DE102020003279A1 - Kontaktbrücke aus einem leitfähigen Verbundwerkstoff, Verfahren zur Herstellung einer solchen Kontaktbrücke und Batterie - Google Patents

Kontaktbrücke aus einem leitfähigen Verbundwerkstoff, Verfahren zur Herstellung einer solchen Kontaktbrücke und Batterie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktbrücke (1) aus einem leitfähigen Verbundwerkstoff (2), wobei der Verbundwerkstoff (2) durch einen ersten (2.1) und einen zweiten Werkstoff (2.2) ausgebildet ist, mit einer Länge (bB) in eine X-Richtung, welche größer ist als eine Dicke (t) in eine senkrecht auf der X-Richtung stehenden Y-Richtung, und einer Tiefe in eine senkrecht auf einer durch die X-Richtung und die Y-Richtung aufgespannten Ebene stehenden Z-Richtung, mit einem ersten Abschnitt (3) und einem seitlich in der X-Richtung neben dem ersten Abschnitt (3) angeordneten und mit diesem leitend verbundenen zweiten Abschnitt (4). Die erfindungsgemäße Kontaktbrücke ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (3) gerade entlang der X-Richtung verläuft, wodurch er ein ebenes Plateau mit einer Länge (bP) ausbildet und ein Werkstoffübergang vom ersten (2.1) zum zweiten Werkstoff (2.2) innerhalb des ersten Abschnitts (3) stattfindet und zwei zweite Abschnitte (4) vorgesehen sind, wobei je ein zweiter Abschnitt (4) in X-Richtung vor bzw. hinter dem ersten Abschnitt (3) angeordnet ist, und die zweiten Abschnitte (4) je um eine in Z-Richtung verlaufende Achse (5) mit einem Radius (ri) gekrümmt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kontaktbrücke nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kontaktbrücke sowie eine Batterie nach der im Oberbegriff von Anspruch 10 näher definierten Art.
  • Vorrichtungen zur elektrisch leitenden Verbindung von stromführenden Elementen, insbesondere Gleichspannungsquellen wie Batterien oder Akkumulatoren, sind generell aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel ist die Verbindung mehrerer galvanischer Zellen zur Ausbildung einer Batterie. Hierzu werden von den galvanischen Zellen umfasste Elektroden über eine Kontaktbrücke verschaltet. Mit Hilfe einer solchen Kontaktbrücke lassen sich mehrere Batterien in Reihe schalten, wodurch die Ausgangsspannung der Batterie gesteigert werden kann.
  • Bei einer Kontaktbrücke handelt es sich um Bauteil aus einem leitfähigen Werkstoff oder einem Verbund aus mehreren leitfähigen Werkstoffen. Um Material und damit Bauraum, Gewicht und Kosten einzusparen, werden Kontaktbrücken meist als dünnes Band, Streifen, Draht oder dergleichen ausgeführt. Aufgrund einer überlegenen Leitfähigkeit wird dabei als Werkstoff üblicherweise Kupfer eingesetzt. Kupfer ist zwar günstiger als Silber oder Gold, hat sich jedoch im Laufe der Zeit aufgrund einer weltweit gestiegenen Nachfrage bedeutend verteuert. Durch das Ausbilden eines Verbundwerkstoffs aus Kupfer und im Vergleich zu Kupfer günstigem Aluminium lässt sich ein mit der Verteuerung von Kupfer einhergehender Kostenanstieg auffangen. Aluminium weist dabei zwar eine gegenüber Kupfer reduzierte Leitfähigkeit auf, aufgrund einer geringeren Dichte lässt sich eine Kontaktbrücke aus einem Kupfer-Aluminium-Werkstoffverbund bei gleicher Leitfähigkeit jedoch leichter ausführen, als eine Kontaktbrücke aus reinem Kupfer.
