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Die Erfindung betrifft eine Lithium-Ionen-Batteriepouchzelle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Lithium-Ionen-Batteriepouchzelle nach Anspruch 9 sowie eine Prozessanordnung nach Anspruch 10.
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Im Stand der Technik werden Batteriepouchzellen in einer Stapelrichtung hintereinander unter Zwischenlage von elastisch nachgiebigen Kompressionspads zu einem Zellstapel zusammengefügt, der in einem Modulgehäuse eines Batteriemoduls angeordnet ist. Das Batteriemodul wird zusammen mit weiteren Batteriemodulen in einem Batteriegehäuse eines Hochvoltbatteriesystems angeordnet.
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Eine gattungsgemäße Batteriepouchzelle weist ein aus einem Folienmaterial gebildetes Zellgehäuse auf, das mit zwei gegenüberliegenden Flachseitenwänden ausgebildet ist. Die Batteriepouchzelle ist im Vergleich zu anderen Zellformaten, etwa Rundzelle oder plasmatische Zelle, mit höherer Energiedichte ausbildbar. Jedoch weist die Batteriepouchzelle im Vergleich zu den anderen Zellformaten eine reduzierte Biegesteifigkeit, eine reduzierte Abriebsfestigkeit sowie eine reduzierte Intrusionsfestigkeit gegenüber einer externen Bauteil-Intrusion auf.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lithium-Ionen-Batteriepouchzelle bereitzustellen, bei der im Vergleich zum Stand der Technik die Betriebssicherheit in einfacher Weise erhöht ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1, 9 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung betrifft eine Batteriepouchzelle mit einem Zellgehäuse aus Folienmaterial. Das Zellgehäuse ist mit zwei gegenüberliegenden Flachseitenwände ausgebildet. Ein Hochvoltbatteriesystem weist eine Vielzahl solcher Batteriepouchzellen auf, die in einer Stapelrichtung hintereinander unter Zwischenlage von Kompressionspads zu einem Zellstapel zusammengefügt sind. Die Flachseitenwände sind dabei rechtwinklig zur Stapelrichtung ausgerichtet. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit der im Zellstapel angeordneten Batteriepouzellen ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 in jeder Batteriepouchzelle die Außenseite der jeweiligen Flachseitenwand mit einer Schutzschicht überdeckt. Die Schutzschicht weist im Vergleich zum Folienmaterial eine hohe Biegesteifigkeit, eine hohe Abriebsfestigkeit und/oder eine hohe Intrusionsfestigkeit gegenüber externer Bauteil-Intrusion auf.
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Um das Zellengehäuse vor Beschädigungen zu schützen, ist daher die Außenseite des Pouchzellengehäuses, die in Einbaulage in Kontakt dem Kompressionspad ist, mit der Schutzschicht beschichtet. Eine Schutzschicht-Ausgangskomponente besteht zum Beispiel aus einer Polyurethan-Lösung, in der feine Metalloxidpartikel gleichmäßig dispergiert sind.
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Nach dem Aushärten verleiht das Polyurethan oder ein anderer geeigneter Elastomerwerkstoff dem Pouchzellengehäuse eine Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Stöße. Zusätzlich zum Polyurethan weist die Schutzschicht auch Aluminiumoxid in Pulverform auf. Aluminiumoxid bietet Schutz gegen Abrieb. Polyurethan in Kombination mit dem Aluminiumoxid verleiht dem Pouchzellengehäuse sowohl Steifigkeit als auch Abriebfestigkeit. Die Schutzschicht kann durch Sprühen auf das Folienmaterial des Zellgehäuses und durch anschließendes Aushärten zur Entfernung des Lösungsmittels aufgetragen werden.
