DE102020214668A1 - 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 PDFInfo
- Publication number
- DE102020214668A1 DE102020214668A1 DE102020214668.3A DE102020214668A DE102020214668A1 DE 102020214668 A1 DE102020214668 A1 DE 102020214668A1 DE 102020214668 A DE102020214668 A DE 102020214668A DE 102020214668 A1 DE102020214668 A1 DE 102020214668A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- material mixture
- battery cell
- layer
- housing cover
- hardness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 100
- 235000019589 hardness Nutrition 0.000 claims abstract description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 11
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 3
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 claims description 2
- 241000156302 Porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus Species 0.000 claims 2
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 7
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 3
- CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N lawrencium atom Chemical compound [Lr] CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N [Li].[S] Chemical compound [Li].[S] JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/147—Lids or covers
- H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
- H01M50/164—Lids or covers characterised by the material having a layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/147—Lids or covers
- H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/183—Sealing members
- H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
Es wird eine Deckelbaugruppe (10) eines Batteriezellengehäuses beschrieben, dass einen Gehäusedeckel (102) und einen Batteriezellenpol (106) umfasst, der an dem Gehäusedeckel (102) angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Deckelbaugruppe (10) ein Verbindungselement (112) zur Verbindung des Batteriezellenpols (106) mit dem Gehäusedeckel (102), das mehrschichtig ausgebildet ist, wobei eine erste Schicht (114) des Verbindungselements (112) aus einem ersten Materialgemisch und eine zweite Schicht (116) des Verbindungselements (112) aus einem zweiten Materialgemisch bereitgestellt ist, wobei das erste Materialgemisch und das zweite Materialgemisch unterschiedliche Härten aufweisen. Es wird ferner ein Verfahren (20) zur Herstellung einer Deckelbaugruppe sowie Verwendung einer Deckelbaugruppe beschrieben.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
- Stand der Technik
- Zur Umsetzung der Elektromobilität werden wiederaufladbare Batterien zur mehrfachen Umwandlung von chemischer in elektrische Energie verwendet. Dafür sind Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer vergleichsweise großen Energiedichte, ihrer guten thermischen Stabilität und ihrer geringen Selbstentladung besonders geeignet.
- Eine Lithium-Ionen-Batterie umfasst in der Regel mehrere Batteriemodule. Ein Batteriemodul setzt sich wiederum aus mehreren Batteriezellen zusammen. Solche Batteriezellen werden mit einer Temperatur von etwa -40 °C bis etwa ca. 80 °C betrieben. Jedoch kann dabei eine Änderung der Betriebstemperatur thermomechanische Spannungen an verschiedenen Bauteilen einzelner Batteriezellen verursachen. Sollten die thermomechanischen Spannungen nicht ausreichend kompensiert werden, können die betroffenen Bauteile mechanisch geschädigt werden.
- Aus dem Dokument
US 2012/0258384 A1 - Ferner ist aus dem Dokument
JP 2006128043 A - Offenbarung der Erfindung
- Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereitgestellt.
- Eine erfindungsgemäße Deckelbaugruppe umfasst einen Gehäusedeckel und einen Batteriezellenpol. Der Batteriezellenpol ist hierbei an dem Gehäusedeckel angeordnet. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Deckelbaugruppe ein Verbindungselement, das zur Verbindung des Batteriezellenpols mit dem Gehäusedeckel dient. Das Verbindungselement ist mehrschichtig ausgebildet und umfasst hierbei eine erste und eine zweite Schicht. Die erste Schicht ist aus einem ersten Materialgemisch bereitgestellt und die zweite Schicht aus einem zweiten Materialgemisch. Dabei weisen das erste und das zweite Materialgemisch unterschiedliche Härten auf. Als Maß für die Härte wird bspw. deren Shore-Härte herangezogen.