  • Die DE 10 2013 219 404 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Bimetall-Werkstoffverbunds zur Ausbildung eines zur elektrischen Kontaktierung von Batterieelementen verwendeten Bands oder Streifens. Dabei werden drei Bänder bereitgestellt, welche aus Metall und/oder einer Metalllegierung bestehen, wobei wenigstens zwei Bänder ein unterschiedliches Metall bzw. eine unterschiedliche Metalllegierung aufweisen. Die Bänder werden so angeordnet, dass ein Innenband seitlich von zwei Außenbändern begrenzt ist. Zur Verbindung der Bänder werden Aussparungen in die Bänder gefräst. Dabei können die Aussparungen an den zwei flachen Seiten des Innenbands, je einer dem Innenband zugewandten Seite der Außenbänder, oder je eine Aussparung an einem Außenband und einem Innenband vorgesehen sein, wobei im letzten Fall die Aussparung des Innenbands auf einer dem ungefrästen Außenband zugewandten Seite vorgesehen ist. Die Bänder werden anschließend so ausgerichtet, dass sie sich an den Aussparungen berühren und durch Walzplattieren gefügt, wodurch ein einzelnes Band entsteht. Das Verbundwerkstoffband wird anschließend entlang einer Vorschubrichtung des Bands aufgetrennt, wodurch zwei Bänder aus den zwei unterschiedlichen Metallen bzw. Metalllegierungen entstehen. Diese Bänder werden wiederum durch Stanzen oder Schneiden quer zur Vorschubrichtung in die einzelnen Bänder oder Streifen zur Kontaktierung der Batterieelemente aufgetrennt. Insbesondere werden dabei Kupfer und Aluminium und/oder Metalllegierungen, welche Kupfer und/oder Aluminium umfassen, eingesetzt.
  • Die dabei entstehenden Bänder bzw. Streifen zur Kontaktierung der Batterieelemente weisen eine ebene Form auf, wodurch beim Verschweißen der Bänder oder Streifen mit von den Batterieelementen umfassten Elektroden unklar definierte Schweißflächen vorliegen. Ferner lassen sich aus Fertigungstoleranzen zwischen den zu verbindenden Elektroden resultierende Abstände aufgrund der Form und der Steifigkeit der Bänder oder der Streifen nicht oder nur schwer ausgleichen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktbrücke anzugeben, welche das Erzeugen klar definierter Schweißnähte erlaubt sowie mit der ein Ausgleich von mit dem Auftreten von Bauteiltoleranzen einhergehenden Abständen zwischen den zu verbindenden Elektroden möglich ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kontaktbrücke mit den Merkmalen des Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kontaktbrücke mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie eine Batterie mit einer solchen Kontaktbrücke mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
  • Die Erfindung betrifft eine Kontaktbrücke aus einem leitfähigen Verbundwerkstoff, wobei der Verbundwerkstoff durch einen ersten und einen zweiten Werkstoff ausgebildet ist. Die Kontaktbrücke weist eine Länge bB in eine X-Richtung auf, welche größer ist als eine Dicke t in eine senkrecht auf der X-Richtung stehende Y-Richtung, und eine Tiefe in einer senkrecht auf einer durch die X-Richtung und die Y-Richtung aufgespannten Ebene stehenden Z-Richtung. Die Kontaktbrücke weist ferner einen ersten Abschnitt und einen seitlich in der X-Richtung neben dem ersten Abschnitt angeordneten und mit diesem leitend verbundenen zweiten Abschnitt auf. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der erste Abschnitt gerade entlang der X-Richtung verläuft, wodurch er ein ebenes Plateau mit einer Länge bp ausbildet und ein Werkstoffübergang vom ersten zum zweiten Werkstoff innerhalb des ersten Abschnitts stattfindet und zwei zweite Abschnitte vorgesehen sind, wobei ein vorderer zweiter Abschnitt in X-Richtung vor bzw. ein hinterer zweiter Abschnitt hinter dem ersten Abschnitt angeordnet ist, und die zweiten Abschnitte je um eine in Z-Richtung verlaufende Achse mit einem Radius ri gekrümmt sind.
