DE102019218656A1 - Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen - Google Patents

Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung. Dabei umfasst die Deckelbaugruppe einen Gehäusedeckel (12) und einen an dem Gehäusedeckel (12) angeordneten ersten Batteriezellenpol (14), wobei der erste Batteriezellenpol (14) ein Durchführungselement (142), das durch eine erste Öffnung (16) des Gehäusedeckels (12) hindurchgeführt ist, und eine an dessen einem Ende angeordnete erste Polplatte (144) aufweist. Dabei ist zwischen dem Gehäusedeckel (12) und der ersten Polplatte (144) des ersten Batteriezellenpols (14) ein erstes Spritzgussteil (18) mit einer ersten Aufnahmeöffnung (180) für das Durchführungselement (142) positioniert, das zumindest zwei miteinander stoffschlüssig verbundene Komponenten (182, 184) umfasst, wobei die erste Komponente (182) aus einem ersten Material und die zweite Komponente (184) aus einem zweiten Material ausgeführt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. Weiterhin betrifft die Erfindung auch deren Verwendung.
  • Stand der Technik
  • Eine Batteriezelle ist ein elektrochemischer Wandler, der bei seiner Entladung gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die elektrische Energie kann beispielsweise zum Fahrzeugantrieb in Elektrofahrzeugen verwendet werden. Dafür sind insbesondere lithiumhaltige Batteriezellen aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit geeignet.
  • Solche Batteriezellen weisen jeweils ein Batteriezellengehäuse auf, in dem eine Vielzahl an Elektrodeneinheiten, also Anoden, Separatoren und Kathoden, aufgenommen ist. Dabei kann das Batteriezellengehäuse prismatisch, zylindrisch oder folienartig ausgeführt sein.
  • Ein prismatisches Batteriezellengehäuse ist typischerweise mit einem plattenförmig ausgebildeten Gehäusedeckel verschlossen, an dem ein positiver und ein negativer Batteriezellenpol zur elektrischen Kontaktierung mit weiteren Batteriezellen angeordnet sind. Dabei kann der positive bzw. negative Batteriezellenpol durch eine Öffnung des Gehäusedeckels geführt und an dem Gehäusedeckel befestigt sein. Im Fall eines undicht ausgeführten Verschlusses dieser Öffnung kann Luft oder Umgebungsfeuchtigkeit durch die Öffnung des Gehäusedeckels in den Innenraum des Batteriezellengehäuses eindringen. Auf solche äußeren Einflüsse reagieren die Elektrodeneinheiten der Batteriezelle sehr empfindlich. Umgekehrt kann auch ein flüssiger Elektrolyt durch diese Öffnung aus dem Innenraum des Batteriezellengehäuses in die Umgebung austreten, welcher entzündbar ist und einen Brand verursachen kann. Daher sollte die Öffnung möglichst abgedichtet ausgebildet werden.
  • Aus dem Dokument US 2013/177803 A1 ist eine Batteriezelle bekannt, die eine Vielzahl an Dichtungselementen umfasst.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses und ein Verfahren zu deren Herstellung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche bereitgestellt. Weiterhin ist auch die Verwendung einer solchen Deckelbaugruppe Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Eine erfindungsgemäße Deckelbaugruppe umfasst dabei einen Gehäusedeckel und einen an dem Gehäusedeckel angeordneten ersten Batteriezellenpol. Dabei weist der erste Batteriezellenpol ein Durchführungselement, das durch eine erste Öffnung des Gehäusedeckels hindurchgeführt ist, und eine an einem Ende des Durchführungselements angeordnete erste Polplatte auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen dem Gehäusedeckel und der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols ein erstes Spritzgussteil mit einer ersten Aufnahmeöffnung für das Durchführungselement positioniert ist, das zumindest zwei miteinander stoffschlüssig verbundene Komponenten umfasst. Dabei ist die erste Komponente aus einem ersten Material und die zweite Komponente aus einem zweiten Material ausgeführt.