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In einer ersten Ausführungsform kann das Folienmaterial zunächst in die gewünschte Form geschnitten und dann mit einer Schutzschicht-Ausgangskomponente beschichtet werden. Danach wird die Schutzschicht-Ausgangskomponente durch eine Infrarotheizung ausgehärtet. Durch die thermische Aushärtung verdampft das Lösungsmittel. Die Schutzschicht kann auf das laminierte Aluminiumblech aufgesprüht werden. Die Aushärtung erfolgt zum Beispiel durch Erwärmung mit Infrarotstrahlen, so dass das Lösungsmittel verdampft. Das Aluminiumlaminat wird tiefgezogen. Anschließend wird das Aktivmaterial darin abgelegt und das laminierte Aluminiumblech heißversiegelt. Die Schutzschicht verleiht den tiefgezogenen Gehäuseteilen des Zellgehäuses eine hohe und Abriebfestigkeit. Außerdem sorgt sie für elektrische Isolierung.
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In einer zweiten Ausführungsform kann das Folienmaterial einem Tiefziehprozess unterworfen werden. Anschließend kann der Beschichtungs- und Aushärteprozess erfolgen. Danach kann in einem Zusammenbauprozess das Aktivmaterial in das aus dem Folienmaterial gebildeten Zellgehäuse eingebracht und das Zellgehäuse versiegelt werden. Es ist hervorzuheben, dass der Bereich der Gastasche nicht mit der Schutzschicht beschichtet wird, da er ohnehin später nach dem Formgebungsprozess abgeschnitten wird.
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In einer dritten Ausführungsform kann die Schutzschicht-Ausgangskomponente ein Lösungsmittel enthalten, das durch UV-Strahlen ausgehärtet wird. Daher kann auf einen Wärmeeintrag in das Folienmaterial verzichtet werden. In diesem Fall kann der Beschichtungsprozess nach dem Formgebungsprozess und der endgültigen Versiegelung erfolgen.
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Grundsätzlich können die beiden Hauptbestandteile der Schutzschicht ein Elastomermaterial sowie Keramik sein. Als Elastomermaterial wird bevorzugt Polyurethan und als Keramik bevorzugt Aluminiumoxid verwendet. Das Elastomermaterial verleiht der Schutzschicht Flexibilität, Zähigkeit und Stoßfestigkeit. Die Keramik bietet Widerstand gegen Abrieb. Sowohl der Elastomerwerkstoff als auch das Keramik tragen auch zu den isolierenden Eigenschaften der Beschichtung bei. Es ist wichtig, das Lösungsmittel zu entfernen und die Beschichtung auszuhärten, damit sie ihre endgültige Festigkeit erreicht. Die Aushärtung erfolgt entweder durch thermische Aushärtung mit Infrarotheizungen oder durch Erwärmung mit UV-Strahlen.
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Es ist hervorzuheben, dass bevorzugt nur die Flachseitenwand des Gehäuseteils des Zellgehäuses mit der Schutzschicht beschichtet ist, die im Tiefziehwerkzeug in Kontakt mit der Stempel-Stirnseite ist. Im Folienmaterial-Bereich unter dem Niederhalter des Tiefziehwerkzeugs und im Bereich der Gastasche ist bevorzugt keine Schutzschicht aufgebracht.
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Das Tiefziehwerkzeug weist zusätzlich zum Niederhalter und zum Stempel eine Matrize auf. Der Matrizenradius und der Niederhalter sind bevorzugt nicht beschichtet. Es ist bevorzugt, wenn die Matrize aus hochfestem legiertem Stahl gebildet ist, damit die Abriebfestigkeit und der Verschleiß beim Tiefziehen reduziert werden. Zudem ist es bevorzugt, wenn Keramik oder Hartmetall als Einsatz für die Herstellung von Matrize und Stempelradius verwenden werden.