  • Der vordere und der hintere zweite Abschnitt werden zur elektrischen Kontaktierung mit Elektroden einer Gleichspannungsquelle leitend verbunden. Die zweiten Abschnitte werden hierzu jeweils mit einer Elektrode kontaktiert und anschließend mit dieser verschweißt. Typischerweise bestehen die Elektroden der Gleichspannungsquelle aus zwei unterschiedlichen Materialien, daher ist es von Vorteil wenn auch die Kontaktbrücke aus einem Hybridwerkstoff in Form eines Verbundwerkstoffs gefertigt ist, um jeweils eine artgleiche Verbindung zwischen den Elektroden und den zweiten Abschnitten zu gewährleisten.
  • Durch das Aufweisen eines Krümmungsradius liegt eine definierte Auflagefläche zwischen den zweiten Abschnitten und den Elektroden vor. Hierdurch lässt sich die Qualität der Schweißnaht beim Verbinden der zweiten Abschnitte mit den Elektroden steigern. Eine verbesserte Schweißnahtqualität geht zum einen mit einer Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der Kontaktbrücke einher und führt zum anderen durch eine Verbesserung von metallurgischen Eigenschaften zu einer erhöhten Festigkeit der Schweißverbindung durch das Vermeiden von spröden, intermetallischen Phasen. Dies wird dadurch begünstigt, dass der Werkstoffübergang im ersten Abschnitt, und damit entfernt zu den beiden Schweißverbindungen vorgesehen ist. Der vordere zweite Abschnitt und der hintere zweite Abschnitt können ferner den gleichen Krümmungsradius oder einen voneinander abweichenden Krümmungsradius aufweisen.
  • Dadurch, dass die zweiten Abschnitte gekrümmt sind, ist die Gesamtausdehnung der Kontaktbrücke in die Y-Richtung größer als bei einer ebenen Kontaktbrücke. Hierdurch und durch die Möglichkeit, die Schweißnaht an einer beliebigen Stelle eines gekrümmten zweiten Abschnitts vorzusehen, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Kontaktbrücke Bauteiltoleranzen besser ausgleichen. Die erfindungsgemäße Kontaktbrücke eignet sich somit besonders für den Einsatz als Stromschiene zur Verschaltung mehrerer Batterien bzw. Batteriezellen. Durch die Fähigkeit, Toleranzen überbrücken zu können, lässt sich die Kontaktbrücke außerdem bei Batterien bzw. Batteriezellen unterschiedlichster Geometrie einsetzen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Kontaktbrücke sieht vor, dass die Krümmungsradien ri der zweiten Abschnitte bis zum tausendfachen der Dicke t betragen.
  • Durch eine Variation der Krümmungsradien der zweiten Abschnitte kann die Kontaktbrücke flexibel an eine festgelegte Zielgeometrie angepasst werden, was einen Einsatz der Kontaktbrücke bei Batterien unterschiedlichster Geometrie weiter vereinfacht.
  • Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kontaktbrücke weisen die vom Verbundwerkstoff umfassten Werkstoffe jeweils ein Metall oder eine Metalllegierung auf. Dabei umfasst der Verbundwerkstoff insbesondere ein Metall oder eine Metalllegierung auf der Basis von Kupfer und/oder Aluminium.
  • Typischerweise sind Batterieelektroden aus einem Metall bzw. einer Metalllegierung gefertigt, welche Kupfer und/oder Aluminium enthalten. Dabei besteht eine Anode typischerweise aus einem der Metalle und eine Kathode aus dem anderen Metall. Um nun mehrere Batterien hintereinander in Reihe zu schalten, werden die einzelnen Elektroden mit Hilfe der Kontaktbrücke elektrisch leitend verbunden. Die Kontaktbrücke ist dabei so ausgeführt, dass der vordere zweite Abschnitt aus dem ersten Metall oder der ersten Metalllegierung, beispielsweise Kupfer, besteht und der hintere zweite Abschnitt aus dem zweiten Metall bzw. der zweiten Metalllegierung, beispielsweise Aluminium, besteht. Zur elektrischen Kontaktierung wird dabei der zweite Abschnitt aus Kupfer mit der Kupferelektrode und der zweite Abschnitt aus Aluminium mit der Aluminiumelektrode verschweißt, um eine artgleiche Verbindung herzustellen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kontaktbrücke sieht vor, dass die Dicke t entlang des ersten Abschnitts und der beiden zweiten Abschnitte entlang der X-Richtung konstant ist.
