stirnflächen rechtwinklig zu der unteren Frontfläche und rechtwinklig zu der Bodenfläche angeordnet sind, und dass die untere Frontfläche rechtwinklig zu der Bodenfläche angeordnet ist. Es entsteht ein Teilkörper, welcher an vier Seiten geschlossen ist, und welcher an zwei Seiten offen ist.
Anschließend erfolgt ein Aufbringen des Elektrodenverbunds auf die untere Frontfläche. Vorzugsweise wird der entstandene Teilkörper zuvor derart angeordnet, dass die untere Frontfläche annähernd parallel zum Erdboden orientiert ist. Der Elektrodenverbund ist somit an vier Seiten von dem besagten Teilkörper umgeben.
Der Elektrodenverbund ist insbesondere in Form eines Elektrodenstapels ausgestaltet. Der Elektrodenverbund umfasst dabei mehrere Anodensegmente, mehrere Kathodensegmente und mehrere Separatorsegmente. Die Anodensegmente bilden gemeinsam eine Anode, die Kathodensegmente bilden gemeinsam eine Kathode, und die Separatorsegmente bilden gemeinsam einen Separator, welcher die Anode von der Kathode separiert.
Anschließend erfolgt ein Falten des Zuschnitts derart, dass die obere Frontfläche parallel zu der unteren Frontfläche angeordnet ist. Die obere Frontfläche ist somit auch rechtwinklig zu der Bodenfläche und rechtwinklig zu den Stirnflächen angeordnet. Es entsteht ein quaderartiger Körper, welcher an fünf Seiten geschlossen ist, und welcher an einer Seite offen ist. Die offene Seite liegt dabei der Bodenfläche gegenüber.
Der Elektrodenverbund ist somit an fünf Seiten von dem besagten quaderartigen Körper umgeben. Durch die offene Seite, welche der Bodenfläche gegenüber liegt, ragen beispielsweise Ableiterfahnen der Anode und der Kathode zur elektrischen Kontaktierung des Elektrodenverbundes aus dem quaderartigen Körper heraus.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Elektrodenverbund in Form eines Elektrodenstapels auf dem zuvor entstandenen Teilkörper hergestellt. Dazu werden die Anodensegmente, die Kathodensegmente und die Separatorsegmente auf der unteren Frontfläche des Teilkörpers zu dem Elektrodenverbund gestapelt.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Elektrodenverbund in Form eines Elektrodenstapels vorgefertigt. Dazu werden die Anodensegmente, die Kathodensegmente und die Separatorsegmente zunächst zu dem Elektrodenverbund gestapelt, und anschließend wird der vorgefertigte Elektrodenverbund auf die untere Frontfläche des Teilkörpers aufgebracht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden vor dem Aufbringen des Elektrodenverbunds auf die untere Frontfläche des Teilkörpers die untere Frontfläche, die Bodenfläche und die beiden Stirnflächen miteinander verbunden. Der Teilkörper weist dadurch eine erhöhte Stabilität während des Aufbringens des Elektrodenverbunds auf.
Die Verbindung der besagten Flächen zu dem Teilkörper kann beispielsweise durch Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen oder Laserschweißen erfolgen. Auch andere Verbindungstechniken sind denkbar, beispielsweise Heißstempeln oder Kleben. Dabei kann auf einzelnen Flächen eine klebende Beschichtung aufgebracht sein. Auch die Anwendung von Klebebändern ist denkbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Zuschnitt eine erste Bodenlasche auf, welche mit der ersten Stirnfläche verbunden wird. Auch weist der Zuschnitt eine zweite Bodenlasche auf, welche mit der zweiten Stirnfläche verbunden wird. Die Bodenlaschen ragen beispielsweise an gegenüberliegenden Faltkanten von der Bodenfläche weg. Somit sind die beiden Stirnflächen mittelbar über die beiden Bodenlaschen mit der Bodenfläche verbunden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem Aufbringen des Elektrodenverbunds eine Stützplatte auf die untere Frontfläche aufgebracht. Der Elektrodenverbund wird dann unmittelbar auf die Stützplatte und mittelbar auf die untere Frontfläche aufgebracht. Die Stützplatte hat annähernd die gleichen Abmessungen wie die untere Frontfläche. Die Stützplatte erhöht zusätzlich die Stabilität des Teilkörpers.