  • Der besondere Vorteil dabei besteht darin, dass die Komponenten des ersten Spritzgussteils nicht als separate Bauelemente einzeln zwischen dem Gehäusedeckel und dem ersten Batteriezellenpol angeordnet werden müssen. Auf diese Weise lässt sich die Deckelbaugruppe mit wenigen Prozessschritten zusammenbauen.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • So ist es von Vorteil, wenn eines der Materialien der ersten bzw. zweiten Komponente des ersten Spritzgussteils für einen flüssigen Elektrolyten undurchlässig ist und das andere Material elektrisch isolierend ist. Auf diese Weise werden die Materialien der ersten bzw. zweiten Komponente unabhängig voneinander im Hinblick auf Abdichtung und elektrische Isolation ausgewählt und optimiert. Damit wird die Zuverlässigkeit des jeweiligen Materials der ersten bzw. zweiten Komponente hinsichtlich dessen Dichtungs- oder Isolationsfunktion verbessert.
  • Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erste Spritzgussteil eine dritte Komponente, die mit der ersten und/oder der zweiten Komponente des ersten Spritzgussteils stoffschlüssig verbunden ist. Dabei ist die dritte Komponente aus einem dritten Material ausgeführt, das für Umgebungsfeuchtigkeit undurchlässig ist. Damit können mittels des ersten Spritzgussteils ein Austreten des flüssigen Elektrolyten aus dem Innenraum des Batteriezellengehäuses und auch ein Eindringen der Umgebungsfeuchtigkeit in den Innenraum des Batteriezellengehäuses vermieden werden.
  • So ist es vorteilhaft, wenn die zweite Komponente zwischen der ersten Komponente und der dritten Komponente des ersten Spritzgussteils positioniert ist. Dies erlaubt eine räumliche Isolation der zweiten Komponente von einem flüssigen Elektrolyten und von Umgebungsfeuchtigkeit, sodass die zweite Komponente ohne Resistenz gegenüber dem flüssigen Elektrolyten oder der Umgebungsfeuchtigkeit hergestellt werden kann.
  • Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein zweites Spritzgussteil zwischen dem Gehäusedeckel und einer zweiten Polplatte positioniert. Dabei ist die zweite Polplatte mit einem anderen Ende des Durchführungselements des ersten Batteriezellenpols verbunden. Das zweite Spritzgussteil umfasst zwei weitere miteinander stoffschlüssig verbundene Komponenten, wobei die erste Komponente aus einem dritten Material und die zweite Komponente aus einem vierten Material ausgeführt ist. Auf diese Weise lässt sich die Deckelbaugruppe mit wenigen Prozessschritten zusammenbauen.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn eines der Materialien der ersten bzw. zweiten Komponente des zweiten Spritzgussteils für Umgebungsfeuchtigkeit undurchlässig ist und das andere Material elektrisch isolierend ist. Auf diese Weise wird mittels des zweiten Spritzgussteils ein Eindringen der Umgebungsfeuchtigkeit und mittels des ersten Spritzgussteils ein Austreten des flüssigen Elektrolyten vermieden.
  • Gemäß einer zu der zweiten Ausführungsform alternativen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Isolator zwischen dem Gehäusedeckel und einer mit einem anderen Ende des Durchführungselements des ersten Batteriezellenpols verbundenen zweiten Polplatte positioniert. Dabei wird das Material des Isolators beispielsweise ausschließlich in Hinblick auf eine elektrische Isolation des Gehäusedeckels gegenüber der zweiten Polplatte ausgewählt. Der Isolator lässt sich besonders vorteilhaft in eine Deckelbaugruppe einbauen, die weiterhin ein erstes Spritzgussteil mit drei miteinander stoffschlüssig verbundenen Komponenten aufweist. Die drei miteinander stoffschlüssig verbundenen Komponenten des ersten Spritzgussteils werden gemäß der ersten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unabhängig voneinander im Hinblick auf Abdichtung gegenüber einem flüssigen Elektrolyten, auf Abdichtung gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit oder auf elektrische Isolation ausgeführt. Mittels des ersten Spritzgussteils werden ein Austreten des flüssigen Elektrolyten und auch ein Eindringen von Umgebungsfeuchtigkeit vermieden. Daher muss der Isolator nicht zwingend solche Dichtungsfunktionen aufweisen. Auf diese Weise lässt sich die Deckelbaugruppe einfach ausführen.