  • Hierdurch lässt sich die Kontaktbrücke besonders einfach herstellen und ein Aufwand bei ihrer Produktion minimieren.
  • Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kontaktbrücke weist der in X-Richtung vor dem ersten Abschnitt angeordnete zweite Abschnitt eine Dicke t1 auf und der in X-Richtung hinter dem ersten Abschnitt angeordnete zweite Abschnitt eine Dicke t2 auf, wobei die Dicke t1 und die Dicke t2 voneinander abweichende Werte annehmen.
  • Durch eine Variation der Bauteildicken des vorderen zweiten Abschnitts und des hinteren zweiten Abschnitts lässt sich die Kontaktbrücke an wechselnde Anforderungen anpassen, welche mit dem Einsatz bei Batterien bzw. Batteriezellen unterschiedlichster Art einhergehen. Die Kontaktbrücke lässt sich beispielsweise so gestalten, dass sie einen zur Verfügung stehenden Bauraum effizient nutzt und eine Bauteiltoleranz effektiv ausgleicht.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kontaktbrücke sieht ferner vor, dass der in X-Richtung vor dem ersten Abschnitt angeordnete zweite Abschnitt eine Länge I1 in X-Richtung aufweist, welche von einer Länge I2 in X-Richtung des hinter dem ersten Abschnitt angeordneten zweiten Abschnitts abweicht.
  • Hierdurch lässt sich die Geometrie der Kontaktbrücke weiter an wechselnde Anforderungen, die mit dem Einsatz bei verschiedenen Batterien bzw. Batteriezellen einhergeht, anpassen. Insbesondere sind die beiden zweiten Abschnitte so ausgeführt, dass derjenige zweite Abschnitt, der eine größere Länge aufweist, eine geringere Dicke als der kürzere zweite Abschnitt aufweist.
  • Bevorzugt findet eine Materialverjüngung zwischen der Dicke t1 und der Dicke t2 innerhalb des ersten Abschnitts an der Stelle des Werkstoffübergangs statt. Die Materialverjüngung erfolgt dabei auf beiden zu einer durch die X-Richtung und die Z-Richtung aufgespannten Ebene parallel liegenden Seite des ersten Abschnitts oder auf einer dieser beiden Seiten.
  • Durch das Vorsehen der Materialverjüngung im ebenen Abschnitt der Kontaktbrücke lässt sich ein Produktionsaufwand bei der Herstellung der Kontaktbrücke reduzieren. Durch das Vorsehen einer Materialverjüngung auf einer der Seiten des ersten Abschnitts bzw. auf beiden Seiten des ersten Abschnitts lässt sich außerdem die Geometrie der Kontaktbrücke an wechselnde Anforderungen gezielt anpassen.
  • Bei einem Verfahren zur Herstellung der Kontaktbrücke wird erfindungsgemäß ein Verbundwerkstoff zur Ausbildung der Kontaktbrücke von einem Coil abgewickelt und anschließend durch Auswalzen in seine Zielform umgeformt.
  • Kontaktbrücken werden typischerweise hergestellt, indem ein Verbundwerkstoffband von einem Coil abgewickelt und geschnitten wird. Der daran anschließende Verfahrensschritt zur Umformung der Kontaktbrücke durch Auswalzen lässt sich besonders einfach in das Verfahren zur Herstellung der Kontaktbrücke eingliedern. Somit sind keine kostspieligen und aufwändigen Veränderungen in der Anlagen- bzw. Systemtechnik zur Herstellung der Kontaktbrücke notwendig. Außerdem ist somit eine Massenteilfertigung möglich.
