DE102022117062A1 - Battery cell housing - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Batteriezellgehäuse (1) für eine Batteriezelle (2) für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme eines elektrischen Aktivmaterials (3) der Batteriezelle (2) vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist das Batteriezellgehäuse (1) geschlossen und weist eine zumindest teilweise umlaufende Aufreißlinie (7) auf, wobei die Aufreißlinie (7) dazu eingerichtet zur Bildung einer Entnahmeöffnung (10) für das Aktivmaterial (3) geöffnet zu werden.A battery cell housing (1) for a battery cell (2) for a motor vehicle to accommodate an electrical active material (3) of the battery cell (2) is proposed. According to the invention, the battery cell housing (1) is closed and has an at least partially circumferential tear line (7), the tear line (7) being designed to be opened to form a removal opening (10) for the active material (3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Batteriezellgehäuse für eine Batteriezelle für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme eines elektrischen Aktivmaterials der Batteriezelle, eine Batteriezelle für eine Batterie mit einem Batteriezellgehäuse, ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie, ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle sowie Verfahren mit den Merkmalen zum Recyceln der Batteriezelle.The invention relates to a battery cell housing for a battery cell for a motor vehicle for accommodating an electrically active material of the battery cell, a battery cell for a battery with a battery cell housing, a motor vehicle with a battery, a method for producing a battery cell and methods with the features for recycling the battery cell.
Die derzeitigen Entwicklungen in der Automobilindustrie und der Elektronikindustrie im Allgemeinen zeigen eine stetige wachsende Nachfrage an Batteriezellen, um den wachsenden Bedarf an Elektromobilität oder elektronischen Endgeräten decken zu können. Um also den Bedarf an Rohstoffen bzw. einzelnen Bauteilen decken zu können, werden, wie in der
Allerdings werden auch Forderungen laut, dass die Umwelt weniger belastet wird. Derzeit werden die aufgrund eines zumeist durch Schweißen dauerhaft geschlossenen Batteriezellgehäuse vollständig geschreddert, das heißt es findet keine Trennung des Batteriezellgehäuses und des Aktivmaterials statt. Dies wirkt sich negativ auf die Wideraufbereitung und die Wertschöpfungskette sowohl des Aktivmaterials als auch des Materials des Batteriezellgehäuses aus.However, there are also calls for the environment to be less polluted. Currently, the battery cell casings, which are usually permanently closed by welding, are completely shredded, which means that there is no separation of the battery cell casing and the active material. This has a negative impact on the reprocessing and value chain of both the active material and the material of the battery cell housing.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung auf einfache Art und Weise die Wiederaufbereitung und Wertschöpfungskette von Materialien einer Batteriezelle zu optimieren.It is therefore an object of the present invention to at least partially overcome at least one of the disadvantages described above. In particular, it is the object of the invention to easily optimize the reprocessing and value chain of materials of a battery cell.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Batteriezellgehäuse mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, durch eine Batteriezelle mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11, durch ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 12 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen zum Recyceln der Batteriezelle des unabhängigen Patentanspruchs 14. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batteriezellgehäuse beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batteriezelle und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a battery cell housing with the features of independent patent claim 1, by a battery cell with the features of
Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein Batteriezellgehäuse für eine Batteriezelle für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme eines elektrischen Aktivmaterials der Batteriezelle, wobei das Batteriezellgehäuse geschlossen ist und ein Batteriezellgehäuse eine zumindest teilweise umlaufende Aufreißlinie aufweist, wobei die Aufreißlinie dazu eingerichtet ist, zur Bildung einer Entnahmeöffnung für das Aktivmaterial, geöffnet zu werden.According to the invention, a battery cell housing is provided for a battery cell for a motor vehicle to accommodate an electrical active material of the battery cell, the battery cell housing being closed and a battery cell housing having an at least partially circumferential tear line, the tear line being set up to form a removal opening for the active material to become.
Bei dem elektrischen Aktivmaterial im Inneren des Batteriezellgehäuses der Batteriezelle kann es sich um einen Zellstapel oder einen Zellwickel handeln. Dabei ist das Batteriezellgehäuse optimal an die Abmaße des Zellstapels oder des Zellwickels angepasst. Zur elektrischen Kontaktierung des Aktivmaterials mit dem Batteriezellgehäuse können Terminals für die Anode und die Kathode vorgesehen sein. Allerdings ist es auch denkbar, dass nur für die Anode ein Terminal vorgesehen ist, dann liegt das kathodisches Potenzial auf einem Gehäuse.The electrical active material inside the battery cell housing of the battery cell can be a cell stack or a cell coil. The battery cell housing is optimally adapted to the dimensions of the cell stack or cell coil. To electrically contact the active material with the battery cell housing, terminals can be provided for the anode and the cathode. However, it is also conceivable that a terminal is only provided for the anode, then the cathodic potential is on a housing.
Die Aufreißlinie ist teilweise umlaufend, das heißt sie folgt der Form des Batteriezellgehäuses zu einem gewissen Teil oder vollständig. Dabei kann sie dem Umfang des Batteriezellgehäuses und/oder einer Längserstreckung und/oder einer Breitenerstreckung folgen. Dabei ist der Verlauf der Aufreißlinie so, dass sie im aufgerissenen Zustand eine Entnahmeöffnung bildet. Diese Entnahmeöffnung ermöglicht die Entnahme des Aktivmaterials und des Elektrolyts, das heißt, dass die Öffnung so groß ist, dass der Zellwickel bzw. Zellstapel und das Elektrolyt auf einfach Art und Weise aus dem Batteriezellgehäuse entnommen werden kann. Dies ermöglicht die Trennung der unterschiedlichen Materialien des Aktivmaterials und des Gehäuses nach dem Gebrauch der Batteriezelle.The tear line is partially circumferential, meaning it follows the shape of the battery cell housing to a certain extent or completely. It can follow the circumference of the battery cell housing and/or a longitudinal extent and/or a width extent. The course of the tear line is such that it forms a removal opening when torn open. This removal opening enables the active material and the electrolyte to be removed, which means that the opening is so large that the cell coil or cell stack and the electrolyte can be easily removed from the battery cell housing. This allows the different materials of the active material and the housing to be separated after the battery cell has been used.
Gleichzeitig ist die Aufreißlinie sicherheitsrelevant und dient als eine definierte Berstlinie. Dabei ist die Aufreißlinie bzw. Berstlinie so ausgelegt, dass sie einen Gasinnendruck von 6 bis 12 bar, vorzugsweise 8 bis 10 bar, standhalten kann. Kommt es aufgrund der chemischen Reaktionen oder Überhitzung zu einem höheren Gasinnendruck in der Batteriezelle, kann das Batteriezellgehäuse entlang der definierten Sollbruchstelle, das heißt der Berstlinie, bersten. Aufgrund der Doppelfunktion der Aufreißlinie kann also auf die Berstmembran verzichten werden. Allerdings ist es denkbar, diese zusätzlich vorzusehen.At the same time, the tear line is safety-relevant and serves as a defined burst line. The tear line or burst line is designed so that it can withstand an internal gas pressure of 6 to 12 bar, preferably 8 to 10 bar. If there is a higher internal gas pressure in the battery cell due to chemical reactions or overheating, the battery cell housing can burst along the defined breaking point, i.e. the bursting line. Due to the dual function of the tear line, the bursting membrane can be dispensed with. However, it is conceivable to provide these additionally.
Durch das Trennen des Batteriezellgehäuses vom Aktivmaterial kann die Wertschöpfungskette, vor allem die des Batteriezellgehäuses, was zu meist aus Aluminium besteht, verbessert werden. Da das Material des Batteriezellgehäuses ohne Verunreinigungen einem materialspezifischen Recycelprozess zugeführt werden kann.By separating the battery cell housing from the active material, the value chain, especially that of the battery cell housing, which is mostly made of aluminum, can be improved. Because the material of the battery cell housing can be fed into a material-specific recycling process without any contamination.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass die Aufreißlinie mittels eines Aufreißelementes aufreißbar ist.Within the scope of the invention, it can be advantageous that the tear line can be torn open by means of a tear element.
Das Aufreißelement dient zum leichten Öffnen des Batteriezellgehäuses entlang der Aufreißlinie. Um ein sicheres Öffnen zu gewährleisten ist eine gezielte Krafteinwirkung notwendig, dies lässt sich am besten bewerkstelligen, wenn das Aufreißelement von der Aufreißlinie umgeben ist. Durch das Öffnen entlang der Aufreißlinie entsteht die Entnahmeöffnung für das Aktivmaterial, sodass ein Recycling des Batteriezellgehäuses und des im inneren befindlichen Aktivmaterials ermöglicht wird.The tear element is used to easily open the battery cell housing along the tear line. In order to ensure safe opening, a targeted application of force is necessary; this can best be achieved if the tear element is surrounded by the tear line. By opening along the tear line, the removal opening for the active material is created, allowing the battery cell housing and the active material inside to be recycled.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der Querschnitt der Aufreißlinie eine Dicke von 0,05 bis 0,5 mm, bevorzugt 0,1 bis 0,4 mm, weiter bevorzugt 0,15 bis 0,25 mm, aufweist.Within the scope of the invention, it is conceivable that the cross section of the tear line has a thickness of 0.05 to 0.5 mm, preferably 0.1 to 0.4 mm, more preferably 0.15 to 0.25 mm.
Die Dicke der Aufreißlinie ist geringer als die des sie umgebenden Batteriezellgehäuses und ist so gewählt, dass sie einem Gasinnendruck von 6 bis 12 bar, vorzugsweise 8 bis 10 bar, standhält ohne zu bersten, und gleichzeitig ein schnelles Aufreißen zum Öffnen des Batteriezellgehäuses und zum Trennen von Batteriezellgehäuse und Aktivmaterial zum Recyceln ermöglicht.The thickness of the tear line is less than that of the battery cell housing surrounding it and is chosen so that it can withstand an internal gas pressure of 6 to 12 bar, preferably 8 to 10 bar, without bursting, and at the same time allows rapid tearing to open the battery cell housing and to separate it of battery cell casings and active material for recycling.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Aufreißelement eine Aufreißlasche oder eine Mulde oder ein Einhakelement ist, wobei die Mulde oder das Einhakelement dazu geeignet sind einen Aufreißhebel aufzunehmen.It can be provided within the scope of the invention that the tear element is a tear tab or a trough or a hooking element, the trough or the hooking element being suitable for receiving a tear lever.
Durch ein derartiges Aufreißelement lässt sich auf einfach Art und Weise eine Kraft auf das Batteriezellgehäuse aufbringen, um eine Entnahmeöffnung zum Trennen der Materialien für den Recycle Prozess zu erzeugen. Besonders einfach ist es das Gehäuse entlang der Aufreißlinie zu öffnen, wenn eine Zugkraft aufgebracht wird.Such a tear-open element makes it easy to apply force to the battery cell housing in order to create a removal opening for separating the materials for the recycling process. It is particularly easy to open the housing along the tear line when a pulling force is applied.
Hat das Aufreißelement die Form einer Lasche kann der Zelldeckel einfach abgezogen werden. Bei einem Aufreißelement in Form einer Mulde oder eines Einhakelements wird ein Aufreißhebel benötigt. Dieser Aufreißhebel kann so gestaltet sein, dass er wiederverwendet werden kann. Die Form des Aufreißelements ist abhängig von der Größe der Batteriezelle und dem zur Verfügung stehenden Bauraum. Es ist denkbar, dass das Aufreißelement maschinell oder manuell geöffnet werden kann.If the tear element is in the form of a tab, the cell cover can simply be pulled off. For a tearing element in the form of a trough or a hooking element, a tearing lever is required. This pull lever can be designed to be reused. The shape of the tear element depends on the size of the battery cell and the available installation space. It is conceivable that the tear element can be opened mechanically or manually.
Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass das Aufreißelement zumindest teilweise aus einem isolierenden Material, insbesondere Kunststoff, besteht. Ein isoliertes Aufreißelement dient zum einen zur Potenzialverteilung zwischen Anode und Kathode und zum anderen dient es der Sicherheit für Mensch und Maschine beim Öffnen des Batteriezellgehäuses entlang der Aufreißlinie.According to the invention, it is conceivable that the tear-open element consists at least partially of an insulating material, in particular plastic. An insulated tear element serves, on the one hand, to distribute potential between the anode and cathode and, on the other hand, it serves to ensure safety for people and machines when opening the battery cell housing along the tear line.
Bei dem Batteriezellengehäuse ist es denkbar, dass ein Zellbecher und mindestens ein Zelldeckel vorgesehen sind, wobei der Zellbecher und/oder der mindestens eine Zelldeckel die Aufreißlinie aufweist und wobei der Zellbecher und der mindestens eine Zelldeckel in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden sind.In the battery cell housing, it is conceivable that a cell cup and at least one cell lid are provided, wherein the cell cup and/or the at least one cell lid has the tear line and wherein the cell cup and the at least one cell lid are connected to one another in a connection area.
Der Verbindungsbereich kann durch eine plastische Verformung, beispielsweise durch Crimpen, oder durch ein Fügeverfahren, beispielsweise Schweißen, erzeugt werden. Dies vereinfacht die Herstellung und reduziert die Kosten der Herstellung.
Für eine noch effizientere und einfache Trennung von Zellbecher und Zelldeckel ist es vorteilhaft, wenn der Zellbecher zwei sich gegenüberliegende aufreißbare Zelldeckel aufweist.The connection area can be created by plastic deformation, for example by crimping, or by a joining process, for example welding. This simplifies manufacturing and reduces manufacturing costs.
For an even more efficient and simple separation of the cell cup and the cell lid, it is advantageous if the cell cup has two opposite, tear-open cell lids.
Zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Aktivmaterials mit einer Batteriezelle sind am Batteriezellgehäuse, vorzugsweise an dem zumindest einen Zelldeckel, zumindest ein Terminal vorgesehen. Dieser dient der Kontaktierung mit der Anode. Für das kathodische Potenzial kann entweder das Batteriezellgehäuse oder ein zusätzlicher Terminal verwendet werden. Sowohl der Zellbecher als auch der Zelldeckel sind aus Aluminium.To electrically contact the electrical active material with a battery cell, at least one terminal is provided on the battery cell housing, preferably on the at least one cell cover. This is used to make contact with the anode. Either the battery cell housing or an additional terminal can be used for the cathodic potential. Both the cell cup and the cell lid are made of aluminum.
Im Rahmen der Erfindung ist es optional möglich, dass die Aufreißlinie einen Abstand zu dem Verbindungsbereich des Batteriezellgehäuses aufweist.Within the scope of the invention, it is optionally possible for the tear line to be at a distance from the connection area of the battery cell housing.
Die Aufreißlinie verläuft vorzugsweise parallel und in einem Abstand von 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise 1 bis 7 mm, zum Verbindungsbereich. Der Abstand stellt sicher, dass die Verbindung im Verbindungsbereich hält und dabei zusätzlich dicht ist und nicht durch die Berst- bzw. Aufreißlinie geschwächt ist. Dies erhöht die Sicherheit des Batteriezellgehäuses im Einsatz und ermöglicht ein einfaches Öffnen im Recycle-Prozess.The tear line preferably runs parallel and at a distance of 0.5 to 10 mm, preferably 1 to 7 mm, from the connection area. The distance ensures that the connection holds in the connection area and is also tight and is not weakened by the burst or tear line. This increases the safety of the battery cell housing in use and enables easy opening during the recycling process.
Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass im Verbindungsbereich und/oder im Bereich der Aufreißlinie ein Dichtmittel vorgesehen ist, wobei das Dichtmittel dazu ausgelegt ist einen Gasinnendruck von 6 bis 12 bar, vorzugsweise 8 bis 10 bar, standzuhalten.Furthermore, it can be provided within the scope of the invention that a sealant is provided in the connection area and/or in the area of the tear line, the sealant being designed for this purpose It is necessary to withstand an internal gas pressure of 6 to 12 bar, preferably 8 to 10 bar.
Ein Dichtmittel kann die Sicherheit steigern, da es ein zusätzlicher Schutz vor dem Austreten von Aktivmaterial und Elektrolyt aus dem Batteriezellgehäuse und vor dem Eintreten von Luft in das Batteriezellgehäuse dient. So kann die Dichtung im Verbindungsbereich plastisch verformt werden oder ein eingeklemmter oder eingeklebter O-Ring sein. Durch eine Dichtung im Bereich der Aufreißlinie ist es möglich diese in ihrer Dicke zu verringern, da ein Bersten durch die Dichtung verhindert wird, gleichzeitig lässt sich das Batteriezellgehäuse einfacher öffnen.A sealant can increase safety because it provides additional protection against the leakage of active material and electrolyte from the battery cell housing and against the entry of air into the battery cell housing. The seal can be plastically deformed in the connection area or can be a clamped or glued-in O-ring. By using a seal in the area of the tear line, it is possible to reduce its thickness, as the seal prevents it from bursting, and at the same time the battery cell housing can be opened more easily.
In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist es vorstellbar, dass das Dichtmittel aus Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen, ist. Dies ist einfach in seiner Handhabung, da es sich leicht mit Verformen oder Einkleben lässt und weist eine verstärkte Dichtwirkung auf.In relation to the present invention, it is conceivable that the sealant is made of plastic, preferably polypropylene. This is easy to handle as it can be easily deformed or glued in and has an increased sealing effect.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine erfindungsgemäße Batteriezelle für eine Batterie mit einem oben beschriebenen Batteriezellgehäuse, wobei das Batteriezellgehäuse mit einem elektrischen Aktivmaterial gefüllt ist.The above object is further achieved by a battery cell according to the invention for a battery with a battery cell housing described above, the battery cell housing being filled with an electrical active material.
Die Batteriezelle lässt sich aufgrund ihres Batteriezellgehäuses einfach recyceln. Da sich das Batteriezellgehäuse auf einfache Art und Weise öffnen lässt ist das Aktivmaterial und das Elektrolyt durch die Entnahmeöffnung einfach entnehmbar und sowohl das Gehäuse als auch das entnommene Material kann einem Wiederaufbereitungsprozess zugeführt werden.The battery cell can be easily recycled due to its battery cell housing. Since the battery cell housing can be opened in a simple manner, the active material and the electrolyte can be easily removed through the removal opening and both the housing and the removed material can be fed into a reprocessing process.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer Batterie umfassend mindestens einer Batteriezelle mit den oben genannten Merkmalen und Vorteilen.The above object is further achieved by a motor vehicle according to the invention with a battery comprising at least one battery cell with the above-mentioned features and advantages.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle umfassend der folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines Batteriezellgehäuses, insbesondere ein Batteriezellgehäuse umfassend einen Zellbecher und mindestens einen Zelldeckel,
- - Einfüllen eines Aktivmaterials und eines Elektrolyts,
- - Verschließen des Batteriezellgehäuses.
