DE102020130027A1 - Hochleistungslithiumbatterie-Abdeckplatte - Google Patents

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Abstract

Eine Hochleistungslithiumbatterie-Abdeckplatte umfasst einen mit zwei Elektrodendurchgangslöchern versehenen Abdeckplattenkörper, wobei eine Pluspol-Druckplatte und eine Minuspol-Druckplatte jeweils isoliert an der Oberseite des Abdeckplattenkörpers angeschlossen sind und unterhalb des Abdeckplattenkörpers eine damit verbundene untere Isolierunterlage angeordnet ist, und wobei ein Pluspol-Verbindungsblech und ein Minuspol-Verbindungsblech, welche sich unterhalb der unteren Isolierunterlage befinden, jeweils durch ein zugeordnetes Elektrodendurchgangsloch hindurchgeführt sind und mit der Pluspol-Druckplatte bzw. der Minuspol-Druckplatte in elektrischem Kontakt stehen. Bei dem Elektrodendurchgangsloch handelt es sich um ein mit einem oberen Flansch versehenes gestuftes Durchgangsloch. Die Pluspol-Druckplatte und die Minuspol-Druckplatte, welche jeweils mit einem Isolierring ausgestattet sind, sind jeweils in dem zugeordneten Elektrodendurchgangsloch angeordnet und jeweils mit einer Dichtscheibe unterlegt, wobei der obere Flansch des Elektrodendurchgangsloches im nach innen gebogenen Zustand an dem Isolierring anliegt, so dass eine lötfreie Elektrodendichtungsstruktur entsteht. Die vorliegende Erfindung ist angemessen aufgebaut, indem der obere Flansch des Elektrodendurchgangsloches im nach innen gebogenen Zustand den Isolierring, die Elektrodendruckplatte und die Dichtscheibe fest in den Abdeckplattenkörper einpresst, um eine Abdichtung herzustellen, was keine Schweißarbeit benötigt. Dadurch wird der Montagevorgang vereinfacht und die Produktionsleistung erhöht. Es bestehen keine Bruch- und Flüssigkeitsaustrittsgefahr. Auf diese Weise werden die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Dichtungsstruktur erheblich erhöht.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lithiumbatterie-Zubehörteil, insbesondere eine Lithiumbatterie-Abdeckplatte.
  • Technischer Hintergrund
  • Der Gehäuseraum einer Hochleistungslithiumbatterie soll möglichst effektiv genutzt werden. Dabei ermöglicht eine zugehörige Abdeckplatte eine Anordnung der Bauteile einer Elektrode, wie etwa der Elektrodendruckplatte, der Dichtscheibe, des Isolierrings, an der Abdeckplatte, um den darunter liegenden Gehäuseraum einzusparen. Zur Zeit werden die Dichtungsstrukturen der Elektrodenbauteile auf solchen Abdeckplatten durch Schweißverfahren und hochfeste Kunststoffteile hergestellt, was hohe Anforderungen an den jeweiligen Montageprozess stellt und zu einem umständlichen Herstellungsvorgang führt. Zudem kann es bei starken Betriebstemperaturänderungen zur Verformung oder sogar zum Bruch der Dichtungsstrukturen kommen, so dass die Gefahr eines Flüssigkeitsaustritts besteht. Dies bedeutet eine unzureichende Sicherheit und Zuverlässigkeit. Hinzu kommt, dass die Verbindung bzw. Montage unterhalb einer derartigen Abdeckplatte angeordneter Bauteile, wie etwa der unteren Isolierunterlage, des Elektrodenverbindungsbleches, zumeist durch Vernieten, Verschweißen erfolgt. Dies führt dazu, dass die Gesamtmontage nicht einfach genug ist, wodurch die Produktionsleistung beeinträchtigt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Ausgehend von den Nachteilen des Stands der Technik stellt die Erfindung eine Hochleistungslithiumbatterie-Abdeckplatte bereit, die angemessen aufgebaut ist und eine zuverlässige Abdichtung bietet.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst einen mit zwei Elektrodendurchgangslöchern versehenen Abdeckplattenkörper, wobei eine Pluspol-Druckplatte und eine Minuspol-Druckplatte jeweils isoliert an der Oberseite des Abdeckplattenkörpers angeschlossen sind und unterhalb des Abdeckplattenkörpers eine damit verbundene untere Isolierunterlage angeordnet ist, und wobei ein Pluspol-Verbindungsblech und ein Minuspol-Verbindungsblech, welche sich unterhalb der unteren Isolierunterlage befinden, jeweils durch ein zugeordnetes Elektrodendurchgangsloch hindurchgeführt sind und mit der Pluspol-Druckplatte bzw. der Minuspol-Druckplatte in elektrischem Kontakt stehen. Bei dem Elektrodendurchgangsloch handelt es sich um ein mit einem oberen Flansch versehenes gestuftes Durchgangsloch. Die Pluspol-Druckplatte und die Minuspol-Druckplatte sind jeweils in dem zugeordneten Elektrodendurchgangsloch angeordnet, jeweils mit einer Dichtscheibe unterlegt und jeweils am Außenumfang mit einem Isolierring versehen, wobei der obere Flansch des Elektrodendurchgangsloches im nach innen gebogenen Zustand an dem Isolierring anliegt, so dass eine lötfreie Elektrodendichtungsstruktur entsteht.
