DE102022115840A1 - Batterie mit geschwächter Verbindung von Gehäusemantel und Gehäusedeckel - Google Patents

Batterie mit geschwächter Verbindung von Gehäusemantel und Gehäusedeckel Download PDF

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Abstract

Batterie mit einem Gehäuse und mindestens einer innerhalb des Gehäuses aufgenommenen Batteriezelle, wobei das Gehäuse einen die mindestens eine Batteriezelle umgebenden Gehäusemantel (2) umfasst, der an mindestens einer Seite eine Zugangsöffnung aufweist, die mittels eines Gehäusedeckels (3) verschlossen ist, wobei der Gehäusemantel (2) und der Gehäusedeckel (3) miteinander verbunden sind und wobei die Verbindung des Gehäusemantels (2) und des Gehäusedeckels (3) definiert geschwächt ausgestaltet ist, um ein Überdruckventil auszubilden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie mit mindestens einer Batteriezelle und mindestens einer innerhalb des Gehäuses aufgenommenen Batteriezelle.
  • Eine Batterie ist ein Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis, bei deren Entladung gespeicherte chemische Energie durch eine elektrochemische Redoxreaktion in elektrische Energie gewandelt wird. Im Kontext der Erfindung werden als Batterien sowohl sogenannte Primärbatterien, die nur für eine einmalige Entladung und nicht für ein erneutes Laden vorgesehen sind, als auch sogenannte Sekundärbatterien beziehungsweise Akkumulatoren, die für ein mehrfaches Laden vorgesehen und entsprechend ausgelegt sind, verstanden. Ein Laden einer Sekundärbatterie stellt dabei die elektrolytische Umkehrung der bei der Entladung ablaufenden elektrochemischen Redoxreaktion dar, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung realisiert wird.
  • Eine Batterie umfasst eine oder, üblicherweise, mehrere Batteriezellen beziehungsweise galvanische Zellen, die innerhalb einer Umhüllung, üblicherweise in Form einer als „Pouch“ bezeichneten Folienumhüllung oder eines Gehäuses, angeordnet sind. Die Batteriezellen umfassen jeweils zwei Elektroden, einen zwischen den Elektroden angeordneten Separator zur elektrischen Separierung der Elektroden und einen als lonenleiter zwischen den Elektroden und fungierenden Elektrolyten.
  • Eine Gefahr bei einer Batterie ist das sogenannte thermische Durchgehen, womit allgemein eine Überhitzung einer exothermen chemischen Reaktion aufgrund eines sich selbst verstärkenden Prozesses bezeichnet wird. Bei einer Batterie kann ein solches thermisches Durchgehen in einem lokalen Kurzschluss der Elektroden, beispielsweise infolge einer Verunreinigung eines Separators durch einen eingeschlossenen Fremdpartikel oder durch eine mechanische Beschädigung begründet sein. Ein aus dem Kurzschluss resultierender Kurzschlussstrom kann durch den inneren Widerstand die nähere Umgebung der Schadstelle so weitgehend aufheizen, dass die an die Schadstelle angrenzenden Bereiche der Batterie ebenfalls zunehmend beschädigt werden. Dieser Schädigungsprozess weitet sich dann aus, wodurch die in der Batterie gespeicherte Energie in kurzer Zeit freigesetzt werden kann. Dies kann infolge einer Gaserzeugung durch insbesondere ein Ausbauen von Sauerstoff aus den kathodisch wirksamen Elektroden zu der Entwicklung eines hohen Drucks innerhalb der Umhüllung führen. Um in diesem Fall ein unkontrolliertes Bersten der Umhüllung zu vermeiden, kann in diese ein Überdruckventil integriert sein.
  • Die WO 2011/042092 A1 offenbart eine Batterie mit einem Überdruckventil in Form eines flächigen Berstelements, das eine Öffnung einer Umhüllung der Batterie überdeckt.
  • Die EP 0 954 040 A1 offenbart eine Batterie mit einer Umhüllung in Form eines Gehäuses, wobei ein Deckel des Gehäuses aus einem spröden Material ausgestaltet ist, das definiert bei einem Überdruck innerhalb des Gehäuses bricht und dabei eine elektrische Ladeverbindung der Batterie unterbricht.