  • Bevorzugt wird der Verbundwerkstoff zur Ausbildung der Kontaktbrücke von einem Coil abgewickelt, anschließend werden Bänder oder Streifen durch ein Schneiden entlang der X-Richtung vom Verbundwerkstoff abgetrennt und diese durch Streckziehen in ihre Zielform umgeformt.
  • Hierdurch steigt zwar der Aufwand bei der Herstellung der Kontaktbrücke gegenüber einfachem Auswalzen, jedoch lassen sich durch Streckziehen asymmetrische Bauteilgeometrien, insbesondere eine unterschiedliche Länge und/oder eine unterschiedliche Dicke des vorderen und des hinteren zweiten Abschnitts realisieren. Dies bedeutet jedoch Einzelteilfertigung. Durch eine Variation eines Abstands eines in die X-Richtung durchgeführten Abtrennschnitts in Abwickelungsrichtung des Verbundwerkstoffs vom Coil lässt sich eine Tiefe der Kontaktbrücke gezielt einstellen, um Streifen oder Bänder herzustellen.
  • Bei einer Batterie mit wenigstens einem Batterieelement, wobei das Batterieelement wenigstens eine galvanische Zelle umfasst, sind erfindungsgemäß wenigstens zwei Batterieelemente und/oder wenigstens zwei galvanische Zellen mit der Kontaktbrücke elektrisch leitend verbunden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Kontaktbrücke lassen sich somit mehrere Batterien und/oder von einer Batterie umfasste galvanische Zellen hintereinander in Reihe schalten.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kontaktbrücke sowie der erfindungsgemäßen Batterie ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine perspektivische Darstellung einer üblichen Kontaktbrücke aus einem Verbundwerkstoff;
    • 2 ein übliches zu einem Coil aufgewickeltes Verbundwerkstoffband;
    • 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kontaktbrücke;
    • 4 eine Schnittansicht von drei erfindungsgemäßen asymmetrischen Kontaktbrücken; und
    • 5 eine Seitenansicht einer Batterieverbindung unter Einsatz der erfindungsgemäßen Kontaktbrücke.
  • Die in 1 dargestellte Kontaktbrücke 1 besteht aus einem Verbundwerkstoff 2, wobei ein erster Abschnitt 3 aus einem ersten Werkstoff 2.1 und ein zweiter Abschnitt 4 aus einem zweiten Werkstoff 2.2 besteht. Die Kontaktbrücke 1 weist eine ebene Gestalt mit einer konstanten Dicke t auf. Aufgrund der ebenen Gestalt erlaubt die Kontaktbrücke 1 nur eine undefinierte Schweißfläche beim Verschweißen mit einer nicht dargestellten Elektrode einer Batterie und kann Bauteiltoleranzen nur unzureichend überbrücken.
  • Zur Herstellung von Kontaktbrücken 1 wird der Verbundwerkstoff 2 üblicherweise als Halbzeug bereitgestellt. In 2 ist dieses Halbzeug als ein Coil 7 ausgeführt. Der Verbundwerkstoff 2 weist dabei einen mittleren Abschnitt, der aus dem ersten Werkstoff 2.1 besteht, sowie zwei seitlich neben dem mittleren Abschnitt angeordnete, aus dem zweiten Werkstoff 2.2 bestehende Abschnitte auf. Zur Herstellung der in 1 gezeigten Kontaktbrücke 1 wird ein Band vom Coil 7 abgewickelt und entlang der Abwicklungsrichtung mittig aufgetrennt, wodurch zwei Einzelbänder entstehen, von denen beide jeweils sowohl einen Abschnitt aus dem ersten Werkstoff 2.1 und einen Abschnitt aus dem zweiten Werkstoff 2.2 umfassen. Zum Erhalten von Kontaktbrücken 1 in Form von Bändern oder Streifen werden die beiden in die Abwicklungsrichtung aufgetrennten Bänder quer zur Abwicklungsrichtung geschnitten.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen symmetrischen Kontaktbrücke 1. Diese wird ebenfalls aus einem Verbundwerkstoff 2 hergestellt, wobei dieser hierzu gemäß des in 2 dargestellten Coils 7 ausgeführt ist. Der Verbundwerkstoff 2 wird vom Coil 7 abgewickelt und durch Auswalzen in die in 3 dargestellte Form gebracht.