  • Weiter ist vorgesehen, dass sowohl an der mit der Dichtscheibe in dichtendem Kontakt stehenden unteren Endfläche der Pluspol-Druckplatte oder der Minuspol-Druckplatte als auch an der mit der Dichtscheibe in dichtendem Kontakt stehenden Oberfläche des Elektrodendurchgangsloches wellenförmige Kerben ausgebildet sind, um eine verstärkte Dichtungsstruktur zu erzeugen.
  • Weiter ist vorgesehen, dass an der unteren Oberfläche des Abdeckplattenkörpers mehrere Haken vorgesehen sind, über die die untere Isolierunterlage dicht an dem Abdeckplattenkörper anliegt und mit diesem verbunden ist, während an der unteren Oberfläche der unteren Isolierunterlage zwei Paare Schnappstücke angeordnet sind, wobei sowohl das Pluspol-Verbindungsblech als auch das Minuspol-Verbindungsblech über zugeordnete Schnappstücke unterhalb der unteren Isolierunterlage mit dieser verbunden sind.
  • Die vorliegende Erfindung ist angemessen aufgebaut, indem der obere Flansch des Elektrodendurchgangsloches im nach innen gebogenen Zustand den Isolierring, die Elektrodendruckplatte und die Dichtscheibe fest in den Abdeckplattenkörper einpresst, um eine Abdichtung herzustellen, was keine Schweißarbeit benötigt. Dadurch wird der Montagevorgang vereinfacht und die Produktionsleistung erhöht. Auch bei starken Betriebstemperaturänderungen verformt sich die Dichtungsstruktur nur geringfügig, so dass keine Bruch- und Flüssigkeitsaustrittsgefahr bestehen. Auf diese Weise werden die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Dichtungsstruktur erheblich erhöht.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
  • Figurenliste
  • Es zeigen
    • 1 eine schematische Hauptansicht eines Ausführungsbeispiels,
    • 2 eine schematische räumliche Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels,
    • 3 den Teilschnitt A-A von 1 in einer schematischen Vergrößerungsansicht,
    • 4 eine schematische teilweise geschnittene Vergrößerungsansicht eines Abdeckplattenkörpers im noch nicht nach innen gebogenen Zustand eines oberen Flansches,
    • 5 eine schematische Draufsicht von 4,
    • 6 eine schematische Unteransicht der Pluspol-Druckplatte aus 3,
    • 7 eine schematische räumliche Darstellung des Abdeckplattenkörpers und einer unteren Isolierunterlage in umgedrehtem Zustand und
    • 8 den Schnitt B-B von 1 in einer schematischen Vergrößerungsansicht.