Als Material für die Stützplatte kommen elektrisch isolierende Materialien, beispielsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), insbesondere Polyethylenterephthalat (PET) in Frage. Das Verstärkungselement hat beispielsweise eine Mindestdicke von 100µm. Eine sinnvolle Obergrenze für die Dicke ist 500 µm, da ansonsten die volumetrische Energiedichte der Zelle zu stark reduziert wird. Die Stützplatte wird vorzugsweise mit der unteren Frontfläche verbunden, insbesondere durch Schweißen, beispielsweise Ultraschallschweißen oder Laserschweißen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vor dem Aufbringen des Elektrodenverbunds ein Verstärkungselement auf die Bodenfläche aufgebracht wird. Als Material für das Verstärkungselement kommen elektrisch isolierende Materialien, beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET) in Frage. Das Verstärkungselement hat beispielsweise eine Mindestdicke von 100µm. Eine sinnvolle Obergrenze für die Dicke ist 500 µm, da ansonsten die volumetrische Energiedichte der Zelle zu stark reduziert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vor dem Aufbringen des Elektrodenverbunds ein Verstärkungselement auf die erste Stirnfläche und/oder auf die zweite Stirnfläche aufgebracht. Als Material für das Verstärkungselement kommen elektrisch isolierende Materialien, beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET) in Frage. Das Verstärkungselement hat beispielsweise eine Mindestdicke von 100µm. Eine sinnvolle Obergrenze für die Dicke ist 500 µm, da ansonsten die volumetrische Energiedichte der Zelle zu stark reduziert wird.
Vorteilhaft werden nach dem Aufbringen des Elektrodenverbunds die obere Frontfläche und die Stirnflächen miteinander verbunden. Der quaderartige Körper weist dadurch eine erhöhte Stabilität auf. Die Verbindung der besagten Flächen zu dem quaderartigen Körper kann beispielsweise durch Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen oder Laserschweißen erfolgen. Auch andere Verbindungstechniken sind denkbar, beispielsweise Kleben. Dabei kann auf einzelnen Flächen eine klebende Beschichtung aufgebracht sein. Auch die Anwendung von Klebebändern ist denkbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Zuschnitt eine erste Seitenlasche auf, welche mit der ersten Stirnfläche verbunden wird. Auch weist der Zuschnitt eine zweite Seitenlasche auf, welche mit der zweiten Stirnfläche verbunden wird. Die Seitenlaschen ragen beispielsweise an gegenüberliegenden Faltkanten von der oberen Frontfläche weg. Somit sind die Stirnflächen mittelbar über die Seitenlaschen mit der oberen Frontfläche verbunden.
Es wird ein weiteres Verfahren zur Umhüllung eines Elektrodenverbunds, insbesondere für eine Batteriezelle, mit einer Isolationsfolie vorgeschlagen. Das weitere erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei mindestens die nachfolgend genannten Schritte.
Zunächst erfolgt ein Bereitstellen eines Zuschnitts der Isolationsfolie. Der Zuschnitt entspricht zumindest annähernd einer Abwicklung eines Quaders mit Aussparung an einer der kleinen Stirnseiten. Der besagte Zuschnitt umfasst dabei mindestens eine untere Frontfläche, eine obere Frontfläche, eine Bodenfläche, eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche. Der Zuschnitt der Isolationsfolie umfasst bevorzugt zusätzliche Laschen, welche in einem späteren Schritt zur Verbindung der besagten Flächen miteinander dienen.
Als Material für die Isolationsfolie kommen elektrisch isolierende Materialien, beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET) in Frage. Die Isolationsfolie hat beispielsweise eine Dicke im Bereich zwischen 30 µm und 100 µm um eine prozesstechnische Umsetzung des Designs zu gewährleisten. Aus Sicht der elektrischen Isolation ist die Mindestdicke der Folie 5 µm. Die maximale Dicke der Folie ist aus funktionaler Sicht durch den Wärmeübergang auf maximal 500 µm beschränkt.
Der Zuschnitt der Isolationsfolie ist beispielsweise derart ausgebildet, dass die untere Frontfläche und die obere Frontfläche an gegenüberliegenden Faltkanten von der Bodenfläche weg ragen. Die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche ragen beispielsweise an gegenüberliegenden Faltkanten von der unteren Frontfläche weg.