  • Die US 5,660,944 B1 offenbart eine Batterie mit einem Gehäuse, das sich bei einem unzulässigen Überdruck innerhalb des Gehäuses optisch oder elektronisch erkennbar verändert, beispielsweise indem eine Klappe eines Überdruckventils öffnet. Eine dazu ähnliche Batterie ist in der US 2013/0280559 A1 offenbart.
  • Die Integration eines Überdruckventils in eine Umhüllung einer Batterie ist mit einem erheblichen konstruktiven und Herstellungsaufwand verbunden. Weiterhin weisen Überdruckventile konventioneller Batterien üblicherweise im geöffneten Zustand einen relativ kleinen Strömungsquerschnitt auf. Dies führt dazu, dass Gas, das sich innerhalb der Umhüllung einer Batterie gebildet hat, nur relativ langsam abgeführt werden kann. Gleichzeitig führt dieses Gas aufgrund der lokal konzentrierten Abfuhr aus der Umhüllung zu einer starken Erhitzung der Umgebung des Überdruckventils. Dies kann dazu führen, dass weitere Batterien, die zu der beschädigten Batterie benachbart gelegen sind, thermisch überlastet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterie hinsichtlich der Möglichkeit zur Entlastung eines innerhalb einer Umhüllung der Batterie ausgebildeten Überdrucks zu verbessern.
  • Diese Aufgabe ist bei einer Batterie gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen einer solchen Batterie sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
  • Eine erfindungsgemäße Batterie umfasst ein Gehäuse und mindestens eine innerhalb des Gehäuses aufgenommene Batteriezelle, vorzugsweise eine Mehrzahl von Batteriezellen, wobei das Gehäuse einen die mindestens eine Batteriezelle umgebenden Gehäusemantel umfasst, der an mindestens einer Seite eine Zugangsöffnung aufweist, die mittels eines Gehäusedeckels verschlossen ist, wobei der Gehäusemantel und der Gehäusedeckel miteinander (mechanisch) verbunden, vorzugsweise unlösbar (d.h. nicht zerstörungsfrei lösbar) verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verbindung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels definiert geschwächt ausgestaltet ist, um ein Überdruckventil auszubilden.
  • Demnach ist die Verbindung des Gehäusemantels des Gehäusedeckels derart ausgestaltet, dass diese bei einem definierten Überdruck innerhalb des Gehäuses, der vorzugsweise mindestens 5 bar beträgt, gezielt versagt, wodurch ein Strömungsquerschnitt freigegeben wird, über den ein Gas, das den Überdruck innerhalb des Gehäuses bewirkt, abgeführt werden kann.
  • Die Erzeugung einer gezielt geschwächten Verbindung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels zur Nutzung als Überdruckventil ist konstruktiv einfach umsetzbar und auch einfach herstellbar, was sich vorteilhaft hinsichtlich der Herstellungskosten auswirken kann. Weiterhin wird dadurch ermöglicht, einen relativ großen Strömungsquerschnitt für die Entlastung des Überdrucks freizugeben, der insbesondere auch im Wesentlichen der Größe der Zugangsöffnung entsprechen kann. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn infolge des Versagens der Verbindung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels der Gehäusedeckel vollständig von dem Gehäusemantel separiert wird oder wenn dieser so weitgehend separiert wird, dass dieser im Wesentlichen die gesamte Zugangsöffnung freigibt, beispielsweise indem der Gehäusedeckel um einen verbliebenen Verbindungsabschnitt scharnierartig abgeklappt wird oder auf sonstige Art und Weise in ausreichend großem Maße deformiert wird.
  • Eine definiert geschwächte Ausgestaltung der Verbindung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels kann auf relativ einfache Weise dadurch realisiert sein, dass der Gehäusemantel und der Gehäusedeckel stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Vorteilhaft möglich sind jedoch auch entsprechend definiert geschwächte formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindungen des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels sowie beliebige Kombinationen dieser Verbindungsarten.
  • Bei der bevorzugten stoffschlüssigen Verbindung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Gehäusemantel und der Gehäusedeckel verklebt sind, was eine einfache und kostengünstige Ausbildung der Verbindung mit definierter Schwächung ermöglicht.
  • Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass der Gehäusemantel und der Gehäusedeckel mittels eines Glaslots verklebt sind. Durch eine Verwendung von Glaslot kann die stoffschlüssige Verbindung in vorteilhafter Weise ausreichend mechanisch stabil und gleichzeitig gezielt geschwächt ausgestaltet werden. Auch eine gasdichte Verbindung zwischen dem Gehäusemantel und dem Gehäusedeckel ist mit Glaslot vorteilhaft möglich. Dies gilt auch bei der bevorzugten Ausgestaltung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels (vorzugsweise vollständig oder zumindest jeweils im Bereich der Verbindungsstelle) jeweils aus mindestens einem Metall, vorzugsweise Aluminium (AI) oder Kupfer (Cu), jeweils in Reinform oder in Form beliebiger Legierungen mit Aluminium oder Kupfer als Hauptbestandteil, realisiert werden. Üblicherweise wird ein Glaslot nämlich zum Verkleben von Elementen aus Gläsern verwendet.
  • Das Glaslot kann eine Glasübergangstemperatur zwischen 350°C und 450°C aufweisen, womit die Verarbeitungstemperatur auch bei zu fügenden Bauteilen aus Aluminium unterhalb üblicher Schmelztemperaturen von Aluminum liegt. Vorzugsweise sollte die maximale Temperatur bei der stoffschlüssigen Verbindung grundsätzlich mindestens 20°C unterhalb der niedrigsten Schmelztemperatur der zu fügenden Bauteile liegen.
  • Weiterhin bevorzugt sollte vorgesehen sein, dass der Ausdehnungskoeffizient eines zur stoffschlüssigen Verbindung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels eingesetzten Materials dem des Materials oder der Materialien dieser zu fügenden Komponenten zumindest ähnlich sein, damit es nicht zu Rissen in der Verbindungsstelle kommt. Für zu fügende Komponenten aus Aluminium kann der Ausdehnungskoeffizient insbesondere zwischen 1,4·10-5 K-1 und 1,8·10-5 K-1 liegen. Ein entsprechender Ausdehnungskoeffizient kann für Glaslot einfach realisiert werden.
  • Das Glaslot kann vorteilhaft eine Zusammensetzung mit geringen Anteilen an Alkali-Oxiden (Li, Na, K, Cs) aufweisen. Dabei kann es vorteilhaft sein, dass die Anteile folgendermaßen gewählt sind: Li < Na < K < Cs. Weiterhin sollte wenig oder (möglichst) kein SiO2 enthalten sein, damit das Glaslot möglichst stabil gegenüber einem Elektrolyten der Batterie ausgestaltet werden kann. Als Basis für das Glaslot kann beispielsweise ein Alumo-Phosphat-Glas mit Alkali-Oxiden (s.o.) und Oxiden der 3. und 4. Nebengruppe (TA, Nb, W, Mo) zur Stabilisierung vorgesehen sein. Weiterhin kann auch Bor (B) enthalten sein.
  • Alternativ oder ergänzend zu einem Verkleben des Gehäusemantels des Gehäusedeckels kann dieser auch auf beliebige andere Weise stoffschlüssig verbunden, insbesondere (unter Verwendung eines metallischen Lots) verlötet oder verschweißt werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterie kann vorgesehen sein, dass die Verbindung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels vollständig, d.h. über dem gesamten Verlauf der Verbindung, geschwächt ausgestaltet ist. Demnach ist die Verbindung dafür ausgelegt, gezielt vollständig zu versagen, womit insbesondere das bereits erwähnte vollständige Separieren des Gehäusedeckels von dem Gehäusemantel realisiert werden kann.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Batterie kann vorgesehen sein, dass die Verbindung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels nur teilweise beziehungsweise lokal geschwächt ausgestaltet ist. Demnach kann vorgesehen sein, dass die Verbindung dazu eingerichtet und ausgelegt ist, dass diese ausschließlich in dem Teilbereich versagt und dadurch auch ausschließlich in diesem Teilbereich einen Strömungsquerschnitt für eine Entlastung eines Überdrucks freigibt.
  • Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die Verbindung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels (in dem Bereich, gegebenenfalls vollständig, in dem diese geschwächt ist) gleichmäßig oder ungleichmäßig geschwächt ausgestaltet ist. Bei einer gleichmäßigen Schwächung ist demnach die Verbindungstabilität im gesamten (geschwächten) Bereich im Wesentlichen gleich, so dass davon ausgegangen werden kann, dass bei einem ausreichend hohen Überdruck innerhalb des Gehäuses die Verbindung auch im gesamten Bereich im Wesentlichen gleichzeitig versagt beziehungsweise nicht gezielt ein Abschnitt dieses Bereichs vorgesehen ist, in dem ein Versagen zuerst eintreten soll, wie dies bei der Variante mit der ungleichmäßigen Schwächung vorgesehen ist.
  • Zur Realisierung einer nur teilweisen Schwächung und/oder einer ungleichmäßigen Schwächung kann vorgesehen sein, dass eine Verbindungsnaht zur Ausbildung einer Schwachstelle (ggf. mit relativ geringer Belastbarkeit im Vergleich zu mindestens einer anderen Schwachstelle) verringerte Abmessungen aufweist. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsnaht zur Ausbildung einer Schwachstelle eine geänderte chemische Komposition aufweist, woraus eine verringerte lokale Belastbarkeit der Verbindungsnaht resultiert. Die geänderte chemische Komposition und/oder die Schwächung kann sich dabei auch vorteilhaft aufgrund einer Reaktion mit einem Elektrolyten der mindestens einen Batteriezelle ausbilden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsnaht zur Ausbildung einer Schwachstelle eine sich aus dem Material (und nicht der Geometrie) der Verbindungsnaht ergebende geringere mechanische Festigkeit, beispielsweise durch eine höhere Sprödheit, aufweist. Grundsätzlich sind beliebige Kombinationen dieser Maßnahmen zur Ausbildung einer oder mehrerer Schwachstellen der Verbindungsnaht vorteilhaft umsetzbar.
  • Vorzugsweise kann vorgesehen sein,, dass die geschwächte Verbindung des Gehäusemantels und des Gehäusedeckels das einzige Überdruckventil des Gehäuses ist. Demnach kann auf ein konventionelles Überdruckventil, das beispielsweise durch eine Gehäuseöffnung, die mittels eines Berstelements abgedeckt ist, verzichtet werden, was sich vorteilhaft hinsichtlich des Herstellungsaufwands und damit der Herstellungskosten für eine erfindungsgemäße Batterie auswirken kann. Auch kann sich dies vorteilhaft hinsichtlich der mechanischen Stabilität des Gehäuses auswirken, weil eine zur Überdruckentlastung vorgesehene Gehäuseöffnung, die auch im intakten Zustand der Batterie vorgesehen und mittels eines Überdruckventils verschlossen ist, vermieden werden kann. Gegebenenfalls kann dadurch auch die Energiedichte einer erfindungsgemäßen Batterie im Vergleich zu einer Batterie mit konventionellem Überdruckventil zumindest geringfügig verbessert werden, weil ein Bauraumbedarf eines solchen Überdruckventils innerhalb des Gehäuses wegfallen und entsprechend mehr Bauraum für die Integration der mindestens einen Batteriezelle zur Verfügung stehen kann.
  • Eine erfindungsgemäße Batterie kann insbesondere als Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs oder als Teil davon vorgesehen sein. Eine solche Traktionsbatterie ist dafür vorgesehen und eingerichtet, elektrische Energie für einen Betrieb eines elektrischen Traktionsmotors des Kraftfahrzeugs, durch den eine Antriebsleistung für einen Antrieb des Kraftfahrzeugs erzeugt werden kann, bereitzustellen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, teilweise in vereinfachter Darstellung:
    • 1: eine erfindungsgemäße Batterie;
    • 2: einen Abschnitt eines Gehäuses der Batterie in einer Schnittdarstellung;
    • 3: einen Längsschnitt durch die Batterie in einer vereinfachten Darstellung; und
    • 4: einen Batteriestack mit einer Mehrzahl erfindungsgemäßer Batterien gemäß der 1.
  • Die 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Batterie 1. Diese umfasst ein quaderförmiges Gehäuse, das vorzugsweise aus einem Metall (z.B. Aluminium) ausgestaltet ist, sowie mehrere innerhalb des Gehäuses angeordnete Batteriezellen.