  • Konkrete Ausführungsformen
  • Wie in 1 bis 4 dargestellt ist, sind in einem Abdeckplattenkörper 1 zwei Elektrodendurchgangslöcher 2 ausgebildet, wobei eine Pluspol-Druckplatte 3 und eine Minuspol-Druckplatte 4 jeweils isoliert an der Oberseite des Abdeckplattenkörpers 1 angeschlossen sind. Unterhalb des Abdeckplattenkörpers 1 ist eine damit verbundene untere Isolierunterlage 5 angeordnet. Unterhalb der unteren Isolierunterlage 5 befinden sich ein Pluspol-Verbindungsblech 6 und ein Minuspol-Verbindungsblech 7, welche jeweils durch ein zugeordnetes Elektrodendurchgangsloch 2 hindurchgeführt sind und mit der Pluspol-Druckplatte 3 bzw. der Minuspol-Druckplatte 4 in elektrischem Kontakt stehen. Bei dem Elektrodendurchgangsloch 2 handelt es sich um ein mit einem oberen Flansch 8 versehenes gestuftes Durchgangsloch. Die Pluspol-Druckplatte 3 und die Minuspol-Druckplatte 4 sind jeweils in dem zugeordneten Elektrodendurchgangsloch 2 angeordnet, jeweils mit einer Dichtscheibe 9 unterlegt und jeweils am Außenumfang mit einem Isolierring 10 versehen, wobei der obere Flansch 8 des Elektrodendurchgangsloches 2 im nach innen gebogenen Zustand an dem Isolierring 10 anliegt, so dass eine lötfreie Elektrodendichtungsstruktur entsteht.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie in 5 und 6 erkennbar, sowohl an der mit der Dichtscheibe 9 in dichtendem Kontakt stehenden unteren Endfläche der Pluspol-Druckplatte 3 oder der Minuspol-Druckplatte 4 als auch an der mit der Dichtscheibe 9 in dichtendem Kontakt stehenden Oberfläche des Elektrodendurchgangsloches 2 wellenförmige Kerben 11 ausgebildet, um eine verstärkte Dichtungsstruktur zu erzeugen. Durch das Vorhandensein der wellenförmigen Kerben 11 können eine weitgehende zuverlässige Anlage an der Oberfläche der Dichtscheibe 9 und somit eine bessere Abdichtung realisiert werden.
  • Bei einem Abdeckplattenprodukt stehen das Pluspol-Verbindungsblech 6 und das Minuspol-Verbindungsblech 7 jeweils unmittelbar mit der Pluspol-Druckplatte 3 bzw. der Minuspol-Druckplatte 4 in elektrischem Kontakt, so dass der Strom nicht durch weitere Strukturen fließen muss. Damit sind eine hohe Stabilität des Innenwiderstands und ein erhöhtes Stromdurchlassvermögen der jeweiligen Lithiumbatterie verbunden. Die Pluspol-Druckplatte 3, die Minuspol-Druckplatte 4 und der entsprechende Isolierring 10 können hinsichtlich ihrer Außenform in der Regel nicht kreisförmig, z.B. polygonal, ausgebildet sein, woraus sich eine Verdrehsicherung ergibt, die eine bessere Betriebszuverlässigkeit ermöglicht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist oberhalb des Abdeckplattenkörpers 1 am Außenumfang des oberen Flansches 8 des Elektrodendurchgangsloches 2 ein Festhaltedekorring 14 angeordnet, der Spalte abdecken, ein schönes Aussehen gewährleisten und vor Staub schützen kann.
  • Aus 7 und 8 wird ersichtlich, dass an der unteren Oberfläche des Abdeckplattenkörpers 1 mehrere Haken 12 vorgesehen sind, über die die untere Isolierunterlage 5 dicht an dem Abdeckplattenkörper 1 anliegt und mit diesem verbunden ist. An der unteren Oberfläche der unteren Isolierunterlage 5 sind zwei Paare Schnappstücke 13 angeordnet, wobei sowohl das Pluspol-Verbindungsblech 6 als auch das Minuspol-Verbindungsblech 7 über zugeordnete Schnappstücke 13 unterhalb der unteren Isolierunterlage 5 mit dieser verbunden sind. Solche Verbindungen sind nicht durch Vernieten oder Verschweißen herstellbar und der entsprechende Montagevorgang benötigt auch keine Sondervorrichtungen, was zur Erhöhung der Einfachheit und Zuverlässigkeit der späteren Montage der Lithiumbatterie-Abdeckplatte und somit zur deutlichen Steigerung der gesamten Montageleistung der Abdeckplatte beiträgt.