  • Die erfindungsgemäße Kontaktbrücke 1 weist dabei ein entlang einer X-Richtung verlaufendes ebenes Plateau auf, welches einen ersten Abschnitt 3 darstellt. Der erste Abschnitt 3 ist mittig angeordnet und in X-Richtung seitlich von zwei zweiten Abschnitten 4 umrahmt. Dabei ist ein vorderer zweiter Abschnitt 4.1 in X-Richtung vor dem ersten Abschnitt 3 angeordnet und ein hinterer zweiter Abschnitt 4.2 hinter dem ersten Abschnitt 3 angeordnet. Die erfindungsgemäße Kontaktbrücke 1 weist in 3 eine konstante Dicke t auf. Der vordere zweite Abschnitt 4.1 und eine Hälfte des ersten Abschnitts 3 bestehen aus demselben Werkstoff 2.1, wohingegen eine weitere Hälfte des ersten Abschnitts 3 und der hintere zweite Abschnitt 4.2 aus einem zweiten Werkstoff 2.2 bestehen. Dabei handelt es sich um zwei Metalle bzw. zwei Metalllegierungen, insbesondere auf der Basis von Aluminium und/oder Kupfer. Hierbei handelt es sich um übliche Werkstoffe zur Ausbildung von Batterieelektroden. Der vordere zweite Abschnitt 4.1 und der hintere zweite Abschnitt 4.2 sind jeweils um eine entlang einer Z-Richtung verlaufenden Achse 5 mit einem Radius ri gekrümmt. Die Radien ri des vorderen zweiten Abschnitts 4.1 und des hinteren zweiten Abschnitts 4.2 können wie in 3 dargestellt gleich oder auch abweichend zueinander sein. Durch die Krümmung liegen die zweiten Abschnitte 4.1 und 4.2 nach Auflegen der Kontaktbrücke 1 auf zwei Batterieelektroden jeweils entlang einer Kontaktlinie auf diesen auf. Somit lässt sich beim Verschweißen der zweiten Abschnitte 4.1 und 4.2 mit den Batterieelektroden eine definierte Schweißnaht erzielen.
  • Mit der in 3 gezeigten erfindungsgemäßen Kontaktbrücke 1 lassen sich Bauteiltoleranzen bei der Verbindung mehrerer Batterien bzw. galvanischer Zellen ausgleichen. Dies liegt zum einen an einer im Vergleich zum in 1 gezeigten Stand der Technik höheren Ausdehnung der Kontaktbrücke 1 in eine auf der X-Richtung und der Z-Richtung aufgespannten Ebene senkrecht stehenden Y-Richtung. Ferner lassen sich die Schweißverbindungen an den zweiten Abschnitten 4.1 und 4.2 an einer beliebigen Stelle vorsehen, wodurch die Kontaktbrücke 1 auch leicht versetzt mit den Batterieelektroden verschweißt werden kann. Außerdem erlaubt es die Geometrie der erfindungsgemäßen Kontaktbrücke 1 diese leichter zu verbiegen.
  • 4 zeigt drei Schnittansichten einer alternativen erfindungsgemäßen Kontaktbrücke 1 mit einer asymmetrischen Form. Dabei weisen die aus den verschiedenen Werkstoffen bestehenden Abschnitte der Kontaktbrücke 1 jeweils eine zueinander abweichende Dicke sowie Länge auf. In 4 ist die Dicke t1 des aus dem ersten Werkstoff 2.1 bestehenden Teils der Kontaktbrücke 1 geringer als die Dicke t2 des aus dem zweiten Werkstoff 2.2 bestehenden Teils der Kontaktbrücke 1. Die in 4 gezeigte Kontaktbrücke 1 wird mit Hilfe von Streckziehen hergestellt. Hierzu werden vom Coil 7 abgetrennte Kontaktbrücken 1 in Einzelfertigung durch einen auf einer Streckziehmaschine durchgeführten Umformprozess in ihre Zielform gebracht. Eine Reduktion der Bauteildicke resultiert dabei aus dem Ziehprozess, wodurch die Länge I1 des aus dem ersten Werkstoff 2.1 bestehenden Teils der Kontaktbrücke 1 vergrößert wird und somit höher ist als die Länge I2 des aus dem zweiten Werkstoff 2.2 bestehenden Teils der Kontaktbrücke 1. Die Breite bP* des ersten Abschnitts 3 der mittels Streckziehen umgeformten Kontaktbrücke 1 ist somit größer als die Breite bP der durch Auswalzen umgeformten Kontaktbrücke 1 aus 3.
  • Dabei ist es möglich, den Streckziehprozess so einzustellen, dass eine Materialverjüngung an der Stelle des Werkstoffübergangs innerhalb des ebenen ersten Abschnitts 3 vorliegt, wobei die Materialverjüngung wie in 4 a. gezeigt an beiden Seiten 6.1 und 6.2 in zwei parallel zu einer durch die X- und die Z-Richtung aufgespannten Ebene liegt. Ebenso ist es möglich, dass die Materialverjüngung nur auf einer der beiden Seiten 6.1 und 6.2 vorliegt, entweder wie in 4 b. gezeigt an der in die Y-Richtung betrachteten oberen Seite 6.1 der Kontaktbrücke 1 oder wie in 4 c. gezeigt an der in Y-Richtung betrachteten unteren Seite 6.2 der Kontaktbrücke 1. Hierdurch kann die Kontaktbrücke 1 so gestaltet werden, dass sie flexibel an verschiedene Einbaubedingungen bei der Kontaktierung von Batterieelektroden anpassbar ist.
  • Die in 5 dargestellte Kontaktbrücke 1 ist im vorderen zweiten Abschnitt 4.1 und dem hinteren zweiten Abschnitt 4.2 über Schweißnähte 12 mit von jeweils einer Batterie bzw. Batteriezelle 8 (nur eine Batterie bzw. Batteriezelle ist dargestellt) umfassten Elektroden 11 elektrisch leitend verbunden. Die Batterie 8 weist ein Batterieelement 9 mit einer galvanischen Zelle 10 auf. Aufgrund von Bauteiltoleranzen tritt eine Lageabweichung in Form eines Höhenversatzes h zwischen den beiden Elektroden 11 auf. Dank der besonderen Geometrie der erfindungsgemäßen Kontaktbrücke 1 lässt sich dieser Höhenversatz h ausgleichen. Ferner lässt sich die Qualität der beiden Schweißnähte 12 verbessern, da aufgrund der Krümmung der beiden zweiten Abschnitte 4.1 und 4.2 eine definierte Auflagefläche der zweiten Abschnitte 4 auf den Elektroden 11 vorliegt und der Werkstoffübergang vom ersten Werkstoff 2.1 zum zweiten Werkstoff 2.2 von den Schweißnähten 12 entfernt ist. Mit der erfindungsgemäßen Kontaktbrücke 1 lassen sich Höhenversätze h in einer Größe zwischen 0 und dem 0,75-fachen der gesamten Ausdehnung der Kontaktbrücke 1 in die Y-Richtung ausgleichen. Die Radien, mit denen die zweiten Abschnitte 4 gekrümmt sind, liegen dabei zwischen einem Wert von 0 und dem zehntausendfachen des Höhenversatzes h.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013219404 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Kontaktbrücke (1) aus einem leitfähigen Verbundwerkstoff (2), wobei der Verbundwerkstoff (2) durch einen ersten (2.1) und einen zweiten Werkstoff (2.2) ausgebildet ist, mit einer Länge (bB) in eine X-Richtung, welche größer ist als eine Dicke (t) in eine senkrecht auf der X-Richtung stehenden Y-Richtung, und einer Tiefe in eine senkrecht auf einer durch die X-Richtung und die Y-Richtung aufgespannten Ebene stehenden Z-Richtung, mit einem ersten Abschnitt (3) und einem seitlich in der X-Richtung neben dem ersten Abschnitt (3) angeordneten und mit diesem leitend verbundenen zweiten Abschnitt (4), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (3) gerade entlang der X-Richtung verläuft, wodurch er ein ebenes Plateau mit einer Länge (bp) ausbildet und ein Werkstoffübergang vom ersten (2.1) zum zweiten Werkstoff (2.2) innerhalb des ersten Abschnitts (3) stattfindet und zwei zweite Abschnitte (4) vorgesehen sind, wobei je ein zweiter Abschnitt (4) in X-Richtung vor bzw. hinter dem ersten Abschnitt (3) angeordnet ist, und die zweiten Abschnitte (4) je um eine in Z-Richtung verlaufende Achse (5) mit einem Radius (ri) gekrümmt sind.