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Beim Aushärteprozess kann die Infrarotheizung das Lösungsmittel verdampfen und die Schutzschicht aushärten. Die Schutzschicht erhält nach der thermischen Aushärtung ihre endgültige Festigkeit. Das durch die Infrarotheizung verdampfte Lösungsmittel kann bevorzugt durch einen Vakuumsauger abgesaugt, gekühlt und dann wiederverwendet werden. Dabei wird das Folienmaterial des Zellgehäuses je nach verwendetem Lösungsmittel auf etwa 100°C bis 110°C erwärmt. Bevorzugt wird das Folienmaterial noch im erwärmten Zustand in das Tiefziehwerkzeug gegeben, um die Ziehfähigkeit des Folienmaterials zu erhöhen.
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In der zweiten Ausführungsform besteht beim Tiefziehvorgang keine Notwendigkeit, hochfesten Stahl und/oder Keramik/Hartmetall-Einsätze in Matrize und Stempel Radius zu verwenden. Beim Aushärteprozess wird das bereits tiefgezogene Folienmaterial je nach verwendetem Lösungsmittel auf 100°C bis 110°C erwärmt. Durch die Erwärmung wird die Rückfederung des tiefgezogenen Folienmaterials verhindert.
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Im dritten Ausführungsbeispiel ist die Aushärtung durch UV-Strahlen im Vergleich zur thermischen Aushärtung ein sehr schneller Prozess. Jedoch ist es kostspieliger als eine thermische Aushärtung, da UV-härtbare Harze verwendet werden müssen.
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Zusammenfassend weist die Erfindung die folgenden Vorteile auf: Die Pouch-Zelle wird außen mit der Schutzschicht beschichtet. Diese Beschichtung verleiht den Zellen Abriebfestigkeit, Zähigkeit und elektrischen Widerstand. Die Schutzschicht kann mit drei verschiedenen, oben bereits erläuterten Methoden auf den das Folienmaterial aufgesbracht werden. Die Aushärtung der Schutzschicht erfolgt entweder bei hoher Temperatur (ca. 100°C) durch Infrarotstrahlen oder bei Raumtemperatur durch UV-Strahlen. Die Aushärtung mit UV-Strahlen kann als letzter Prozess vor dem Einbau der Zellen in das Batteriesystem durchgeführt werden. Wenn die Schutzschicht vor dem Tiefziehen des Folienmaterials erfolgt, benötigen Stempel und Matrize harte Einsätze, um den Verschleiß zu verringern. Die Beschichtung enthält Oxide, die den Verschleiß der Werkzeuge erhöhen. Die Schutzschicht besteht aus zwei Hauptkomponenten, nämlich Polyurethan oder ein gummiartiges Material. Dies verleiht der Schutzschicht Zähigkeit, indem es die Stoßbelastung absorbiert. Die andere Komponente ist Keramik wie Siliziumoxid, Siliziumoxid oder Siliziumnitrid. Das Oxid sorgt für Abriebfestigkeit und elektrische Isolierung.
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Die Erfindung ist insbesondere anwendbar, wenn die Pouchzelle direkt in das Batteriesystem eingesetzt wird (cell to pack). Das Erhitzen des Folienmaterials während des Aushärteprozesses kann einen einwandfreien Tiefziehprozess unterstützen. Es sind jedoch auch hochfeste Stahl- oder Keramik-/Hartmetalleinsätze erforderlich, damit der Verschleiß der Werkzeuge minimal ist. Die Erwärmung des bereits tiefgezogenen Folienmaterials kann in einem nachgeschalteten Aushärteprozess dazu beitragen, die Rückfederung des tiefgezogenen Folienmaterials zu verringern. Die aufgetragene Schutzschicht liegt im Bereich von 50 µm. Die keramische Partikelgröße liegt im Bereich von 20 µm. Die Beschichtung wird bevorzugt nur auf die Flachseitenwand des Zellgehäuses aufgetragen. Sie wird dagegen bevorzugt nicht auf die Siegelflächen und auf den Stromabnehmer aufgetragen. Daher ist es insbesondere in der zweiten oder dritten Ausführungsform wichtig, dass das lediglich die gewünschte Fläche mit der Schutzschicht-Ausgangskomponente besprüht wird, während der Rest der Fläche abgedeckt wird.
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Nachfolgend werden Erfindungsaspekte nochmals im Einzelnen hervorgehoben: So kann in einer technischen Umsetzung die Schutzschicht als Bestandteile ein Elastomermaterial, insbesondere Polyurethan und ein Metalloxidpulver, insbesondere Aluminiumoxidpulver, aufweisen. In der Ausgangskomponente der Schutzschicht kann das Elastomermaterial in Wasser oder in organischem Öl gelöst sein. Das Metalloxidpulver kann in der Lösung dispergiert sein. Die flüssige Ausgangskomponente kann während eines Beschichtungsprozesses insbesondere durch Sprühen auf das Folienmaterial aufgebracht werden.
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Der Beschichtungsprozess kann in unterschiedlichen Ausführungsvarianten in einer Prozessabfolge zur Herstellung des Zellgehäuses integriert sein. Die Prozessabfolge zur Herstellung des Zellgehäuses kann einen Tiefziehprozess aufweisen, bei dem aus dem Folienmaterial zwei schalenförmige Gehäuseteile mit jeweils einer Flachseitenwand sowie davon hochgezogenen Randstegen mit Siegelflanschen geformt werden. Dem Tiefziehprozess ist ein Zusammenbauprozess nachgeschaltet, bei dem die beiden Gehäuseteile unter Bildung eines Zellgehäuse-Zwischenprodukts an den Siegelflanschen zusammengefügt werden. Das Zellgehäuse-Zwischenprodukt weist ein Zellgehäuse und eine darin angeformte Gastasche auf. Im Zellgehäuse ist das Aktivmaterial eingebracht, das aus übereinander gestapelten Elektroden- und Separatorlagen besteht. In die Gastasche kann Formationsgas entweichen.
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Nach dem Zusammenbauprozess folgt ein Formationsprozess, bei dem erste Lade- und Entladevorgänge durchgeführt werden. Dadurch wird im Aktivmaterial Formationsgas erzeugt, das aus dem Zellgehäuse in die Gastasche entweicht und sich dort sammelt. Zum Abschluss des Formationsprozesses wird das Formationsgas aus dem Zellgehäuse in die Gastasche gepresst. Anschließend wird der Bereich zwischen dem Zellgehäuse und der Gastasche gasdicht gesiegelt. Darauffolgend wird die Gastasche von dem Zellgehäuse getrennt.
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In einer ersten Ausführungsform kann der Beschichtungsprozess vor dem Tiefziehprozess erfolgen. Dem Beschichtungsprozess kann ein Aushärteprozess nachgeschaltet sein, in dem die Schutzschicht ausgehärtet wird. Die Aushärtung der Schutzschicht kann beispielhaft durch Wärmebeaufschlagung, zum Beispiel mit Hilfe einer Infrarot-Heizeinrichtung, oder durch UV-Strahlung erfolgen. Nach Durchführung des Aushärteprozesses kann das Folienmaterial im Heißzustand dem Tiefziehprozess zugeführt werden.
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Um einen Abrieb der Tiefziehwerkzeuge zu reduzieren sowie im Hinblick auf Materialeinsparung ist es bevorzugt, wenn ausschließlich die Flachseitenwände mit der Schutzschicht beschichtet werden. Demgegenüber bleiben die Gastasche, die Randstege sowie die Siegelflansche frei von der Schutzschicht.
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In einer zweiten Ausführungsvariante kann der Beschichtungsprozess nach dem Tiefziehprozess sowie vor dem Zusammenbauprozess erfolgen. Alternativ dazu kann der Beschichtungsprozess nach dem Formationsprozess erfolgen. In diesem Fall wird die bereits fertiggestellte Batteriepouchzelle dem Beschichtungsprozess sowie dem Aushärteprozess unterworfen. Um eine thermische Beschädigung des im Zellgehäuse angeordneten Aktivmaterials zu vermeiden, ist es bevorzugt, wenn der Aushärteprozess nicht durch Wärmebeaufschlagung erfolgt, sondern mittel UV-Strahlung, bei der kein Wärmeeintrag in die Batteriepouchzelle erfolgt.
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Vor Durchführung des Tiefziehprozesses kann das Folienmaterial als Bandware bereitgestellt werden. Die Bandware wird in einem Schneidprozess zu Folienmaterial-Zuschnitten abgelängt. Die Folienmaterial-Zuschnitte werden anschließend dem Tiefziehprozess zugeführt. In diesem Fall kann die Bandware in einem kontinuierlichen Beschichtungsprozess durch eine Beschichtungsstation geführt werden, in der die Schutzschicht einseitig auf die Bandware aufgebracht wird.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 in schematischer Schnittansicht eine Batteriepouchzelle;
- 2 bis 7 Ansichten unterschiedlicher Prozessabfolgen zur Herstellung der in der 1 gezeigten Batteriepouchzelle.
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In der 1 ist eine fertiggestellte Batteriepouchzelle gezeigt, die ein Zellgehäuse 1 aus Folienmaterial aufweist. Im Zellgehäuse-Inneren ist ein Aktivmaterial 3 aus übereinander gestapelten Elektroden- und Separatorlagen angeordnet. Die Elektroden-Lagen sind über Kontaktfähnchen 5 mit jeweiligen Stromableitern 7, 9 verbunden. Gemäß der 1 ist das Zellgehäuse 1 aus zwei tiefgezogenen Gehäuseteilen 11, 13 aufgebaut. Jedes der Gehäuseteile 11, 13 weist eine Flachseitenwand 15 mit davon hochgezogenen Randstegen 17 auf, von denen Siegelflansche 19 seitlich nach außen abragen. Die beiden Gehäuseteile 11, 13 sind in einem Siegelverfahren an den Siegelflanschen 19 zusammengefügt. Die Stromableiter 7, 9 sind zwischen den zusammengefügten Siegelflanschen 19 nach gehäuseaußen geführt. Um die Betriebssicherheit der Batteriepouchzelle zu erhöhen, ist die Außenseite der jeweiligen Flachseitenwand 15 mit einer Schutzschicht 21 überdeckt, die im Vergleich zum Folienmaterial eine hohe Biegesteifigkeit, eine hohe Abriebsfestigkeit und/oder eine hohe Intrusionsfestigkeit gegenüber externer Bauteil-Intrusion aufweist. Im Gegensatz zu den Flachseitenwänden 15 sind die Randstege 17 sowie die Siegelflansche 19 frei von der Schutzschicht 21.
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Nachfolgend ist anhand der 2 und 3 eine Prozesskette zur Herstellung der Batteriepouchzelle insoweit veranschaulicht, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demzufolge sind ein Reservoirbehälter 23 für Polyurethan-Granulat sowie ein Reservoirbehälter 25 für ein Lösungsmittel, etwa Wasser oder organisches Öl, bereitgestellt. Von den Reservoirbehältern 23, 25 wird das Polyurethan-Granulat sowie das Lösungsmittel in einen Mischbehälter 27 geführt und dort zu einer Polyurethan-Lösung durchmischt. Der Polyurethan-Lösung wird anschließend von einem Reservoirbehälter 29 ein Aluminiumoxidpulver zugeführt, das in der Polyurethan-Lösung dispergiert wird. Die so erzeugte Dispersion bildet einen flüssige Schutzschicht-Ausgangskomponente, die in einer Beschichtungsstation 31 mittels Sprühdüsen 33 einseitig auf einen Folienmaterial-Zuschnitt 34 aufgebracht wird. Der Beschichtungsstation 31 ist eine Aushärtekammer 35 nachgeschaltet, in der die Schutzschicht 21 thermisch ausgehärtet wird, und zwar mittels einer Infrarot-Heizung 37. In der 2 weist die Aushärtekammer 35 zusätzlich eine angedeutete Absaugeinrichtung 36 auf, mittels der dampfförmiges Lösungsmittel aus der Aushärtekammer 35 abgesaugt werden kann.
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Nach erfolgter Aushärtung wird der Folienmaterial-Zuschnitt 34 noch im Heißzustand einem Tiefziehwerkzeug 39 zugeführt, das einen Tiefziehstempel 41, eine Matrize 43 sowie einen Niederhalter 45 aufweist. Nach dem Tiefziehvorgang erfolgt ein Zusammenbauprozess, bei dem zwei tiefgezogene Gehäuseteile 11, 13 im Siegelverfahren zusammengefügt werden, und zwar unter Bildung eines Zellgehäuse-Zwischenprodukts 47. Gemäß der 3 weist das Zellgehäuse-Zwischenprodukt 47 das Zellgehäuse 1, in dem das Aktivmaterial 3 eingebracht ist, und eine daran angeformte Gastasche 49 auf.
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Anschließend wird ein Formationsprozess durchgeführt, bei dem erste Lade- und Entladevorgänge erfolgen. Das dabei im Zellgehäuse 1 gebildete Formationsgas kann in die Gastasche 49 entweichen und sich dort sammeln. Zum Abschluss des Formationsprozesses wird das Formationsgas aus dem Zellgehäuse 1 in die Gastasche 49 gepresst. Danach wird der Bereich (gestrichelte Linie 50 in der 3) zwischen dem Zellgehäuse 1 und der Gastasche 49 gasdicht gesiegelt. Abschließend wird die Gastasche 49 von dem Zellgehäuse 1 abgetrennt und einem Materialausschuss zugeführt. Wie aus der 3 hervorgeht, ist das Folienmaterial im Bereich der Gastasche 49 nicht von der Schutzschicht 21 überdeckt.
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In den 4 und 5 ist eine Prozesskette gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, deren grundsätzlicher Aufbau dem in der 2 gezeigten Aufbau gleicht. Von daher wird auf die Vorbeschreibung verwiesen. Im Unterschied zur 2 erfolgt in der 4 der Beschichtungsprozess nach dem Tiefziehprozess sowie vor dem Zusammenbauprozess. Entsprechend ist in der 4 die Beschichtungsstation 31 mitsamt Aushärtekammer 35 dem Tiefziehwerkzeug 39 nachgeschaltet.
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In der 6 ist eine weitere Prozesskette gezeigt, deren grundsätzliche Prozessabfolge identisch wie in der 2 oder 4 ist. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist in der 6 die Beschichtungsstation 31 und die Aushärtekammer 35 dem Formatierungsprozess nachgeschaltet. In diesem Fall wird somit die bereits fertiggestellte Batteriepouchzelle dem Beschichtungsprozess und dem Aushärteprozess unterworfen. Um eine thermische Beschädigung des im Zellgehäuse 1 angeordneten Aktivmaterials 3 zu vermeiden, weist in der 6 die Aushärtekammer 35 keine Infrarotheizung auf, sondern vielmehr eine UV-Strahlungseinheit 51. Auf diese Weise erfolgt die Aushärtung ohne zusätzlichen Wärmeeintrag in die Batteriepouchzelle.