  • Vorteilhaft ist es, wenn das erste Spritzgussteil bei den besagten vorteilhaften Ausführungsformen derart ausgeführt und auf der ersten Polplatte angeordnet ist, dass das erste Spritzgussteil über die erste Polplatte hinausragt. Dabei ragt das erste Spritzgussteil beispielsweise seitlich über die erste Polplatte hinaus. Diese Maßnahme stellt sicher, dass ein Zwischenraum zwischen dem Gehäusedeckel und der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols mit dem ersten Spritzgussteil ausgefüllt wird. Damit wird ein Austreten des flüssigen Elektrolyten durch die erste Öffnung des Gehäusedeckels vermieden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Durchführungselement des ersten Batteriezellenpols von einem Luftspalt innerhalb der ersten Öffnung des Gehäusedeckels umgeben ist. Vorzugsweise ist das Durchführungselement vollumfänglich von dem Luftspalt umgeben. Der besondere Vorteil dabei besteht darin, dass keine zusätzlichen Elemente zur elektrischen Isolation des Durchführungselements gegenüber dem Gehäusedeckel benötigt werden. Eine derartige, sich aus der Anordnung eines Luftspalts innerhalb der ersten Öffnung ergebende Isolation lässt sich auf einfache Weise durch die Anordnung des Durchführungselements in der ersten Öffnung realisieren. Auf diese Weise kann die Deckelbaugruppe relativ einfach hergestellt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses bereitgestellt.
  • Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt ein erster Batteriezellenpol, umfassend ein Durchführungselement und eine an dessen einem Ende angeordnete erste Polplatte, bereitgestellt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in einem zweiten Verfahrensschritt ein erstes Material mit einem zweiten Material mittels Spritzguss unter Ausbildung eines ersten Spritzgussteils stoffschlüssig verbunden wird, wobei das erste Spritzgussteil mit einer ersten Aufnahmeöffnung für das Durchführungselement des ersten Batteriezellenpols versehen wird. Weiter wird in einem dritten Verfahrensschritt das erste Spritzgussteil auf der ersten Polplatte positioniert. Daraufhin wird in einem vierten Verfahrensschritt das Durchführungselement des ersten Batteriezellenpols durch eine erste Öffnung eines Gehäusedeckels hindurchgeführt.
  • Vorteilhaft ist es, wenn in einem fünften Verfahrensschritt ein drittes Material mit einem vierten Material mittels Spritzguss unter Ausbildung eines zweiten Spritzgussteils stoffschlüssig verbunden wird, wobei das zweite Spritzgussteil mit einer zweiten Aufnahmeöffnung für das Durchführungselement des ersten Batteriezellenpols versehen wird. Daraufhin wird in einem sechsten Verfahrensschritt das Durchführungselement des ersten Batteriezellenpols durch die zweite Aufnahmeöffnung des zweiten Spritzgussteils hindurchgeführt.
  • Die Deckelbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung lässt sich vorteilhaft in einem Batteriezellengehäuse für lithiumhaltige Batteriesysteme wie Lithium-Ionen-Batterien, lithiumhaltigen Solid-State-Batterien, Lithium-Schwefel- oder Lithium-Luft-Batterien einsetzen. Diese können wiederum Anwendung in elektrischen Fahrzeugen, in Hybridfahrzeugen oder in stationären Anwendungen wie beispielsweise zur Speicherung regenerativ gewonnener elektrischer Energie finden.