  2. Kontaktbrücke (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsradien (ri) der zweiten Abschnitte (4) bis zum tausendfachen der Dicke (t) betragen.
  3. Kontaktbrücke (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Verbundwerkstoff (2) umfassten Werkstoffe (2.1, 2.2) jeweils ein Metall oder eine Metalllegierung aufweisen, insbesondere ein Metall oder eine Metalllegierung auf der Basis von Kupfer und/oder Aluminium.
  4. Kontaktbrücke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (t) entlang des ersten Abschnitts (3) und der beiden zweiten Abschnitte (4) entlang der X-Richtung konstant ist.
  5. Kontaktbrücke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in X-Richtung vor dem ersten Abschnitt (3) angeordnete zweite Abschnitt (4.1) eine Dicke (t1) aufweist und der in X-Richtung hinter dem ersten Abschnitt (3) angeordnete zweite Abschnitt (4.2) eine Dicke (t2) aufweist, wobei die Dicke (t1) und die Dicke (t2) voneinander abweichende Werte annehmen.
  6. Kontaktbrücke (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der in X-Richtung vor dem ersten Abschnitt (3) angeordnete zweite Abschnitt (4.1) eine Länge (11) in X-Richtung aufweist, welche von einer Länge (I2) in X-Richtung des hinter dem ersten Abschnitt (3) angeordneten zweiten Abschnitts (4.2) abweicht.
  7. Kontaktbrücke (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialverjüngung zwischen der Dicke (t1) und der Dicke (t2) innerhalb des ersten Abschnitts (3) an der Stelle des Werkstoffübergangs stattfindet, wobei die Materialverjüngung auf beiden zu einer durch die X-Richtung und die Z-Richtung aufgespannten Ebene parallel liegenden Seiten (6.1, 6.2) des ersten Abschnitts (3) erfolgt, oder die Materialverjüngung auf einer dieser beiden Seiten (6.1, 6.2) erfolgt.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktbrücke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbundwerkstoff (2) zur Ausbildung der Kontaktbrücke (1) von einem Coil (7) abgewickelt wird und anschließend durch Auswalzen in seine Zielform umgeformt wird.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktbrücke (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff (2) zur Ausbildung der Kontaktbrücke (1) von einem Coil (7) abgewickelt wird, anschließend Bänder oder Streifen durch ein Schneiden entlang der X-Richtung vom Verbundwerkstoff abgetrennt werden und diese durch Streckziehen in ihre Zielform umgeformt werden.
  10. Batterie (8) mit wenigstens einem Batterieelement (9), wobei das Batterieelement (9) wenigstens eine galvanische Zelle (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Batterieelemente (9) und/oder wenigstens zwei galvanischen Zellen (10) mit einer Kontaktbrücke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 elektrisch leitend verbunden sind.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013219404A1 (de) 2013-09-26 2015-03-26 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von Bändern und Streifen aus zwei metallischen Materialien

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