  • Das Gehäuse umfasst einen Gehäusemantel 2, der grundsätzlich die Form eines Rohrstücks mit rechteckigen Querschnitten aufweist, so dass an den zwei längsaxialen Enden des Gehäusemantels 2 jeweils eine Zugangsöffnung ausgebildet ist. Die zwei Zugangsöffnungen des Gehäusemantels 2 werden im Rahmen der Herstellung der Batterie 1 mit jeweils einem Gehäusedeckel 3 verschlossen und die Gehäusedeckel 3 dabei gasdicht mit dem Gehäusemantel 2 verbunden. Dieses Verbinden erfolgt stoffschlüssig mittels eines Glaslots 4, das gemäß der 2 in jeweils eine umlaufende Verbindungsfuge, die zwischen dem Gehäusemantel 2 und jedem der Gehäusedeckel 3 ausgebildet ist, eingebracht ist und dort beispielsweise mittels eines Lasers (nicht dargestellt) aufgeschmolzen wird. Das Glaslot 4 kann vor dem Aufschmelzen beispielsweise in Form eines Formkörpers, der aus gepresstem und gegebenenfalls mit Bindemittel stabilisiertem Glaspulver bestehen kann, vorliegen. Durch das Aufschmelzen verteilt sich das Glaslot 4 möglichst gleichmäßig innerhalb der Verbindungsfugen und es werden Lösungsvorgänge mit dem oder den Materialien des Gehäusemantels 2 und der Gehäusedeckel 3 realisiert, durch die nach einer erneuten Erstarrung des Glaslots 4, dann als Verbindungsnaht, eine ausreichend feste stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäusemantel 2 und den Gehäusedeckeln 1 ausgebildet ist.
  • Die Batterie 1 umfasst neben dem Gehäuse eine Mehrzahl von innerhalb des Gehäuses angeordneten Batteriezellen (vgl. 3). Die Batteriezellen beziehungsweise die diese ausbildenden Elemente können dabei in Form eines Batteriezellstapels vorliegen. Der Batteriezellstapel umfasst in abwechselnder Reihenfolge plattenförmige Elektroden 5 und elektrisch isolierende, plattenförmige Separatoren 6. Die Elektroden 5 liegen dabei in dem Batteriezellstapel wiederum abwechselnd als erste Elektroden 5a, die bei einem Entladen der Batterie 1 als Anoden fungieren, und als zweite Elektroden 5b, die bei einem Entladen der Batterie 1 als Kathoden fungieren, vor. Die Separatoren 6 können gleichzeitig auch ein Festelektrolyt der Batteriezellen sein. Alternativ kann ein insbesondere flüssiger Elektrolyt in das Gehäuse eingebracht werden, nachdem die Gehäusedeckel 3 mit dem Gehäusemantel 2 verbunden wurden. Die Separatoren 6 können dann mit dem Elektrolyten getränkt sein. Die plattenförmigen Elektroden 5 und Separatoren 6 weisen (flache) Quaderformen auf, wodurch sich in Verbindung mit der Stapelung auch eine Quaderform des Batteriezellstapels ergibt.
  • Die Batteriezellen umfassen weiterhin Stromableiter 7, die jeweils elektrisch leitend mit einer der Elektroden 5 verbunden sind, wobei erste Stromableiter 7a zu den ersten Elektroden 5a und zweite Stromableiter 7b zu den zweiten Elektroden 5b gehören. Sämtliche erste Stromableiter 7a sind an einer ersten Seite und sämtliche zweite Stromableiter 7b an einer zweiten Seite des Batteriezellstapels angeordnet. Dabei grenzen die ersten Stromableiter 7a an eine erste der Zugangsöffnungen und die zweiten Stromableiter 7b an eine zweite der Zugangsöffnungen. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Verbindung der verschiedenen (ersten und zweiten) Stromableiter 7 mit jeweils einem Batteriepol 8, der in den jeweils angrenzenden Gehäusedeckel 3 integriert ist.
  • Die Batteriepole 8 sind derart in die Gehäusedeckel 3 integriert, dass ein Anschlussabschnitt davon außenseitig zugänglich ist, um die Batterie 1 extern elektrisch kontaktieren zu können.
  • Die Stromableiter 7 sind mit den Elektroden 5 integral ausgestaltet, indem jeweils ein flächiges Substrat 9 aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise einer Metallfolie, in einem Abschnitt, der Teil der Elektrode 5 ist, beidseitig mit einem anodisch oder kathodisch wirksamen Aktivmaterial 10 beschichtet ist, während ein unbeschichteter Abschnitt des Substrats 9 den zu der jeweiligen Elektrode 5 gehörenden Stromableiter 7 darstellt. Dabei kann das Substrat 9 der ersten Elektroden 5a vorzugsweise aus Kupfer und/oder Nickel und/oder Aluminium bestehen, während das Substrat 9 der zweiten Elektroden 7b vorzugsweise aus Aluminium hergestellt sein kann.
  • Die Verbindung des Gehäusemantels 2 und mindestens eines der Gehäusedeckel 3 mittels des Glaslots 4 ist erfindungsgemäß definiert geschwächt ausgestaltet, um ein Überdruckventil auszubilden. Demnach ist vorgesehen, dass diese Verbindung(en) für den Fall, dass sich innerhalb des Gehäuses ein Überdruck ausbildet, der einen (Überdruck-)Wert von beispielsweise ca. 5 bar überschreitet, gezielt versagt/versagen, wodurch der entsprechende Gehäusedeckel 3 oder die beiden Gehäusedeckel 3 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig von dem Gehäusemantel 2 separiert werden. Für ein Entlasten des Überdrucks innerhalb des Gehäuses steht demnach mindestens eine oder sogar beide der Zugangsöffnungen des Gehäusemantels 2 zu Verfügung. Ein solches Entlasten eines Überdrucks kann demnach über einen relativ großen Strömungsquerschnitt erfolgen, was sich vorteilhaft hinsichtlich der Geschwindigkeit, mit der die Entlastung stattfindet und auch hinsichtlich der Temperatur, die sich dabei im Bereich eines Gasaustritts aus dem Gehäusemantel 2 einstellt, auswirken kann.
  • Bei besonders hohen Leistungsanforderungen, wie dies für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs gilt, werden üblicherweise eine Vielzahl von einzeln noch gut handhabbaren Batterien 1 in sogenannten Batteriestacks kombiniert, wobei für die Batterien 1 eines Batteriestacks eine elektrische Reihen- und/oder Parallelschaltung vorgesehen sein kann. Häufig sind die Batterien 1 eines Batteriestacks dabei auch mechanisch miteinander verbunden. Dabei kann es sinnvoll sein, dass die Batterien 1 eines Batteriestacks über Seiten, vorzugsweise die größeren der Seiten der Gehäusemäntel 2 gestapelt sind, so dass die Gehäusedeckel 3 nicht innerhalb des Stapels liegen beziehungsweise nicht durch angrenzende Batterien 1 überdeckt sind. Dies ermöglicht einerseits eine vorteilhafte Kontaktierung der Batteriepole 8 zum Verschalten der Batterien 1. Weiterhin wird dadurch ermöglicht, dass zumindest einer der Batteriedeckel 3 jeder der (erfindungsgemäß ausgestalteten) Batterien 1 im Falle eines zu großen Überdrucks innerhalb des entsprechenden Gehäuses von dem zugehörigen Gehäusemantel 2 separiert und dabei auch eine ausreichende Distanz bewegt werden kann, ohne dass dies durch eine benachbarte Batterie 1 verhindert würde. Dadurch wird die Freigabe eines ausreichend großen Strömungsquerschnitts gewährleistet.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
  • 1
    Batterie
    2
    Gehäusemantel
    3
    Gehäusedeckel
    4
    Glaslot
    5
    Elektrode
    5a
    erste Elektrode
    5b
    zweite Elektrode
    6
    Separator
    7
    Stromableiter
    7a
    erster Stromableiter
    7b
    zweiter Stromableiter
    8
    Batteriepol
    9
    Substrat
    10
    Aktivmaterial
  • 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
    • WO 2011/042092 A1 [0005]
    • EP 0954040 A1 [0006]
    • US 5660944 B1 [0007]
    • US 2013/0280559 A1 [0007]

Claims (13)

  1. Batterie (1) mit einem Gehäuse und mindestens einer innerhalb des Gehäuses aufgenommenen Batteriezelle, wobei das Gehäuse einen die mindestens eine Batteriezelle umgebenden Gehäusemantel (2) umfasst, der an mindestens einer Seite eine Zugangsöffnung aufweist, die mittels eines Gehäusedeckels (3) verschlossen ist, wobei der Gehäusemantel (2) und der Gehäusedeckel (3) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Gehäusemantels (2) und des Gehäusedeckels (3) definiert geschwächt ausgestaltet ist, um ein Überdruckventil auszubilden.
  2. Batterie (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Gehäusemantels (2) und des Gehäusedeckels (3) derart ausgestaltet ist, dass diese bei einem Überdruck innerhalb des Gehäuses, der mindestens 5 bar beträgt, versagt.
  3. Batterie (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (2) und der Gehäusedeckel (3) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
  4. Batterie (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (2) und der Gehäusedeckel (3) verklebt sind.
  5. Batterie (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (2) und der Gehäusedeckel (3) mittels eines Glaslots verklebt sind.
  6. Batterie (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Gehäusemantels (2) und des Gehäusedeckels (3) vollständig geschwächt ausgestaltet ist.
  7. Batterie (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Gehäusemantels (2) und des Gehäusedeckels (3) nur teilweise geschwächt ausgestaltet ist.
  8. Batterie (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Gehäusemantels (2) und des Gehäusedeckels (3) gleichmäßig oder ungleichmäßig geschwächt ausgestaltet ist.
  9. Batterie (1) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsnaht zur Ausbildung einer Schwachstelle lokal verringerte Abmessungen aufweist.
  10. Batterie (1) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsnaht zur Ausbildung einer Schwachstelle eine lokal geänderte chemische Komposition aufweist.
  11. Batterie (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die geänderte chemische Komposition oder die Schwächung aufgrund einer Reaktion mit einem Elektrolyten der mindestens einen Batteriezelle ausbildet oder ausgebildet hat.
  12. Batterie (1) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsnaht zur Ausbildung einer Schwachstelle lokal eine sich aus dem Material der Verbindungsnaht ergebende geringere mechanische Festigkeit aufweist.
  13. Batterie (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geschwächte Verbindung des Gehäusemantels (2) und des Gehäusedeckels (3) das einzige Überdruckventil des Gehäuses ist.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2728753A1 (de) 1976-06-28 1978-01-05 Mallory & Co Inc P R Entlueftungsvorrichtung fuer ein elektrisches geraet
US5660944A (en) 1994-03-31 1997-08-26 Varta Batterie Aktiengesellschaft Multicell storage battery
EP0954040A1 (de) 1998-04-28 1999-11-03 Kyocera Corporation Sicherheitsvorrichtung und diese enthaltende Sekundärbatterie
US20040131922A1 (en) 2003-01-03 2004-07-08 David Anglin Alkaline cell with flat housing
DE102009035467A1 (de) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Batterieeinzelzelle mit einem Gehäuse
WO2011042092A1 (de) 2009-10-05 2011-04-14 Li-Tec Battery Gmbh Elektrochemische zelle
US20130280559A1 (en) 2012-04-18 2013-10-24 Saft System and method for detecting venting of a sealed storage cell

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2728753A1 (de) 1976-06-28 1978-01-05 Mallory & Co Inc P R Entlueftungsvorrichtung fuer ein elektrisches geraet
US5660944A (en) 1994-03-31 1997-08-26 Varta Batterie Aktiengesellschaft Multicell storage battery
EP0954040A1 (de) 1998-04-28 1999-11-03 Kyocera Corporation Sicherheitsvorrichtung und diese enthaltende Sekundärbatterie
US20040131922A1 (en) 2003-01-03 2004-07-08 David Anglin Alkaline cell with flat housing
DE102009035467A1 (de) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Batterieeinzelzelle mit einem Gehäuse
WO2011042092A1 (de) 2009-10-05 2011-04-14 Li-Tec Battery Gmbh Elektrochemische zelle
US20130280559A1 (en) 2012-04-18 2013-10-24 Saft System and method for detecting venting of a sealed storage cell

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