- Üblicherweise sind der Gehäusedeckel und der Batteriezellenpol aus unterschiedlichen Metallen hergestellt. Der Gehäusedeckel ist beispielsweise aus Aluminium bereitgestellt und der Batteriezellenpol aus Kupfer. In der Regel sind hierbei thermomechanische Spannungen im Bereich des Gehäusedeckels größer als im Bereich des Batteriezellenpols. Das Verbindungselement kann daher beispielsweise zwischen dem Gehäusedeckel und dem Batteriezellenpol angeordnet sein. Damit kann das Verbindungselement als Mittel zur Kompensation der besagten thermomechanischen Spannungen fungieren. Da bei der erfindungsgemäßen Deckelbaugruppe das Verbindungselement mehrschichtig ausgebildet ist und jede Schicht ein anderes Materialgemisch aufweist, kann die Schicht aus einem Materialgemisch mit der kleinsten Härte z.B. direkt auf der Oberfläche des Gehäusedeckels angeordnet sein. Auf diese Weise können größere thermomechanische Spannungen im Bereich des Gehäusedeckels mithilfe der Schicht aus einem weicheren Materialgemisch des Verbindungselements effizient kompensiert werden. Der Gehäusedeckel der erfindungsgemäßen Deckelbaugruppe wird somit wenig thermomechanisch belastet und weist eine längere Lebensdauer auf.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das Verbindungselement eine dritte Schicht, das aus einem dritten Materialgemisch bereitgestellt ist. Das dritte Materialgemisch weist hierbei eine andere Härte als das erste oder das zweite Materialgemisch auf. Alternativ weist das dritte Materialgemisch eine andere Härte als beide Materialgemische auf.
- Das dritte Materialgemisch weist beispielsweise eine größere Härte als das erste und das zweite Materialgemisch auf und die daraus bereitgestellte dritte Schicht kann z.B. auf der Oberfläche einer Polplatte des Batteriezellenpols angeordnet sein. Somit weist das Verbindungselement an dessen Kontaktstellen mit dem Batteriezellenpol eine relativ gute mechanische Festigkeit auf. Dies ist vor allem in solchen Fällen vorteilhaft, wenn ein relativ hoher Druck auf die Polplatte des Batteriezellenpols ausgeübt wird, da das Verbindungselement einem solchen hohen Druck besser widerstehen kann und mechanisch kaum beschädigt wird.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Schicht aus einem Materialgemisch mit der kleinsten Härte direkt auf der Oberfläche des Gehäusedeckels angeordnet.
- Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Schicht aus einem Materialgemisch mit der größten Härte direkt auf einer Polplatte des Batteriezellenpols angeordnet ist.
- Ferner ist vorteilhaft, wenn die Schichten derart aufeinander aufgebracht sind, dass die Härte der Materialgemische der Schichten von dem Gehäusedeckel hin zu dem Batteriezellenpol schrittweise zunimmt. Beispielsweise ist die erste Schicht aus dem ersten Materialgemisch mit der kleinsten Härte auf dem Gehäusedeckel und die dritte Schicht aus dem dritten Materialgemisch mit der größten Härte auf der Polplatte des Batteriezellenpols angeordnet. Die zweite Schicht aus dem zweiten Materialgemisch mit der mittleren Härte ist z.B. zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnet. Da das zweite Materialgemisch eine größere Härte als das erste Materialgemisch aufweist, kann die zweite Schicht als ein mechanisches Stützmittel für die erste Schicht fungieren. Auf der anderen Seite kann die zweite Schicht als ein Mittel zur Kompensation thermomechanischer Spannungen im Bereich des Batteriezellenpols fungieren. Somit weist z.B. die erste Schicht zusammen mit der zweiten Schicht nicht nur gute Kompensationseigenschaften auf, sondern auch eine relativ gute mechanische Beständigkeit.
- Vorzugsweise weist das Materialgemisch mit einer größeren Härte einen größeren Anteil an Additiven als die anderen Materialgemische auf. Dabei sind als Additive vorzugsweise Vernetzer oder Keramikpartikel enthalten. Die Keramikpartikel sind hierbei z.B. aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Zirkonoxid, Bornitrid oder deren Mischungen ausgeführt. Die Materialhärte kann somit relativ einfach eingestellt werden.