  • Darüber hinaus ist im mittleren Bereich des Abdeckplattenkörpers 1 üblicherweise ein Explosionsschutzmechanismus 15, oft eine Explosionsschutzfolie, vorgesehen, während an der zugeordneten Stelle im mittleren Bereich der unteren Isolierunterlage 5 mehrere Gasdurchtrittsöffnungen 16 vorhanden sein müssen, die bei zu hohen Drücken ein Gas durchlassen.

Claims (7)

  1. Hochleistungslithiumbatterie-Abdeckplatte, umfassend einen mit zwei Elektrodendurchgangslöchern versehenen Abdeckplattenkörper, wobei eine Pluspol-Druckplatte und eine Minuspol-Druckplatte jeweils isoliert an der Oberseite des Abdeckplattenkörpers angeschlossen sind und unterhalb des Abdeckplattenkörpers eine damit verbundene untere Isolierunterlage angeordnet ist, und wobei ein Pluspol-Verbindungsblech und ein Minuspol-Verbindungsblech, welche sich unterhalb der unteren Isolierunterlage befinden, jeweils durch ein zugeordnetes Elektrodendurchgangsloch hindurchgeführt sind und mit der Pluspol-Druckplatte bzw. der Minuspol-Druckplatte in elektrischem Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Elektrodendurchgangsloch (2) um ein mit einem oberen Flansch (8) versehenes gestuftes Durchgangsloch handelt, und dass die Pluspol-Druckplatte (3) und die Minuspol-Druckplatte (4) jeweils in dem zugeordneten Elektrodendurchgangsloch (2) angeordnet, jeweils mit einer Dichtscheibe (9) unterlegt und jeweils am Außenumfang mit einem Isolierring (10) versehen sind, wobei der obere Flansch (8) des Elektrodendurchgangsloches (2) im nach innen gebogenen Zustand an dem Isolierring (10) anliegt, so dass eine lötfreie Elektrodendichtungsstruktur entsteht.
  2. Hochleistungslithiumbatterie-Abdeckplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl an der mit der Dichtscheibe (9) in dichtendem Kontakt stehenden unteren Endfläche der Pluspol-Druckplatte (3) oder der Minuspol-Druckplatte (4) als auch an der mit der Dichtscheibe (9) in dichtendem Kontakt stehenden Oberfläche des Elektrodendurchgangsloches (2) wellenförmige Kerben (11) ausgebildet sind, um eine verstärkte Dichtungsstruktur zu erzeugen.
  3. Hochleistungslithiumbatterie-Abdeckplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der unteren Oberfläche des Abdeckplattenkörpers (1) mehrere Haken (12) vorgesehen sind, über die die untere Isolierunterlage (5) dicht an dem Abdeckplattenkörper (1) anliegt und mit diesem verbunden ist, während an der unteren Oberfläche der unteren Isolierunterlage (5) zwei Paare Schnappstücke (13) angeordnet sind, wobei sowohl das Pluspol-Verbindungsblech (6) als auch das Minuspol-Verbindungsblech (7) über zugeordnete Schnappstücke (13) unterhalb der unteren Isolierunterlage (5) mit dieser verbunden sind.
  4. Hochleistungslithiumbatterie-Abdeckplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Abdeckplattenkörpers (1) am Außenumfang des oberen Flansches (8) des Elektrodendurchgangsloches (2) ein Festhaltedekorring (14) angeordnet ist.
  5. Hochleistungslithiumbatterie-Abdeckplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Abdeckplattenkörpers (1) am Außenumfang des oberen Flansches (8) des Elektrodendurchgangsloches (2) ein Festhaltedekorring (14) angeordnet ist.
  6. Hochleistungslithiumbatterie-Abdeckplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Bereich des Abdeckplattenkörpers (1) ferner ein Explosionsschutzmechanismus (15) vorgesehen ist, während an der entsprechenden Stelle im mittleren Bereich der unteren Isolierunterlage (5) mehrere Gasdurchtrittsöffnungen (16) vorhanden sind.
  7. Hochleistungslithiumbatterie-Abdeckplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Bereich des Abdeckplattenkörpers (1) ferner ein Explosionsschutzmechanismus (15) vorgesehen ist, während an der zugeordneten Stelle im mittleren Bereich der unteren Isolierunterlage (5) mehrere Gasdurchtrittsöffnungen (16) vorhanden sind.
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