Danach erfolgt ein Aufbringen des Elektrodenverbunds auf die untere Frontfläche. Der Elektrodenverbund ist insbesondere in Form eines Elektrodenstapels ausgestaltet. Der Elektrodenverbund umfasst dabei mehrere Anodensegmente, mehrere Kathodensegmente und mehrere Separatorsegmente. Die Anodensegmente bilden gemeinsam eine Anode, die Kathodensegmente bilden gemeinsam eine Kathode, und die Separatorsegmente bilden gemeinsam einen Separator, welcher die Anode von der Kathode separiert.
Anschließend erfolgt ein Falten des Zuschnitts der Isolationsfolie. Der Zuschnitt wird dabei derart gefaltet, dass die beiden Stirnflächen parallel zueinander angeordnet sind, und dass die Stirnflächen rechtwinklig zu der unteren Frontfläche und rechtwinklig zu der Bodenfläche angeordnet sind, und dass die untere Frontfläche rechtwinklig zu der Bodenfläche angeordnet ist. Anschließend erfolgt ein Falten des Zuschnitts derart, dass die obere Frontfläche parallel zu der unteren Frontfläche angeordnet ist.
Es entsteht ein quaderartiger Körper, welcher an fünf Seiten geschlossen ist, und welcher an einer Seite offen ist. Die offene Seite liegt dabei der Bodenfläche gegenüber. Der Elektrodenverbund ist somit an fünf Seiten von dem besagten quaderartigen Körper umgeben. Durch die offene Seite, welche der Bodenfläche gegenüber liegt, ragen beispielsweise Ableiterfahnen der Anode und der Kathode zur elektrischen Kontaktierung des Elektrodenverbundes aus dem quaderartigen Körper heraus.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Elektrodenverbund in Form eines Elektrodenstapels auf dem zuvor entstandenen Teilkörper hergestellt. Dazu werden die Anodensegmente, die Kathodensegmente und die Separatorsegmente auf der unteren Frontfläche des Teilkörpers zu dem Elektrodenverbund gestapelt.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Elektrodenverbund in Form eines Elektrodenstapels vorgefertigt. Dazu werden die Anodensegmente, die Kathodensegmente und die Separatorsegmente zunächst zu dem Elektrodenverbund gestapelt, und anschließend wird der vorgefertigte Elektrodenverbund auf die untere Frontfläche des Teilkörpers aufgebracht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden nach dem Aufbringen des Elektrodenverbunds auf die untere Frontfläche des Teilkörpers die untere Frontfläche, die Bodenfläche und die beiden Stirnflächen miteinander verbunden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Zuschnitt eine erste Bodenlasche auf, welche mit der ersten Stirnfläche verbunden wird. Auch weist der Zuschnitt eine zweite Bodenlasche auf, welche mit der zweiten Stirnfläche verbunden wird. Die Bodenlaschen ragen beispielsweise an gegenüberliegenden Faltkanten von der Bodenfläche weg. Somit sind die beiden Stirnflächen mittelbar über die beiden Bodenlaschen mit der Bodenfläche verbunden.
Es wird auch eine Batteriezelle vorgeschlagen, welche einen Elektrodenverbund umfasst, welcher mit einer Isolationsfolie mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens umhüllt ist. Die Batteriezelle umfasst ferner ein insbesondere quaderförmig ausgebildetes Zellengehäuse, in welchem der Elektrodenverbund angeordnet ist.
Vorteile der Erfindung
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Produktion eines umhüllten Elektrodenverbunds vorteilhaft vereinfacht und beschleunigt. Insbesondere, wenn der Elektrodenverbund in Form eines Elektrodenstapels auf dem zuvor entstandenen Teilkörper hergestellt wird, dient der Teilkörper während des Stapelns der Anodensegmente, der Kathodensegmente und der Separatorsegmente als Werkstückträger für den Elektrodenverbund. Separate Werkstückträger sind somit nicht erforderlich. Auch ist eine Klebeverbindung zwischen dem Elektrodenverbund und der Isolationsfolie, insbesondere auf den Frontflächen, nicht erforderlich. Dadurch ergibt sich eine homogene Druckverteilung auf den Elektrodenverbund und damit werden Ablagerungen von Lithium verhindert und somit die wird die Lebensdauer der Batteriezelle erhöht. Dadurch, dass die Seiten des Elektrodenverbunds während des Stapelns von den Stirnflächen des Teilkörpers umgeben sind, ist die Gefahr von Verunreinigungen durch Eindringen von Fremdkörpern in den Elektrodenverbund während des Stapelns vermindert. Verstärkungselemente auf Flächen des Zuschnitts dienen zusätzlich zum Schutz des Elektrodenverbunds vor mechanischen Einwirkungen wie beispielsweise Stößen.
Figurenliste
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf einen Zuschnitt einer Isolationsfolie zur Umhüllung eines Elektrodenverbundes,
2 eine Seitenansicht eines Teilkörpers, welcher durch Falten des Zuschnitts aus 1 entstanden ist,
3 eine Seitenansicht eines quaderartigen Körpers, welcher durch weiteres Falten des Zuschnitts aus 1 entstanden ist, und
4 eine Draufsicht auf einen Zuschnitt einer Isolationsfolie zur Umhüllung eines Elektrodenverbundes gemäß einer alternativen Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
1 zeigt eine Draufsicht auf einen Zuschnitt 50 einer Isolationsfolie 60 zur Umhüllung eines Elektrodenverbundes. Der Zuschnitt 50 entspricht annähernd einer Abwicklung eines Quaders. Der Zuschnitt 50 umfasst eine Bodenfläche 32, eine untere Frontfläche 33, eine obere Frontfläche 34, eine erste Stirnfläche 35, eine zweite Stirnfläche 36, eine erste Bodenlasche 37, eine zweite Bodenlasche 38, eine erste Seitenlasche 39 und eine zweite Seitenlasche 40.
Eine erste Faltkante 71 befindet sich zwischen der Bodenfläche 32 und der unteren Frontfläche 33. Eine zweite Faltkante 72 befindet sich zwischen der unteren Frontfläche 33 und der ersten Stirnfläche 35. Eine dritte Faltkante 73 befindet sich zwischen der Bodenfläche 32 und der ersten Bodenlasche 37. Eine vierte Faltkante 74 befindet sich zwischen der unteren Frontfläche 33 und der zweiten Stirnfläche 36. Eine fünfte Faltkante 75 befindet sich zwischen der Bodenfläche 32 und der zweiten Bodenlasche 38. Eine sechste Faltkante 76 befindet sich zwischen der Bodenfläche 32 und der oberen Frontfläche 34. Eine siebte Faltkante 77 befindet sich zwischen der oberen Frontfläche 34 und der ersten Seitenlasche 39. Eine achte Faltkante 78 befindet sich zwischen der oberen Frontfläche 34 und der zweiten Seitenlasche 40.
Der Zuschnitt 50 weist mehrere Schnittlinien 65 auf, an welchen der Zuschnitt 50 eingeschnitten ist. Die Schnittlinien 65 befinden sich zwischen der ersten Stirnfläche 35 und der ersten Bodenlasche 37, zwischen der ersten Seitenlasche 39 und der ersten Bodenlasche 37, zwischen der zweiten Stirnfläche 36 und der zweiten Bodenlasche 38 sowie zwischen der zweiten Seitenlasche 40 und der zweiten Bodenlasche 38. Die Schnittlinien 65 bilden vorliegend Verlängerungen der ersten Faltkante 71 sowie der sechsten Faltkante 76.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Teilkörpers 51, welcher durch Falten des Zuschnitts 50 aus 1 entstanden ist.
Zunächst wird die untere Frontfläche 33 um die erste Faltkante 71 relativ zu der Bodenfläche 32 um etwa 90° gefaltet. Anschließend wird die erste Stirnfläche 35 um die zweite Faltkante 72 relativ zu der unteren Frontfläche 33 um etwa 90° gefaltet. Dann wird die erste Bodenlasche 37 um die dritte Faltkante 73 relativ zu der Bodenfläche 32 um etwa 90° gefaltet. Auch wird die zweite Stirnfläche 36 um die vierte Faltkante 74 relativ zu der unteren Frontfläche 33 um etwa 90° gefaltet. Auch wird die zweite Bodenlasche 38 um die fünfte Faltkante 75 relativ zu der Bodenfläche 32 um etwa 90° gefaltet.