- Alternativ weist das Materialgemisch mit einer größeren Härte vorzugsweise einen höheren Vernetzungsgrad als die anderen Materialgemische auf.
- Durch Wahl eines geeigneten Vernetzungsgrades kann die Härte der Materialgemische ohne Berücksichtigung zusätzlicher Additive eingestellt werden.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe bereitgestellt.
- In einem ersten Verfahrensschritt werden ein Gehäusedeckel und ein Batteriezellenpol bereitgestellt. Anschließend wird in einem zweiten Verfahrensschritt ein Verbindungselement bereitgestellt. Dabei umfasst das Verbindungselement zumindest eine erste Schicht aus einem ersten Materialgemisch und eine zweite Schicht aus einem zweiten Materialgemisch. Das erste und das zweite Materialgemisch weisen hierbei unterschiedliche Härten auf.
- Vorzugsweise wird in einem ersten Teilverfahrensschritt des zweiten Verfahrensschrittes das erste Materialgemisch in Form von mehreren Raupen direkt auf die Oberfläche des Gehäusedeckels zur Ausbildung der ersten Schicht aufgetragen. Das erste Materialgemisch weist hierbei z.B. eine kleinere Härte als das zweite Materialgemisch auf.
- Alternativ wird das erste Materialgemisch direkt auf die Oberfläche einer Polplatte des Batteriezellenpols zur Ausbildung der ersten Schicht aufgetragen. Das erste Materialgemisch weist hierbei z.B. eine größere Härte als das zweite Materialgemisch auf.
- Weiter wird in einem zweiten Teilverfahrensschritt des zweiten Verfahrensschrittes das zweite Materialgemisch in Form von mehreren Raupen auf die erste Schicht zur Ausbildung der zweiten Schicht aufgetragen.
- Weiterhin vorzugsweise wird in einem dritten Teilverfahrensschritt des zweiten Verfahrensschrittes ein drittes Materialgemisch in Form von mehreren Raupen direkt auf die Oberfläche des Gehäusedeckels zur Ausbildung einer dritten Schicht aufgetragen. Das dritte Materialgemisch weist hierbei eine andere Härte als zumindest eines der anderen Materialgemische auf. Es ist beispielsweise vorgesehen, dass das dritte Materialgemisch eine kleinere Härte als die anderen Materialgemische aufweist und die erste Schicht nach dem ersten Teilverfahrensschritt beispielsweise direkt auf der Oberfläche der Polplatte des Batteriezellenpols angeordnet ist. Alternativ wird in dem dritten Teilverfahrensschritt des zweiten Verfahrensschrittes das dritte Materialgemisch direkt auf die Oberfläche der Polplatte des Batteriezellenpols aufgetragen. Das dritte Materialgemisch weist hierbei z.B. eine größere Härte als die anderen Materialgemische auf. Es ist dazu vorgesehen, dass die erste Schicht nach dem ersten Teilverfahrensschritt beispielsweise direkt auf der Oberfläche des Gehäusedeckels angeordnet ist.
- Ferner ist vorteilhaft, wenn in einem dritten Verfahrensschritt der Batteriezellenpol durch eine Aufnahmeöffnung des Gehäusedeckels hindurchgeführt und mit dem Gehäusedeckel verbunden wird.
- Die gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Deckelbaugruppe lässt sich vorteilhaft in Batteriezellen einsetzen, welche wiederum ihre Anwendung in einem Elektrofahrzeug, in einem Hybridfahrzeug oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug 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 vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und -
2 ein beispielhaftes Prozessschema eines Verfahrens zur Herstellung einer Deckelbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung. - In
1 ist eine vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Deckelbaugruppe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. - Die Deckelbaugruppe 10 umfasst beispielsweise einen Gehäusedeckel 102, welcher plattenförmig ausgebildet ist. Der Gehäusedeckel 102 kann beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein. Die Deckelbaugruppe 10 verschließt insbesondere ein in der
1 nicht vollständig gezeigtes prismatisch ausgebildetes Batteriezellengehäuse unter Ausbildung einer Batteriezelle. - Der Gehäusedeckel 102 ist mit einer Aufnahmeöffnung 104 versehen. Der Gehäusedeckel 102 kann zusätzlich eine weitere Aufnahmeöffnung aufweisen, die der besagten Aufnahmeöffnung 104 entsprechend ausgestaltet ist. Die Aufnahmeöffnung 104 ist beispielsweise rund ausgebildet. Ein elektrisches Isolationselement 103 ist in der Aufnahmeöffnung 104 angeordnet.