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In der 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel angedeutet. Demzufolge wird das Folienmaterial vor Durchführung des Tiefziehprozesses als Bandware bereitgestellt. Diese wird in einem Schneidprozess zu Folienmaterial-Zuschnitten 34 abgelängt. Die ablängten Folienmaterial-Zuschnitte 34 werden anschließend dem Tiefziehwerkzeug 39 zugeführt. Wie aus der 7 hervorgeht, erfolgt ein kontinuierlicher Beschichtungs- und Aushärtungsprozess, bei dem die Folienmaterial-Bandware in einer Abwickelstation 53 abgewickelt wird und die Beschichtungsstation 31 sowie die nachgeschaltete Aushärtekammer 35 durchläuft. Anschließend wird die beschichtete Bandware in der Aufwickelstation 55 wieder aufgewickelt. Die beschichtete Bandware wird dann dem Schneidprozess zugeführt, um die Folienmaterial-Zuschnitte 34 zu erhalten.
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Das in der 7 gezeigte Ausführungsbeispiel weist jedoch die folgenden Nachteile auf: Bei der thermischen Aushärtung mit Infrarotheizung 37 muss das Lösungsmittel schnell verdampfen, da es sonst zu lange dauert, bis in der Aufwickelstation 55 das Coil hergestellt wird. Coils mit der Schutzschicht 21 lassen sich nur schwer tiefziehen, da die Schutzschicht 21 auch im Bereich des Niederhalters 45 des Tiefziehwerkzeugs 39 vorhanden ist. Dies erhöht die Reibung und verringert somit den Materialfluss im Tiefziehwerkzeug 39. Der Radius der Matrize 43 und des Stempels 41 nutzt sich schnell ab, da die Schutzschicht 21 mit diesen Radien in Kontakt kommt. Es ist zudem schwierig, die beiden Gehäuseteile 11, 13 nach dem Einbringen des Aktivmaterials 3 heiß zu versiegeln. Die Schutzschicht 21 wirkt als Wärmeisolator, so dass die Temperatur beim Versiegeln langsam ansteigt. Infolgedessen kann die Versiegelung beeinträchtigt werden.
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Zusammenfassend weist die erfindungsgemäße Pouchzelle eine hohe Abriebfestigkeit sowie einen hohen Intrusionswiderstand auf. Besonders in einem cell-to-pack-System ist dies sehr vorteilhaft, da kein schützendes Modulgehäuse vorhanden ist. Die Schutzschicht 21 wirkt darüber hinaus auch als Isolator. Das bedeutet, dass die Dicke des Kompressionspads zwischen zwei Pouchzellen reduziert oder ganz beseitigt werden kann. Die Elastomerkomponente in den Schutzschichten 21 benachbarter Zellen komprimiert und sorgt für eine gleichmäßige Druckkraft gegen das Ausbeulen der Zellen, so dass keine Aramid-Folie erforderlich ist. Die isolierende Eigenschaft der Pouchzelle trägt dazu bei, die Wärmeausbreitung von einer Zelle zur anderen zu verzögern. Der Beschichtungs- und Aushärtungsprozess kann problemlos in die herkömmlichen Zellherstellungsprozesse integriert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zellgehäuse
- 3
- Aktivmaterial
- 5
- Kontaktfähnchen
- 7,9
- Stromableiter
- 11, 13
- Gehäuseteile
- 15
- Flachseitenwand
- 17
- Randsteg
- 19
- Siegelflansch
- 21
- Schutzschicht
- 23, 25
- Reservoirbehälter
- 27
- Mischbehälter
- 29
- Reservoirbehälter
- 31
- Beschichtungsstation
- 33
- Sprühdüsen
- 34
- Folienmaterial-Zuschnitt
- 35
- Aushärtekammer
- 36
- Absaugeinrichtung
- 37
- Heizeinrichtung
- 39
- Tiefziehwerkzeug
- 41
- Tiefziehstempel
- 43
- Matrize
- 45
- Niederhalter
- 47
- Zellgehäuse-Zwischenprodukt
- 49
- Gastasche
- 50
- Bereich zwischen dem Zellgehäuse und der Gastasche
- 51
- UV-Strahler
- 53
- Abwickelstation
- 55
- Aufwickelstation
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 108075050 A [0004]
- US 20200052255 A1 [0004]