  • Figurenliste
  • In der Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine Schnittansicht einer Deckelbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • 2 eine Schnittansicht einer Deckelbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Deckelbaugruppe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
    • 4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Deckelbaugruppe gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Deckelbaugruppe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Die Deckelbaugruppe 10 umfasst beispielsweise einen Gehäusedeckel 12, welcher in 1 mit einer ersten Öffnung 16 versehen ist. In der Regel beinhaltet der Gehäusedeckel 12 noch eine zweite Öffnung, welche typischerweise der ersten Öffnung 16 entsprechend ausgestaltet ist. Daher ist die zweite Öffnung in 1 schematisch nicht abgebildet und bezüglich deren entsprechender Beschreibung wird auf die erste Öffnung 16 des Gehäusedeckels 12 verwiesen.
  • Weiter umfasst die Deckelbaugruppe 10 einen ersten Batteriezellenpol 14, welcher sich beispielsweise aus einem Durchführungselement 142 und einer an dessen einem Ende aufgebrachten ersten Polplatte 144 sowie einer mit dessen anderem Ende verbundenen zweiten Polplatte 146 zusammensetzt. Wie aus 1 zu erkennen ist, sind das eine Ende und das andere Ende des Durchführungselements 142 in einer Längsrichtung des Durchführungselements 142 einander gegenüberliegend angeordnet. Die Deckelbaugruppe 10 kann beispielsweise derart mit einem prismatischen Grundkörper zur Ausbildung eines prismatischen Batteriezellengehäuses verbunden sein, dass das Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 zumindest teilweise innerhalb der ersten Öffnung 16 des Gehäusedeckels 12 verlaufend angeordnet wird und die erste Polplatte 144 des ersten Batteriezellenpols 14 innerhalb des prismatischen Grundkörpers angeordnet wird. Ein Luftspalt 19 ist vollumfänglich umlaufend um das Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 in der ersten Öffnung 16 des Gehäusedeckels 12 ausgebildet.
  • Die erste Polplatte 144 des ersten Batteriezellenpols 14 ist dabei beispielsweise mit dem Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 verschraubt. Dabei kann die erste Polplatte 144 derart gegen die zweite Polplatte 146 des ersten Batteriezellenpols 14 verspannt sein, dass das Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 in der ersten Öffnung 16 des Gehäusedeckels 12 ortsfest fixiert wird. Dabei sind das Durchführungselement 142 und die erste sowie die zweite Polplatte 144, 146 des ersten Batteriezellenpols 14 beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Die Länge bzw. die Breite der beiden Polplatten 144, 146 des ersten Batteriezellenpols 14 ist grundsätzlich nach jeweiligem Anwendungsfall frei wählbar.
  • Um die erste Öffnung 16 des Gehäusedeckels 12 gegenüber einem Austreten eines flüssigen Elektrolyten abzudichten und weiterhin den Gehäusedeckel 12 gegenüber der ersten Polplatte 144 des ersten Batteriezellenpols 14 elektrisch zu isolieren, ist beispielsweise ein erstes Spritzgussteil 18 mit einer ersten Aufnahmeöffnung 180 für das Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 zwischen der ersten Polplatte 144 des ersten Batteriezellenpols 14 und dem Gehäusedeckel 12 angeordnet. Das erste Spritzgussteil 18 ist derart ausgeführt und auf der ersten Polplatte 144 des ersten Batteriezellenpols 14 angeordnet, dass das erste Spritzgussteil 18 über die erste Polplatte 144 des ersten Batteriezellenpols 14 seitlich hinausragt und dieses zumindest teilweise umschließt. Dabei weist das erste Spritzgussteil 18 eine erste Komponente 182 auf, welche aus einem ersten Material hergestellt ist, und eine zweite Komponente 184, welche aus einem zweiten Material hergestellt ist. Das erste Material der ersten Komponente 182 des ersten Spritzgussteils 18 ist beispielsweise für einen flüssigen Elektrolyten undurchlässig und kann beispielsweise aus Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Teflon gefertigt sein. Diese Materialien weisen eine relativ gute chemische Beständigkeit gegenüber dem flüssigen Elektrolyten auf. Das zweite Material der zweiten Komponente 184 des ersten Spritzgussteils 18 ist beispielsweise Elastomer mit gefüllten keramischen Partikeln oder Keramik.