- Weiter umfasst die Deckelbaugruppe 10 einen Batteriezellenpol 106, welcher beispielsweise ein Kontaktelement 108 enthält. Die Deckelbaugruppe 10 kann zusätzlich einen weiteren Batteriezellenpol aufweisen, der zu dem vorbeschriebenen Batteriezellenpol 106 gegenpolig ausgebildet ist. Das Kontaktelement 108 ist beispielsweise als ein Kontaktbolzen ausgebildet. Das Kontaktelement 108 dient zur elektrischen Verbindung der Batteriezelle mit einer oder mehreren weiteren Batteriezellen. Der Batteriezellenpol 106 umfasst weiter eine Polplatte 110, welche an einem Ende des Kontaktelements 108 angebracht ist. Das Kontaktelement 108 ist zumindest teilweise von dem elektrischen Isolationselement 103 umgeben. Dabei sind das Kontaktelement 108 und die Polplatte 110 des Batteriezellenpols 106 beispielsweise aus Kupfer hergestellt. Die Länge bzw. die Breite der Polplatte 110 sind grundsätzlich je nach Anwendungsfall frei wählbar.
- Weiterhin umfasst die Deckelbaugruppe 10 ein Verbindungselement 112. Das Verbindungselement 112 fungiert als ein Klebmittel und verbindet den Gehäusedeckel 102 mit der Polplatte 110 des Batteriezellenpols 106. Das Verbindungselement 112 setzt sich beispielsweise aus einer ersten Schicht 114, einer zweiten Schicht 116 und einer dritten Schicht 118 zusammen. Die erste, zweite und dritte Schicht 114, 116, 118 enthalten jeweils ein Materialgemisch, das unterschiedliche Härten aufweist. Die zweite Schicht 116 ist zwischen der ersten und der dritten Schicht 114, 118 positioniert. Das Materialgemisch der ersten Schicht 114 und das Materialgemisch der zweiten Schicht 116 weisen beispielsweise jeweils eine kleinere Härte als das Materialgemisch der dritten Schicht 118 auf. Dabei ist das Materialgemisch der ersten Schicht 114 beispielsweise das Materialgemisch mit der kleinsten Härte. Die besagten Materialgemische enthalten hierbei dasselbe Grundmaterial, z.B. Silikone. Weitere geeignete Grundmaterialien sind beispielsweise Epoxide, Acrylate oder Harnstoffharze. Jedoch enthält das dritte Materialgemisch mehr Additive als die anderen Materialgemische. Das zweite Materialgemisch umfasst wiederum mehr Additive als das erste Materialgemisch. Die Additive liegen beispielsweise in Form von Keramikpartikeln vor.
- In
2 ist ein beispielhaftes Prozessschema eines Verfahrens 20 zur Herstellung einer Deckelbaugruppe, insbesondere der vorbeschriebenen Deckelbaugruppe 10 abgebildet. Es bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Baukomponenten wie in1 . - In einem ersten Verfahrensschritt 22 wird ein Batteriezellenpol 106 bereitgestellt. Der Batteriezellenpol 106 umfasst ein Kontaktelement 108 und eine Polplatte 110. Beispielsweise kann das Kontaktelement 108 auf der Polplatte 110 zur Ausbildung des Batteriezellenpols 106 angeschweißt werden. In dem ersten Verfahrensschritt 22 wird beispielsweise weiterhin ein Gehäusedeckel 102 bereitgestellt. Der Gehäusedeckel 102 umfasst dabei beispielsweise eine Aufnahmeöffnung 104. Die Aufnahmeöffnung 104 kann beispielsweise rund ausgebildet werden.