- - Providing a battery cell housing, in particular a battery cell housing comprising a cell cup and at least one cell cover,
- - Filling in an active material and an electrolyte,
- - Closing the battery cell housing.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das bereitgestellte Batteriezellgehäuse, die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Batteriezellgehäuse einen Zellbecher und mindestens einen Zelldeckel umfasst. In diesem Fall kann das Aktivmaterial und das Elektrolyt in den Zellbecher eingefüllt werden, um Anschließend den Zelldeckel aufzulegen und diesem mit dem Zellbecher zu verbinden, also zu verschließen, um ein geschlossenes Batteriezellgehäuse zu formen.It is particularly advantageous if the battery cell housing provided has the properties described above. It is particularly advantageous if a battery cell housing comprises a cell cup and at least one cell cover. In this case, the active material and the electrolyte can be filled into the cell cup in order to then place the cell cover and connect it to the cell cup, i.e. close it, in order to form a closed battery cell housing.
Das Verschließen kann durch verschweißen oder eine plastische Verformung des Zellbechers mit dem Zelldeckel durchgeführt werden, um den gasdichten Verbindungbereich zu bilden. Durch das plastische Verformen, also das Formen einer Falz, wird der Wärmeeintrag auf das Aktivmaterial reduziert, da in diesem Fall auf das Schweißen verzichtet werden kann. Dies kann sich positiv auf die Lebensdauer der Batteriezelle auswirken.The closure can be carried out by welding or plastically deforming the cell cup with the cell lid in order to form the gas-tight connection area. Through plastic deformation, i.e. the formation of a fold, the heat input to the active material is reduced, as welding can be dispensed with in this case. This can have a positive effect on the lifespan of the battery cell.
Weist das Batteriezellgehäuse zwei Zelldeckel auf, so wird einer der Zelldeckel mit dem Zellbecher verbunden, bevor das Aktivmaterial und das Elektrolyt eingefüllt wird. In Batteriezellgehäuse mit zwei Zelldeckeln lässt sich einfach und schnell öffnen. Da in diesem Fall zwei Öffnungen vorhanden sind, lässt sich das Aktivmaterial einfacher entnehmen und dem Aufbereitungsprozess zuführen.If the battery cell housing has two cell covers, one of the cell covers is connected to the cell cup before the active material and the electrolyte are filled. Battery cell housing with two cell lids can be opened quickly and easily. Since there are two openings in this case, the active material can be removed more easily and fed into the processing process.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass die Aufreißlinie vor dem Verschließen des Gehäuses in den Zellbecher und/oder den mindestens einen Zelldeckel mittels eines Werkzeugs eingebracht wird.Within the scope of the invention, it can be advantageous that the tear line is introduced into the cell cup and/or the at least one cell cover using a tool before the housing is closed.
Dadurch lässt sich die notwendige Dicke der Aufreißlinie einbringen. Diese stellt sicher, dass die Aufreißlinien einen Gasinnendruck von 6 bis 12 bar, vorzugweise 8 bis 10 bar, standhalten kann, aber erst bei einem höheren Gasinnendruck durch Bersten öffnet, um Sicherheitsvorgaben zu erfüllen.
Das Einbringen der Aufreißlinie ist ein definiertes Schwächen des Materials entlang dieser definierten Linie. Auf einfache Art und Weise lässt sich die Aufreißlinie durch Walzen einbringen, allerdings kann diese auch eingestanzt werden. Das Einbringen der Aufreißlinie lässt das definieren der Dicke dieser zu, sodass dadurch festgelegt werden kann, welcher Gasinnendruck vor dem Bersten herrschen kann und gleichzeitig ein einfaches Aufreißen im Recycelprozess möglich ist.This allows the necessary thickness of the tear line to be introduced. This ensures that the tear lines can withstand an internal gas pressure of 6 to 12 bar, preferably 8 to 10 bar, but only opens by bursting at a higher internal gas pressure in order to meet safety requirements.