  • Weiter ist ein zweites Spritzgussteil 17 zwischen dem Gehäusedeckel 12 und der zweiten Polplatte 146 des ersten Batteriezellenpols 14 positioniert, um die erste Öffnung 16 des Gehäusedeckels 12 gegenüber einem Eindringen von Umgebungsfeuchtigkeit abzudichten und weiterhin den Gehäusedeckel 12 gegenüber der zweiten Polplatte 146 des ersten Batteriezellenpols 14 elektrisch zu isolieren. Das zweite Spritzgussteil 17 umfasst beispielsweise eine erste Komponente 172, welche aus einem dritten Material hergestellt ist, und eine zweite Komponente 174, welche aus einem vierten Material hergestellt ist. Das dritte Material der ersten Komponente 172 des zweiten Spritzgussteils 17 ist beispielsweise für Umgebungsfeuchtigkeit undurchlässig und kann beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF), Ethylen-Propylen-Dien (EPDM) oder Polyphenylensulfid (PPS) sein. Das vierte Material der zweiten Komponente 174 des zweiten Spritzgussteils 17 ist vergleichbar dem zweiten Material der zweiten Komponente 184 des ersten Spritzgussteils 18 elektrisch isolierend ausgeführt.
  • In 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Deckelbaugruppe 20 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Es bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteilkomponenten wie in 1.
  • Die Deckelbaugruppe 20 umfasst dabei ein erstes Spritzgussteil 18, welches neben der ersten und der zweiten Komponente 182, 184 eine dritte Komponente 286 aufweist. Die dritte Komponente 286 des ersten Spritzgussteils 18 weist ein drittes Material auf, welches für Umgebungsfeuchtigkeit undurchlässig ist. Weiter umfasst die Deckelbaugruppe 20 einen Isolator 27, welcher dazu ausgebildet ist, einen Gehäusedeckel 12 gegenüber einer zweiten Polplatte 146 eines ersten Batteriezellenpols 14 elektrisch zu isolieren.
  • In 3 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 30 zur Herstellung einer Deckelbaugruppe 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt.
  • Zunächst wird in einem ersten Verfahrensschritt 302 ein erster Batteriezellenpol 14 umfassend ein Durchführungselement 142 vorgefertigt. Dabei wird das Durchführungselement 142 an dessen einem Ende auf einer ersten Polplatte 144 beispielsweise angeschweißt. Daraufhin wird in einem zweiten Verfahrensschritt 304 ein erstes Material mit einem zweiten Material mittels Spritzguss unter Ausbildung eines ersten Spritzgussteils 18 stoffschlüssig verbunden. Dabei wird eine erste Komponente 182 des ersten Spritzgussteils 18 aus dem ersten Material ausgebildet. Dies kann beispielsweise derart folgen, dass zunächst das erste Material in dessen flüssiger Form in ein erstes Spritzgusswerkzeug aufweisend eine vorgefertigte Form des ersten Spritzgussteils 18 eingespritzt und anschließend abgekühlt wird. In dem zweiten Verfahrensschritt 304 wird neben der ersten Komponente 182 eine zweite Komponente 184 des ersten Spritzgussteils 18 aus dem zweiten Material ausgebildet. Dies lässt sich derart realisieren, dass das zweite Material in das erste Spritzgusswerkzeug eingespritzt und abgekühlt wird. Weiter wird in einem dritten Verfahrensschritt 306 das erste Spritzgussteil 18 mit einer ersten Aufnahmeöffnung 180 durch das Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 hindurch auf der ersten Polplatte 144 des ersten Batteriezellenpols 14 positioniert. Weiterhin wird in einem vierten Verfahrensschritt 308 das Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 derart durch eine erste Öffnung 16 eines Gehäusedeckel 12 hindurchgeführt, dass ein Luftspalt 19 vollumfänglich umlaufend um das Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 in der ersten Öffnung 16 des Gehäusedeckels 12 ausgebildet wird.
  • Daraufhin wird vorteilhafterweise in einem fünften Verfahrensschritt 310 ein drittes Material mit einem vierten Material mittels Spritzguss unter Ausbildung eines zweiten Spritzgussteils 17 stoffschlüssig verbunden, wobei das zweite Spritzgussteil 17 mit einer zweiten Aufnahmeöffnung 170 für das Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 versehen wird. Anschließend wird in einem sechsten Verfahrensschritt 312 das Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 durch die zweite Aufnahmeöffnung 170 des zweiten Spritzgussteils 17 hindurchgeführt. Daraufhin wird in einem siebten Verfahrensschritt 314 eine zweite Polplatte 146 mit dem Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 verbunden und mit der ersten Polplatte 144 des ersten Batteriezellenpols 14 derart verspannt, dass das Durchführungselement 142 des ersten Batteriezellenpols 14 in der ersten Öffnung 16 des Gehäusedeckels 12 ortsfest fixiert wird.
  • In 4 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 40 zur Herstellung einer Deckelbaugruppe 20 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Es bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Verfahrensschritte wie in 3.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt 404 wird ein zweites Material mit einem ersten Material und mit einem dritten Material mittels Spritzguss unter Ausbildung eines ersten Spritzgussteils 18 stoffschlüssig verbunden. Dies lässt sich derart realisieren, dass das erste Material, das zweite Material und das dritte Material nacheinander in dessen flüssiger Form in ein erstes Spritzgusswerkzeug aufweisend eine vorgefertigte Form des ersten Spritzgussteils 18 eingespritzt und anschließend abgekühlt werden. Dabei wird eine erste Komponente 182 des ersten Spritzgussteils 18 aus dem ersten Material und eine zweite Komponente 184 des ersten Spritzgussteils 18 aus dem zweiten Material sowie eine dritte Komponente 286 aus dem dritten Material ausgebildet. Weiterhin wird in einem fünften Verfahrensschritt 410 ein Isolator 27 bereitgestellt, wobei der Isolator 27 mit einer dritten Aufnahmeöffnung 270 versehen wird. Anschließend wird in einem sechsten Verfahrensschritt 412 ein Durchführungselement 142 eines ersten Batteriezellenpols 14 durch die dritte Aufnahmeöffnung 270 des Isolators 27 hindurchgeführt.
  • Die erfindungsgemäßen Deckelbaugruppen 10, 20 lassen sich vorteilhaft in lithiumhaltigen Batteriesystemen, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, lithiumhaltigen Solid-State-Batterien, Lithium-Schwefel- oder Lithium-Luft-Batterien, verwenden. Diese wiederum finden Anwendung in E-Bikes oder Kraftfahrzeugen sowie in der stationären Speicherung elektrischer Energie.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2013177803 A1 [0005]

Claims (12)

  1. Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses umfassend einen Gehäusedeckel (12) und einen an dem Gehäusedeckel (12) angeordneten ersten Batteriezellenpol (14), wobei der erste Batteriezellenpol (14) ein Durchführungselement (142), das durch eine erste Öffnung (16) des Gehäusedeckels (12) hindurchgeführt ist, und eine an dessen einem Ende angeordnete erste Polplatte (144) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäusedeckel (12) und der ersten Polplatte (144) des ersten Batteriezellenpols (14) ein erstes Spritzgussteil (18) mit einer ersten Aufnahmeöffnung (180) für das Durchführungselement (142) positioniert ist, das zumindest zwei miteinander stoffschlüssig verbundene Komponenten (182, 184) umfasst, wobei die erste Komponente (182) aus einem ersten Material und die zweite Komponente (184) aus einem zweiten Material ausgeführt ist.
  2. Deckelbaugruppe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Materialien für einen flüssigen Elektrolyten undurchlässig ist und das andere Material elektrisch isolierend ist.
  3. Deckelbaugruppe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Spritzgussteil (18) eine dritte Komponente (286) umfasst, die mit zumindest einer der ersten und der zweiten Komponente (182, 184) stoffschlüssig verbunden ist, wobei die dritte Komponente (286) aus einem dritten Material ausgeführt ist, das für Umgebungsfeuchtigkeit undurchlässig ist.
  4. Deckelbaugruppe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (184) zwischen der ersten Komponente (182) und der dritten Komponente (286) des ersten Spritzgussteils (18) positioniert ist.
  5. Deckelbaugruppe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Spritzgussteil (17) zwischen dem Gehäusedeckel (12) und einer mit einem anderen Ende des Durchführungselements (142) verbundenen zweiten Polplatte (146) positioniert ist, das zwei weitere miteinander stoffschlüssig verbundene Komponente (172, 174) umfasst, wobei die erste Komponente (172) aus einem dritten Material und die zweite Komponente (174) aus einem vierten Material ausgeführt ist.
  6. Deckelbaugruppe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Materialien für Umgebungsfeuchtigkeit undurchlässig ist und das andere Material elektrisch isolierend ist.
  7. Deckelbaugruppe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isolator (27) zwischen dem Gehäusedeckel (12) und einer mit einem anderen Ende des Durchführungselements (142) verbundenen zweiten Polplatte (146) positioniert ist.
  8. Deckelbaugruppe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Spritzgussteil (18) derart ausgeführt und auf der ersten Polplatte (144) angeordnet ist, dass das erste Spritzgussteil (18) über die erste Polplatte (144) hinausragt.
  9. Deckelbaugruppe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungselement (142) insbesondere vollumfänglich von einem Luftspalt (19) in der ersten Öffnung (16) des Gehäusedeckels (12) umgeben ist.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein erster Batteriezellenpol (14), umfassend ein Durchführungselement (142) und eine an dessen einem Ende angeordnete erste Polplatte (144), bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt ein erstes Material mit einem zweiten Material mittels Spritzguss unter Ausbildung eines ersten Spritzgussteils (18) stoffschlüssig verbunden wird, wobei das erste Spritzgussteil (18) mit einer ersten Aufnahmeöffnung (180) für das Durchführungselement (142) des ersten Batteriezellenpols (14) versehen wird und in einem dritten Verfahrensschritt das erste Spritzgussteil (18) auf der ersten Polplatte (144) positioniert wird und in einem vierten Verfahrensschritt das Durchführungselement (142) des ersten Batteriezellenpols (14) durch eine erste Öffnung (16) eines Gehäusedeckels (12) hindurchgeführt wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem fünften Verfahrensschritt ein drittes Material mit einem vierten Material mittels Spritzguss unter Ausbildung eines zweiten Spritzgussteils (17) stoffschlüssig verbunden wird, wobei das zweite Spritzgussteil (17) mit einer zweiten Aufnahmeöffnung (170) für das Durchführungselement (142) des ersten Batteriezellenpols (14) versehen wird und in einem sechsten Verfahrensschritt das Durchführungselement (142) des ersten Batteriezellenpols (14) durch die zweite Aufnahmeöffnung (170) des zweiten Spritzgussteils (17) hindurchgeführt wird.
  12. Verwendung einer Deckelbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 in einer Batteriezelle in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).
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