- Anschließend wird in einem zweiten Verfahrensschritt 24 ein Verbindungselement 112 bereitgestellt. Der zweite Verfahrensschritt 24 umfasst beispielsweise einen ersten, einen zweiten und einen dritten Teilverfahrensschritt 241, 242, 243.
- In dem ersten Teilverfahrensschritt 241 des zweiten Verfahrensschrittes 24 wird ein erstes Materialgemisch in Form von mehreren nebeneinander angeordneten Raupen direkt auf die Oberfläche des Gehäusedeckels 102 aufgetragen, die beispielsweise beim Zusammenbau eines Batteriezellengehäuses dessen Innenraum zugewandt ausgerichtet wird. Die Oberfläche des Gehäusedeckels 102 kann beispielsweise vollflächig von den Raupen des ersten Materialgemisches abgedeckt werden. Das Auftragen des ersten Materialgemisches erfolgt z.B. durch eine Sprühdüse, die an einem Ende eines Mischers angeordnet ist. Der Mischer ist dazu eingerichtet, ein Grundmaterial wie Silikone mit Additiven wie Bornitrid zur Ausbildung des ersten Materialgemisches zu mischen. Durch Aushärten des ersten Materialgemisches auf der Oberfläche des Gehäusedeckels 102 wird z.B. eine erste Schicht 114 ausgebildet.
- Weiter wird in dem zweiten Teilverfahrensschritt 242 des zweiten Verfahrensschrittes 24 ein zweites Materialgemisch in Form von mehreren nebeneinander angeordneten Raupen auf die erste Schicht 114 aufgetragen. Das zweite Materialgemisch enthält beispielweise denselben Anteil an Grundmaterial wie das erste Materialgemisch. Jedoch weist das zweite Materialgemisch einen höheren Anteil an Additiven als das erste Materialgemisch auf. Somit weist das zweite Materialgemisch eine größere Härte als das erste Materialgemisch auf. Durch Aushärten des zweiten Materialgemisches auf der ersten Schicht 14 wird beispielsweise eine zweite Schicht 116 ausgebildet.
- Weiterhin wird in dem dritten Teilverfahrensschritt 243 des zweiten Verfahrensschrittes 24 ein drittes Materialgemisch in Form von mehreren nebeneinander angeordneten Raupen direkt auf die Oberfläche der Polplatte 110 des Batteriezellenpols 106 aufgetragen. Die Oberfläche der Polplatte 110 wird z.B. beim Zusammenbau eines Batteriezellengehäuses dessen Innenraum abgewandt ausgerichtet. Das dritte Materialgemisch enthält z.B. im Vergleich zu den anderen Materialgemischen einen höheren Anteil an Additiven. Somit weist das dritte Materialgemisch die größte Härte unter den vorbeschriebenen Materialgemischen auf. Eine dritte Schicht 118 wird durch Aushärten des dritten Materialgemisches ausgebildet.
- Ferner wird in einem dritten Verfahrensschritt 26 die Polplatte 110 zusammen mit der darauf aufgebrachten dritten Schicht 118 durch die Aufnahmeöffnung 104 des Gehäusedeckels 102 hindurchgeführt. Zusätzlich wird dabei die Polplatte 110 auf den Gehäusedeckel 102 aufgepresst. Somit wird die dritte Schicht 118 zur Ausbildung des Verbindungselements 112 mit der ersten und der zweiten Schicht 114, 116 zusammengebracht.
- Weiter wird in einem vierten Verfahrensschritt 28 das Material eines elektrischen Isolationselements 103 in die Aufnahmeöffnung 104 des Gehäusedeckels 102 spritzgegossen.