The introduction of the tear line is a defined weakening of the material along this defined line. The tear line can be easily introduced by rolling, but it can also be punched in. The introduction of the tear line allows the thickness of the tear line to be defined, so that the internal gas pressure that can prevail before bursting can be determined and at the same time easy tearing in the recycling process is possible.
Verfahren zum Recyceln einer Batteriezelle mit einem Batteriezellgehäuse, wobei durch Aufbringen einer Kraft, die Aufreißlinie zur Entnahme des Aktivmaterials geöffnet wird, und wobei das elektrische Aktivmaterial aus dem Zellbecher entfernt wird, und wobei das elektrische Aktivmaterial, der Zellbecher und der Zelldeckel ihrem jeweiligen Recycelprozess zugeführt werden.Method for recycling a battery cell with a battery cell housing, wherein by applying a force, the tear line is opened to remove the active material, and wherein the electrically active material is removed from the cell cup, and wherein the electrically active material, the cell cup and the cell lid are fed to their respective recycling process become.
Besonders vorteilhaft wird hier eine Zugkraft aufgebracht, um das Batteriezellgehäuse entlang der Aufreißlinie zu öffnen.A tensile force is particularly advantageously applied here in order to open the battery cell housing along the tear line.
Durch das Zuführen der einzelnen Bestandteile einer Batteriezelle in den jeweiligen Recycleprozess wird deren Wertschöpfungskette verbessert. Sie können wieder aufbereitet werden und wiederum einer neuen Batteriezelle zugeführt werden. Dies reduziert nicht nur Kosten, da nicht ständig neue Bodenschätze benötigt werden, sondern schont auch die Umwelt.By feeding the individual components of a battery cell into the respective recycling process, its value chain is improved. They can be reprocessed and fed into a new battery cell. This not only reduces costs, as new mineral resources are not constantly needed, but also protects the environment.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Aufreißlinie durch Aufbringen einer Zugkraft auf das Aufreißelement geöffnet wird.It can be provided within the scope of the invention that the tear line is opened by applying a tensile force to the tear element.
Dies ermöglicht ein leichtes und sicheres Öffnen des Batteriezellgehäuses, sodass sowohl ein manuelles als auch ein maschinelles Öffnen möglich ist.This enables the battery cell housing to be opened easily and safely, meaning that both manual and mechanical opening is possible.
Denkbar ist auch, dass nach dem Entfernen zunächst ein Reinigungsschritt zum Reinigen des Batteriezellgehäuses durchgeführt wird. Dadurch können die Reste des Aktivmaterials und des Elektrolyts entfernt werden. Das Batteriezellgehäuse ist somit vor chemischen Reaktionen geschützt und vor dem Recyceln länger lagerbar.It is also conceivable that after removal, a cleaning step to clean the battery cell housing is first carried out. This allows the remaining active material and electrolyte to be removed. The battery cell housing is therefore protected from chemical reactions and can be stored for longer before recycling.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist die Erfindung in den folgenden Figuren gezeigt:
-
1 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriegehäuses, -
2 schematische Darstellung eines Verbindungsbereiches des Batteriegehäuses, -
3 Flow-Chart eines Herstellungsverfahrend für eine Batteriezelle, -
4 schematische Darstellung des Verfahrens zum Recyceln einer Batteriezelle.
-
1 schematic representation of a battery housing according to the invention, -
2 schematic representation of a connection area of the battery housing, -
3 Flow chart of a manufacturing process for a battery cell, -
4 Schematic representation of the process for recycling a battery cell.
Die
Die Aufreißlinie 7 ist hier umlaufend auf dem Zelldeckel 5 ausgestaltet und weist eine Dicke von 0,3mm auf. Um das Batteriezellgehäuse 1 öffnen zu können ist es ausreichend, dass die Aufreißlinie 7 nur teilweise umlaufend ausgebildet ist, sofern sie im aufgerissenen Zustand eine Entnahmeöffnung 10 bildet.The
Zum einfachen Öffnen des Batteriezellgehäuses 1 ist auf dem Zelldeckel 5 das Aufreißelement 11 in Form einer Aufreißlasche 12 vorgesehen. Durch Eingriff in die Aufreißlasche 12 und Aufbringen einer Zugkraft 16 kann der Zelldeckel 5 entlang der Aufreißlinie 7 geöffnet werden. Dadurch entsteht die Entnahmeöffnung 10 zum Entnehmen des Aktivmaterials 3 und des Elektrolyt 9. Zum Schutz beim Aufreißen ist das Aufreißelement 11 von einem Kunststoff, also einem isolierenden Material, umgeben. Dadurch hat die Aufreißlasche 12 nicht das am restlichen Batteriezellgehäuse 1 anliegende kathodische Potenzial.To easily open the battery cell housing 1, the tear element 11 in the form of a tear tab 12 is provided on the
In
In
- - Bereitstellen eines Batteriezellgehäuses umfassend einen Zellbecher 4 und mindestens einen Zelldeckel 5 - 110,
- - Einbringen einer Aufreißlinie in
den Zelldeckel 5 mittels eines Walzwerkzeugs - 120, - - Einfüllen eines Aktivmaterials und eines Elektrolyts - 130,
- - Verschließen des Batteriezellgehäuses - 140.
- - Providing a battery cell housing comprising a cell cup 4 and at least one cell cover 5 - 110,
- - introducing a tear line into the
cell cover 5 using a rolling tool - 120, - - filling an active material and an electrolyte - 130,
- - Closing the battery cell housing - 140.
Die
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- BatteriezellgehäuseBattery cell housing
- 22
- BatteriezelleBattery cell
- 33
- AktivmaterialActive material
- 44
- Zellbechercell cup
- 55
- ZelldeckelCell cap
- 66
- Terminalterminal
- 77
- AufreißlinieTear line
- 88th
- ZellstapelCell stack
- 99
- Elektrolytelectrolyte
- 1010
- Entnahmeöffnungremoval opening
- 1111
- AufreißelementTear element
- 1212
- AufreißlaschePull tab
- 1313
- VerbindungsbereichConnection area
- 1414
- Falzfold
- 1515
- Dichtungpoetry
- 1616
- Zugkraft traction
- 100100
- Verfahren zum HerstellenManufacturing process
- 110110
- Bereitstellen eines BatteriezellgehäusesProviding a battery cell housing
- 120120
- Einbringen einer AufreißlinieInsertion of a tear line
- 130130
- Einfüllen eines Aktivmaterials und eines ElektrolytsFilling in an active material and an electrolyte
- 140140
- Verschließen des Batteriezellgehäuses Closing the battery cell housing
- 200200
- Verfahren zum RecycelnProcess for recycling
- 210210
- Aufbringen einer KraftApplying a force
- 220220
- Öffnen des ZelldeckelsOpening the cell lid
- 230230
- Entnahme des Aktivmaterials und Zuführen in RecycelprozessRemoval of the active material and feeding it into the recycling process
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 20130059181 [0002]US 20130059181 [0002]
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---|---|---|---|
DE102022117062.4A DE102022117062A1 (en) | 2022-07-08 | 2022-07-08 | Battery cell housing |
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DE102022117062A1 true DE102022117062A1 (en) | 2024-01-11 |
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ID=89387068
Family Applications (1)
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---|---|
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130059181A1 (en) | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Tesla Motors, Inc. | Battery Cap Assembly with High Efficiency Vent |
CN209822802U (en) | 2019-04-17 | 2019-12-20 | 徐彦恒 | Environment-friendly lithium battery easy to recycle |
CN112259885A (en) | 2020-09-28 | 2021-01-22 | 江西省中子能源有限公司 | Cylindrical lithium ion battery shell convenient to disassemble |
-
2022
- 2022-07-08 DE DE102022117062.4A patent/DE102022117062A1/en active Pending
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