DE102022101673A1

DE102022101673A1 - Batteriezellgehäuse für eine Batteriezelle eines elektrischen Energiespeichers sowie Batteriezelle

Info

Publication number: DE102022101673A1
Application number: DE102022101673.0A
Authority: DE
Inventors: Manuel Kainz; Franz Fuchs; Florian Soldner; Peter Roesch; Paul WINKLER
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2023-07-27
Also published as: WO2023144052A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriezellgehäuse (16) für eine Batteriezelle (10) eines elektrischen Energiespeichers, mit einem Bodenelement (22), welches zum Anordnen des Batteriezellgehäuses (16) auf einer Bodenplatte (24) des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist, wobei das Bodenelement (22) mit einem Klebstoff auf die Bodenplatte (24) anklebbar ist, wobei das Bodenelement (22) eine Klebefläche (26) zum Aufbringen des Klebstoffs aufweist und eine Rückprägung (28) zum Aufnehmen von überflüssigem Klebstoff aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Batteriezelle (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriezellgehäuse für eine Batteriezelle eines elektrischen Energiespeichers gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Batteriezelle.
Aus dem Stand der Technik sind bereits sogenannte Rund-, prismatische oder auch Pouch-Zellen bekannt. Üblicherweise werden diese Batteriezellen in einer selbsttragenden Struktur verankert und sind somit nicht Teil des lasttragenden Verbunds. Aus diesem Grund ist insbesondere das Design der Batteriezellen nicht optimiert, um beispielsweise Fügeflächen zur strukturellen Anwendung darzustellen. Bei einem Ankleben der Batteriezelle ergeben sich jedoch Probleme, da beispielsweise zu hohe Klebstoffspannungen aufgrund der geringen Klebefläche vorhanden sind. Ferner sind keine definierten Zonen zur Aufnahme von Klebstoffüberschuss vorhanden, so dass es beispielsweise zu einer Verklebung einer Ventileinrichtung kommen kann.
Die DE 60 302 634 T2 beschreibt eine Bipolarbatterie mit einer bipolaren Elektrode mit einer positiven Elektrodenschicht auf einer Seite einer Sammelfolie und einer negativen Elektrodenschicht auf der anderen Seite der Sammelfolie; mit einer Polymer-Elektrolytschicht, die zwischen den bipolaren Elektroden angeordnet ist, und mit einer Isolierungsschicht, die an einem Umfang von zumindest einer Seite der Sammelfolie vorgesehen ist, wobei die Isolierungsschicht ein flexibler und selbstklebender Isolierungsfilm ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriezellgehäuse sowie eine Batteriezelle zu schaffen, mittels welchen eine verbesserte Anbindung an eine Bodenplatte eines elektrischen Energiespeichers realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Batteriezellgehäuse sowie eine Batteriezelle gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Batteriezellgehäuse für eine Batteriezelle eines elektrischen Energiespeichers mit einem Bodenelement, welches zum Anordnen des Batteriezellgehäuses auf einer Bodenplatte des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist, wobei das Bodenelement mit einem Klebstoff auf die Bodenplatte anklebbar ist.
Es ist dabei vorgesehen, dass das Bodenelement eine Klebefläche zum Aufbringen des Klebstoffs aufweist. Die Klebefläche ist insbesondere zum Aufbringen des Klebstoffs spezifische ausgestaltet. Weiterhin weist das Bodenelemente eine Rückprägung, insbesondere eine spezifische Rückprägung, zum Aufnehmen von überflüssigem Klebstoff auf.
Somit kann ein verbessertes Anbringen des Batteriezellgehäuses an der Bodenplatte realisiert werden, da insbesondere die spezifisch ausgestaltete Klebefläche mit dem Kleber versehen werden kann. Ferner kann ein Überschuss an Kleber in die Rückprägung innerhalb des Bodenelements aufgenommen werden.