- Die erfindungsgemäße Deckelbaugruppe 10 lässt 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 2012/0258384 A1 [0004]
- JP 2006128043 A [0005]
Claims (13)
- Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, umfassend einen Gehäusedeckel (102) und einen Batteriezellenpol (106), der an dem Gehäusedeckel (102) angeordnet ist, weiterhin umfassend ein Verbindungselement (112) zur Verbindung des Batteriezellenpols (106) mit dem Gehäusedeckel (102), wobei das Verbindungselement (112) mehrschichtig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schicht (114) des Verbindungselements (112) aus einem ersten Materialgemisch und eine zweite Schicht (116) des Verbindungselements (112) aus einem zweiten Materialgemisch bereitgestellt ist, wobei das erste Materialgemisch und das zweite Materialgemisch unterschiedliche Härten aufweisen.
- Deckelbaugruppe nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (112) eine dritte Schicht (118) aus einem dritten Materialgemisch umfasst, das eine andere Härte als zumindest eines der anderen Materialgemische aufweist. - Deckelbaugruppe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (114) aus einem Materialgemisch mit der kleinsten Härte direkt auf der Oberfläche des Gehäusedeckels (102) angeordnet ist. - Deckelbaugruppe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (118) aus einem Materialgemisch mit der größten Härte direkt auf einer Polplatte (110) des Batteriezellenpols (106) angeordnet ist. - Deckelbaugruppe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (114, 116, 118) derart aufeinander aufgebracht sind, dass die Härte der Materialgemische der Schichten (114, 116, 118) von dem Gehäusedeckel (102) hin zu dem Batteriezellenpol (106) schrittweise zunimmt. - Deckelbaugruppe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Materialgemisch mit einer größeren Härte einen größeren Anteil an Additiven aufweist als die anderen Materialgemische. - Deckelbaugruppe nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass als Additive Vernetzer oder Keramikpartikel enthalten sind. - Deckelbaugruppe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Materialgemisch mit einer größeren Härte einen höheren Vernetzungsgrad aufweist als die anderen Materialgemische. - Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis8 , wobei in einem ersten Verfahrensschritt (22) ein Gehäusedeckel (102) und ein Batteriezellenpol (106) bereitgestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt (24) ein Verbindungselement (112) umfassend zumindest eine erste Schicht (114) aus einem ersten Materialgemisch und eine zweite Schicht (116) aus einem zweiten Materialgemisch bereitgestellt wird, wobei das erste und das zweite Materialgemisch unterschiedliche Härten aufweisen. - Verfahren nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Teilverfahrensschritt (241) des zweiten Verfahrensschrittes (24) das erste Materialgemisch in Form von mehreren Raupen direkt auf die Oberfläche des Gehäusedeckels (102) oder einer Polplatte (110) des Batteriezellenpols (106) zur Ausbildung der ersten Schicht (114) aufgetragen wird und in einem zweiten Teilverfahrensschritt (242) des zweiten Verfahrensschrittes (24) das zweite Materialgemisch in Form von mehreren Raupen auf die erste Schicht (114) zur Ausbildung der zweiten Schicht (116) aufgetragen wird. - Verfahren nach
Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Teilverfahrensschritt (243) des zweiten Verfahrensschrittes (24) ein drittes Materialgemisch in Form von mehreren Raupen direkt auf die Oberfläche des Gehäusedeckels (102) oder der Polplatte (110) des Batteriezellenpols (106) zur Ausbildung einer dritten Schicht (118) aufgetragen wird, wobei das dritte Materialgemisch eine andere Härte als zumindest eines der anderen Materialgemische aufweist. - Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 9 bis11 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Verfahrensschritt (26) der Batteriezellenpol (106) durch eine Aufnahmeöffnung (104) des Gehäusedeckels (102) hindurchgeführt und mit dem Gehäusedeckel (102) verbunden wird. - Verwendung einer Deckelbaugruppe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis7 in einer Batteriezelle in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020214668.3A DE102020214668A1 (de) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020214668.3A DE102020214668A1 (de) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102020214668A1 true DE102020214668A1 (de) | 2022-05-25 |
Family