Nach diesen Schritten des Faltens liegen die Stirnflächen 35, 36 parallel zueinander und rechtwinklig zu der unteren Frontfläche 33. Ebenso liegen die Stirnflächen 35, 36 rechtwinklig zu der Bodenfläche 32. Auch liegt die Bodenfläche 32 rechtwinklig zu den Stirnflächen 35, 36. Der so entstandene Teilkörper 51 ist an einer Seite, welche der unteren Frontfläche 33 gegenüberliegt, offen. Ebenso ist der Teilkörper 51 an einer Seite, welche der Bodenfläche 32 gegenüberliegt, offen.
Die erste Bodenlasche 37 wird mit der ersten Stirnfläche 35 mittels Schweißens, insbesondere Ultraschallschweißens, verbunden. Ebenso wird die zweite Bodenlasche 38 mit der zweiten Stirnfläche 36 durch Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, verbunden. Auch andere Arten zum Verbinden der Bodenlaschen 37, 38 mit den Stirnflächen 35, 36 sind denkbar, beispielsweise Kleben.
Anschließend wird ein hier nicht dargestellter Elektrodenverbund auf die untere Frontfläche 33 aufgebracht. Vorzugsweise werden dabei Anodensegmente, Kathodensegmente und Separatorsegmente auf der unteren Frontfläche 33 zu dem Elektrodenverbund gestapelt.
3 zeigt eine Seitenansicht eines quaderartigen Körpers 52, welcher durch weiteres Falten des Zuschnitts 50 aus 1 entstanden ist.
Ausgehen von dem in 2 dargestellten Teilkörper 51 wird die obere Frontfläche 34 um die sechste Faltkante 76 relativ zu der Bodenfläche 32 um etwa 90° gefaltet. Ebenso wird die erste Seitenlasche 39 um die siebte Faltkante 77 relativ zu der oberen Frontfläche 34 um etwa 90° gefaltet. Auch wird die zweite Seitenlasche 40 um die achte Faltkante 78 relativ zu der oberen Frontfläche 34 um etwa 90° gefaltet.
Nunmehr ist die obere Frontfläche 34 parallel zu der unteren Frontfläche 33 und rechtwinklig zu der Bodenfläche 32 angeordnet. Die Seitenlaschen 39, 40 sind parallel zu den Stirnflächen 35, 36 und parallel zu den Bodenlaschen 37, 38 angeordnet. Die Seitenlaschen 39, 40 sind auch rechtwinklig zu den Frontflächen 33, 34 angeordnet.
Die erste Seitenlasche 39 wird mittels Schweißens, insbesondere Ultraschallschweißens, mit der ersten Stirnfläche 35 und mit der ersten Bodenlasche 37 verbunden. Ebenso wird die zweite Seitenlasche 40 mittels Schweißens, insbesondere Ultraschallschweißens, mit der zweiten Stirnfläche 36 und mit der zweiten Bodenlasche 38 verbunden. Auch andere Arten zum Verbinden der Seitenlaschen 39, 40 mit den Bodenlaschen 37, 38 und den Stirnflächen 35, 36 sind denkbar, beispielsweise Kleben.
Der quaderartige Körper 52 ist nunmehr an fünf Seiten geschlossen, wobei der Elektrodenverbund innerhalb des quaderartigen Körpers 52 angeordnet ist. An einer der Bodenfläche 32 gegenüberliegenden Seite ist der quaderartige Körper 52 offen. Hier nicht dargestellte Ableiterfahnen des Elektrodenverbundes ragen an der offenen Seite aus dem quaderartigen Körper 52 heraus.
4 zeigt eine Draufsicht auf einen Zuschnitt 50 einer Isolationsfolie 60 zur Umhüllung eines Elektrodenverbundes gemäß einer alternativen Ausführungsform.
Abweichend von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf den Zuschnitt 50 gemäß der alternativen Ausführungsform ein Verstärkungselement 55 auf die erste Stirnfläche 35 aufgebracht. Ebenso ist ein Verstärkungselement 55 auf die zweite Stirnfläche 36 aufgebracht.
Nach dem Falten des Zuschnitts 50 zu dem Teilkörper 51 liegen somit die Verstärkungselemente 55 parallel zueinander. Der Elektrodenverbund wird dann zwischen den Verstärkungselementen auf die untere Frontfläche 33 aufgebracht, vorzugsweise gestapelt.
Alternativ oder zusätzlich kann ein weiteres Verstärkungselement 55 auf die Bodenfläche 32 des Zuschnitts 50 aufgebracht werden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015108288 A1 [0003]
DE 102014117866 A1 [0004]
DE 102008063120 A1 [0005]
DE 102014214337 A1 [0006]
US 6004692 A [0007]
US 2014/0023906 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Umhüllung eines Elektrodenverbunds mit einer Isolationsfolie (60), umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Zuschnitts (50) der Isolationsfolie (60), welcher annähernd einer Abwicklung eines Quaders entspricht, und welcher mindestens eine untere Frontfläche (33), eine obere Frontfläche (34), eine Bodenfläche (32), eine erste Stirnfläche (35) und eine zweite Stirnfläche (36) umfasst; Falten des Zuschnitts (50) derart, dass die Stirnflächen (35, 36) parallel zueinander und rechtwinklig zu der unteren Frontfläche (33) und rechtwinklig zu der Bodenfläche (32) angeordnet sind, und dass die untere Frontfläche (33) rechtwinklig zu der Bodenfläche (32) angeordnet ist; Aufbringen des Elektrodenverbunds auf die untere Frontfläche (33); Falten des Zuschnitts (50) derart, dass die obere Frontfläche (34) parallel zu der unteren Frontfläche (33) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Anodensegmente, Kathodensegmente und Separatorsegmente auf der unteren Frontfläche (33) zu dem Elektrodenverbund gestapelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Anodensegmente, Kathodensegmente und Separatorsegmente zunächst zu dem Elektrodenverbund gestapelt werden, und anschließend der Elektrodenverbund auf die untere Frontfläche (33) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vor dem Aufbringen des Elektrodenverbunds die untere Frontfläche (33), die Bodenfläche (32) und die Stirnflächen (35, 36) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Zuschnitt (50) eine erste Bodenlasche (37), welche mit der ersten Stirnfläche (35) verbunden wird, und eine zweite Bodenlasche (38), welche mit der zweiten Stirnfläche (36) verbunden wird, aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vor dem Aufbringen des Elektrodenverbunds eine Stützplatte auf die untere Frontfläche (33) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vor dem Aufbringen des Elektrodenverbunds ein Verstärkungselement (55) auf die Bodenfläche (32) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vor dem Aufbringen des Elektrodenverbunds ein Verstärkungselement (55) auf die erste Stirnfläche (35) und/oder auf die zweite Stirnfläche (36) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nach dem Aufbringen des Elektrodenverbunds die obere Frontfläche (34) und die Stirnflächen (35, 36) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Zuschnitt (50) eine erste Seitenlasche (39), welche mit der ersten Stirnfläche (35) verbunden wird, und eine zweite Seitenlasche (40), welche mit der zweiten Stirnfläche (36) verbunden wird, aufweist.
Batteriezelle, umfassend einen Elektrodenverbund, welcher mit einer Isolationsfolie (60) mittels des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche umhüllt ist.
Verfahren zur Umhüllung eines Elektrodenverbunds mit einer Isolationsfolie (60), umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Zuschnitts (50) der Isolationsfolie (60), welcher annähernd einer Abwicklung eines Quaders entspricht, und welcher mindestens eine untere Frontfläche (33), eine obere Frontfläche (34), eine Bodenfläche (32), eine erste Stirnfläche (35) und eine zweite Stirnfläche (36) umfasst; Aufbringen des Elektrodenverbunds auf die untere Frontfläche (33); Falten des Zuschnitts (50) derart, dass die Stirnflächen (35, 36) parallel zueinander und rechtwinklig zu der unteren Frontfläche (33) und rechtwinklig zu der Bodenfläche (32) angeordnet sind, und dass die untere Frontfläche (33) rechtwinklig zu der Bodenfläche (32) angeordnet ist; Falten des Zuschnitts (50) derart, dass die obere Frontfläche (34) parallel zu der unteren Frontfläche (33) angeordnet ist.