Insbesondere weist die Klebefläche eine möglichst ebene Fläche auf. Durch die Rückprägung kann dann wiederum der überschüssige Kleber aufgenommen werden, so dass beispielsweise eine Ventileinrichtung der Batteriezelle nicht verklebt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Klebefläche umlaufend um das Bodenelement ausgebildet. Insbesondere kann somit eine große Fläche geschaffen werden, die zum Kleben an dem Bodenelement ausgebildet ist. Somit kann eine präzise und feste Verbindung zwischen dem Bodenelement und der Bodenplatte realisiert werden.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Klebefläche an einem Rand des Bodenelements ausgebildet ist. Dadurch kann eine verbesserte mechanische Verbindung zwischen dem Batteriezellgehäuse und der Bodenplatte realisiert werden. Des Weiteren können beispielsweise Ventileinrichtungen außerhalb des Randbereichs an dem Bodenelement ausgebildet werden, so dass beispielsweise eine Ausgasung der Batteriezelle realisiert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Rückprägung umlaufend um das Bodenelement ausgebildet. Bei der Rückprägung handelt es sich insbesondere um eine Ausnehmung beziehungsweise Aussparung innerhalb des Bodenelements, so dass überflüssiger Klebstoff aufgenommen werden kann. Insbesondere, da beispielsweise auch die Klebefläche umlaufend um das Bodenelement ausgebildet ist, kann somit zuverlässig der überflüssige Kleber von der umlaufenden Klebefläche aufgenommen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vom Rand aus betrachtet zuerst die Klebefläche und dann die Rückprägung ausgebildet. Sollte das Batteriezellgehäuse als zylindrisches Batteriezellgehäuse ausgebildet sein, so befindet sich die Klebefläche am Rand, also weist einen größeren Radius auf als die Rückprägung.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Rückprägung eine Ventileinrichtung im Bodenelement umringt. Insbesondere, beispielsweise bei der Ausgestaltungsform als zylindrische Batterie, kann die Ventileinrichtung beispielsweise mittig an dem Bodenelement angeordnet sein, um somit ein zuverlässiges Ausgasen des Elektrolyten aus einem Innenraum des Batteriezellgehäuses durchführen zu können. Umlaufend um diese Ventileinrichtung radial betrachtet ist wiederum die Rückprägung ausgebildet, wobei wiederum umlaufend um die Rückprägung die Klebefläche ausgebildet ist. Somit kann mittels des Klebers und der Klebefläche eine Anordnung des Bodenelements auf der Bodenplatte realisiert werden, wobei überflüssiger Klebstoff durch die Rückprägung aufgenommen wird und durch die Umringung der Ventileinrichtung somit ein Verkleben der Ventileinrichtung verhindert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Batteriezellgehäuse eine zylindrische Form oder eine prismatische Form. Insbesondere kann somit das erfindungsgemäße Batteriezellgehäuse sowohl für eine zylindrische Form als auch für eine prismatische Form ausgebildet sein. Dadurch ist das Batteriezellgehäuse hochflexibel einsetzbar und eine zuverlässige Verklebung sowohl bei zylindrischen Batteriezellen als auch bei prismatischen Batteriezellen realisiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weist das Bodenelement einen Knickbereich auf, wobei der Knickbereich an einer Seitenwand des Bodenelements ausgebildet ist. Beispielsweise kann somit, in einem Lastfall, die Energie zuverlässig vom Knickbereich in eine Wandung des Batteriezellgehäuses übertragen werden. Es kann somit verhindert werden, dass beispielsweise der Elektrolyt aus dem Innenraum austritt, da über den Knickbereich aktiv die Last in die Wandung übertragen werden kann. Der Knickbereich kann dann über eine Rotationsbewegung abknicken und, wie bereits erwähnt, die entsprechende Energie in die Wandung übertragen, wodurch ein stabiles Batteriezellgehäuse realisiert werden kann.
In einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Klebefläche eine Wellenstruktur auf. Die Wellenstruktur ist im Wesentlichen ein Dreieckbeschnitt, um die Materialhäufung, insbesondere des Klebers, zu vermeiden. Somit wird ferner eine größere Klebefläche geschaffen, so dass sowohl überschüssiger Kleber verbessert aufgenommen werden kann als auch eine höhere Klebekraft aufgrund der erhöhten Klebefläche entwickelt werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Batteriezelle für einen elektrischen Energiespeicher mit zumindest einem ersten elektrischen Pol, einem zweiten elektrischen Pol und mit einem Batteriezellgehäuse nach dem vorhergehenden Aspekt.
Ferner betrifft die Erfindung auch einen elektrischen Energiespeicher mit einer Batteriezelle nach dem vorhergehenden Aspekt. Der elektrische Energiespeicher kann beispielsweise als Traktionsbatterie für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug oder für ein vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Daher betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher nach dem vorhergehenden Aspekt.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Batteriezellgehäuses sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Batteriezelle, des elektrischen Energiespeichers sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderer Kombination oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform einer Batteriezelle;
2 eine vergrößerte Schnittansicht der Batteriezelle gemäß 1; und
3 eine schematische Draufsicht auf eine Unterseite eines Batteriezellgehäuses.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform einer Batteriezelle 10. Die Batteriezelle 10 weist zumindest einen ersten elektrischen Pol 12, beispielsweise einen Pluspol, sowie einen zweiten elektrischen Pol 14, beispielsweise als Minuspol, auf. Die Batteriezelle 10 weist ferner ein Batteriezellgehäuse 16 auf sowie einen daraus gebildeten Innenraum 18, wobei in dem Innenraum 18 ein Elektrolyt 20 enthalten ist.
Die Batteriezelle 10 ist insbesondere für einen nicht dargestellten elektrischen Energiespeicher ausgebildet, wobei der elektrische Energiespeicher beispielsweise für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug beziehungsweise vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet sein kann. Der elektrische Energiespeicher kann dann beispielsweise als Traktionsbatterie dienen. Beispielsweise kann die Batteriezelle 10 als Lithium-Ionen-Batteriezelle ausgebildet sein.
Das Batteriezellgehäuse 16 weist ein Bodenelement 22 auf, wobei das Bodenelement 22 mit einem Klebstoff auf eine Bodenplatte 24 des elektrischen Energiespeichers anklebbar ist.
Es ist vorgesehen, dass das Bodenelement 22 eine spezifisch ausgestaltete Klebefläche 26 zum Aufbringen des Klebstoffs aufweist und eine spezifische Rückprägung 28 zum Aufbringen von überschüssigem beziehungsweise überflüssigem Klebstoff aufweist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Batteriezellgehäuse 16 insbesondere um eine zylindrische Form. Alternativ kann das Batteriezellgehäuse 16 auch für eine prismatische Form ausgebildet sein.
Insbesondere zeigt ferner die 1, dass die Klebefläche 26 umlaufend um das Bodenelement 22 ausgebildet ist. Die Klebefläche 26 ist insbesondere an einem Rand 30 des Bodenelements 22 ausgebildet. Ferner zeigt die 1, dass die Rückprägung 28 umlaufend um das Bodenelement 22 ausgebildet ist, wobei ferner vom Rand 30 aus betrachtet zuerst die Klebefläche 26 und dann die Rückprägung 28 ausgebildet ist. Des Weiteren ist in 1 gezeigt, dass die Rückprägung 28 eine Ventileinrichtung 32 umringt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Klebefläche 26 maximiert ist und zur Verminderung von Wellenbildung bei Verbreitung nach innen beispielsweise einen Dreieckschnitt (s. 3) aufweisen kann. Durch den Dreieckschnitt ist beispielsweise eine Materialanhäufung verhindert. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass die Rückprägung 28 die Klebstoffüberschüsse aufnehmen kann, wobei eine Größe der Rückprägung 28 sich beispielsweise aus dem minimalen Klebespalt, Klebstoffauftrag für maximalen Klebspalt, respektive Klebstoffmenge, Lösungsvariablen, Breite der Klebefläche, Tiefe der Rückprägung und Lage der Ventileinrichtung 32 definiert.
Insbesondere ist somit die Erweiterung der Klebefläche 26 durch einen großen Umschlag und die Einführung beispielsweise des Dreieckschnitts beziehungsweise einer Wellenstruktur 34 (3) vorgesehen, um die Materialanhäufung zu vermeiden. Die Rückprägung, mit anderen Worten die spezifische Rückprägung 28, nach der Funktionsfläche der Klebefläche 26, ist dazu ausgebildet, den überschüssigen Klebstoff vor Benetzung der Ventilfläche der Ventileinrichtung 32 aufzunehmen.
Insbesondere kann, wie in der 1 gezeigt, die Klebefläche 26 gecrimpt sein.
2 zeigt eine schematische vergrößerte Ansicht gemäß der Ausführungsform aus 1. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere vergrößert dargestellt, dass das Bodenelement 22 zusätzlich einen Knickbereich 36 aufweisen kann, wobei der Knickbereich 36 an einer Seitenwand 38 des Bodenelements 22 ausgebildet ist. Über den Knickbereich 36 kann insbesondere eine axiale Durchleitung der Kräfte bei einem Lasteinfluss realisiert werden. Es kann beispielsweise eine Rotationsbewegung bei einer Lastanleitung vorgesehen sein, wodurch die Kräfte auf die Wandung des Batteriezellgehäuses 16 übertragen werden können und beispielsweise eine Beschädigung des Elektrolyten 20 verhindert werden kann.
3 zeigt eine schematische Ansicht auf die Bodenplatte 22 auf einer Unterseite. Insbesondere ist vorliegend gezeigt, dass die Klebefläche 26 die Wellenstruktur 34 aufweisen kann.
Bezugszeichenliste

10: Batteriezelle
12: erster elektrischer Pol
14: zweiter elektrischer Pol
16: Batteriezellgehäuse
18: Innenraum
20: Elektrolyt
22: Bodenelement
24: Bodenplatte
26: Klebefläche
28: Rückprägung
30: Rand
32: Ventileinrichtung
34: Wellenstruktur
36: Knickbereich
38: Seitenwand

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

DE 60302634 T2 [0003]

Claims

Batteriezellgehäuse (16) für eine Batteriezelle (10) eines elektrischen Energiespeichers, mit einem Bodenelement (22), welches zum Anordnen des Batteriezellgehäuses (16) auf einer Bodenplatte (24) des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist, wobei das Bodenelement (22) mit einem Klebstoff auf die Bodenplatte (24) anklebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement (22) eine Klebefläche (26) zum Aufbringen des Klebstoffs aufweist und eine Rückprägung (28) zum Aufnehmen von überflüssigem Klebstoff aufweist.
Batteriezellgehäuse (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefläche (26) umlaufend um das Bodenelement (22) ausgebildet ist.
Batteriezellgehäuse (16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefläche (26) an einem Rand (30) des Bodenelements (22) ausgebildet ist.
Batteriezellgehäuse (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückprägung (28) umlaufend um das Bodenelement (22) ausgebildet ist.
Batteriezellgehäuse (16) nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass vom Rand (30) aus betrachtet zuerst die Klebefläche (26) und dann die Rückprägung (28) ausgebildet ist.
Batteriezellgehäuse (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückprägung (28) eine Ventileinrichtung (32) im Bodenelement (22) umringt.
Batteriezellgehäuse (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellgehäuse (16) eine zylindrische Form oder eine prismatische Form aufweist.
Batteriezellgehäuse (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement (22) einen Knickbereich (36) aufweist, wobei der Knickbereich (36) an einer Seitenwand (38) des Bodenelements (22) ausgebildet ist.
Batteriezellgehäuse (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefläche (26) eine Wellenstruktur (34) aufweist.
Batteriezelle (10) für einen elektrischen Energiespeicher, mit zumindest einem ersten elektrischen Pol (12), einem zweiten elektrischen Pol (14) und mit einem Batteriezellgehäuse (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.