ID=81453093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102020214668.3A Withdrawn DE102020214668A1 (de) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102020214668A1 (de) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006128043A (ja) | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 密閉型電池 |
| US20090104521A1 (en) | 2005-05-17 | 2009-04-23 | Norifumi Yasuda | Storage battery and insulating material and battery container using the same |
| DE102010027699A1 (de) | 2009-08-26 | 2011-04-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Batterie |
| US20120258384A1 (en) | 2009-10-20 | 2012-10-11 | Technetics Group France Sas | Seal between two elements having different coefficients of thermal expansion |
| US20170256774A1 (en) | 2014-02-12 | 2017-09-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electricity storage device |
| DE102019208005A1 (de) | 2019-05-31 | 2020-12-03 | Robert Bosch Gmbh | Deckelbaugruppe für eine Batteriezelle und Verfahren zu deren Herstellung |
-
2020
- 2020-11-23 DE DE102020214668.3A patent/DE102020214668A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006128043A (ja) | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 密閉型電池 |
| US20090104521A1 (en) | 2005-05-17 | 2009-04-23 | Norifumi Yasuda | Storage battery and insulating material and battery container using the same |
| DE102010027699A1 (de) | 2009-08-26 | 2011-04-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Batterie |
| US20120258384A1 (en) | 2009-10-20 | 2012-10-11 | Technetics Group France Sas | Seal between two elements having different coefficients of thermal expansion |
| US20170256774A1 (en) | 2014-02-12 | 2017-09-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electricity storage device |
| DE102019208005A1 (de) | 2019-05-31 | 2020-12-03 | Robert Bosch Gmbh | Deckelbaugruppe für eine Batteriezelle und Verfahren zu deren Herstellung |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102012214964A1 (de) | Batteriezelle, Batterie und Kraftfahrzeug | |
| DE102015221555A1 (de) | Dichtsystem für Poldurchführung | |
| DE102016203918A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels, Elektrodenstapel und Batteriezelle | |
| DE102017207911A1 (de) | Batteriemodulgehäuse, Verfahren zur Herstellung eines solchen und Batteriemodul | |
| EP3701575B1 (de) | Batteriezelle und verfahren zum herstellen einer solchen | |
| DE102020214668A1 (de) | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen | |
| DE102016221562A1 (de) | Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle | |
| DE102020213434A1 (de) | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses und Verwendung einer solchen | |
| DE102013204226A1 (de) | Ableiter für einen elektrochemischen Energiespeicher | |
| WO2016066346A1 (de) | Metall- und kunststoff-beschichtete batterie mit kunststoffgehäuse | |
| DE102022201357A1 (de) | Elektroden-Separator-Verbund für einen elektrischen Energiespeicher, Verfahren zum Herstellen eines Elektroden-Separator-Verbunds, Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers | |
| DE102020214670A1 (de) | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen | |
| DE102017219324A1 (de) | Batteriezelle und Verfahren zum Herstellen einer solchen | |
| DE102019213897A1 (de) | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen | |
| DE102005024418A1 (de) | Bipolarplatte für Brennstoffzellen | |
| DE102016200516A1 (de) | Isolations- und/oder Dichtungsvorrichtung für eine Energiespeicherzelle, Energiespeicherzelle und Herstellungsverfahren | |
| DE102018219980A1 (de) | Batteriemodul und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE102021103376A1 (de) | Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle | |
| DE102021201754A1 (de) | Prismatische Batteriezelle | |
| DE102019218656A1 (de) | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen | |
| DE112019004822T5 (de) | Verfahren zur herstellung einer energiespeichereinrichtung und energiespeichereinrichtung | |
| DE102021206560A1 (de) | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen | |
| DE102020213431A1 (de) | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu derer Herstellung und Verwendung einer solchen | |
| DE102020213433A1 (de) | Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu derer Herstellung und Verwendung einer solchen | |
| DE102021205705A1 (de) | Batteriezelle, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0002080000 Ipc: H01M0050183000 |
|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |