DE102022209944A1 - Battery cell housing - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Batteriezellgehäuse für eine Batteriezelle (2) für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme eines elektrischen Aktivmaterials (3) der Batteriezelle (2) vorgeschlagen, wobei das Batteriezellgehäuse (1) geschlossen ist und das Batteriezellgehäuse (1) einen zumindest teilweise umlaufenden Öffnungsbereich (7) aufweist, wobei der Öffnungsbereich (7) dazu eingerichtet ist, zur Bildung einer Entnahmeöffnung (11) für das Aktivmaterial (3) zerstörungsfrei oder im Wesentlichen zerstörungsfrei aufgehebelt zu werden.A battery cell housing for a battery cell (2) for a motor vehicle for accommodating an electrically active material (3) of the battery cell (2) is proposed, wherein the battery cell housing (1) is closed and the battery cell housing (1) has an at least partially circumferential opening area (7). has, wherein the opening area (7) is designed to be pried open non-destructively or substantially non-destructively to form a removal opening (11) 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 ein Verfahren zum Öffnen der Batteriezelle.The invention relates to a battery cell housing for a battery cell for a motor vehicle for receiving an electrical 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 a method for opening 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 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 12. 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 dem 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
Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein Batteriezellgehäuse für eine Batteriezelle für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme eines elektrischen Aktivmaterials der Batteriezelle, wobei das Batteriezellgehäuse geschlossen ist und das Batteriezellgehäuse einen zumindest teilweise umlaufenden Öffnungsbereich aufweist, wobei der Öffnungsbereich dazu eingerichtet ist, zur Bildung einer Entnahmeöffnung für das Aktivmaterial zerstörungsfrei oder im Wesentlichen zerstörungsfrei aufgehebelt 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 the battery cell housing having an at least partially circumferential opening area, the opening area being designed to form a removal opening for the active material non-destructively or to be pried open essentially non-destructively.
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 kathodische 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, in which case the cathodic potential is on a housing.
Bei dem Öffnungsbereich handelt es sich um einen Bereich des Batteriezellgehäuses, der sich zerstörungsfrei aufhebeln lässt. Das Aufhebeln lässt sich beispielsweise durch ein Werkzeug bewerkstelligen. Unter zumindest teilweise umlaufend wird vorliegend verstanden, dass der Öffnungsbereich der Form des Batteriezellgehäuses zu einem gewissen Teil oder vollständig folgt. Dabei kann er dem Umfang des Batteriezellgehäuses und/oder einer Längserstreckung und/oder einer Breitenerstreckung folgen. Dabei ist der Verlauf des Öffnungsbereichs so, dass er im aufgerissenen Zustand eine Entnahmeöffnung bildet. Diese Entnahmeöffnung ermöglicht die Entnahme des Aktivmaterials und des Elektrolyts, das heißt, dass die Entnahmeöffnung so groß ist, dass der Zellwickel bzw. Zellstapel und das Elektrolyt auf einfache Art und Weise aus dem Batteriezellgehäuse entnommen werden können. Dies ermöglicht die Trennung der unterschiedlichen Materialien des Aktivmaterials und des Gehäuses nach dem Gebrauch der Batteriezelle.The opening area is an area of the battery cell housing that can be pried open non-destructively. Prying it open can be done, for example, with a tool. In the present case, at least partially circumferential is understood to mean that the opening area 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 opening area is such that it forms a removal opening when it is torn open. This removal opening enables the removal of the active material and the electrolyte, which means that the removal 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 der Öffnungsbereich sicherheitsrelevant und dient als eine definierte Berstlinie. Dabei ist der Öffnungsbereich so ausgelegt, dass er einem 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 des Öffnungsbereichs kann also auf die Berstmembran verzichten werden. Allerdings ist es denkbar, diese zusätzlich vorzusehen.At the same time, the opening area is safety-relevant and serves as a defined burst line. The opening area 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 Opening area can therefore be dispensed with the bursting membrane. However, it is conceivable to provide these additionally.
Vorliegend ist der Öffnungsbereich zerstörungsfrei oder im Wesentlichen zerstörungsfrei aufhebelbar. Darunter ist zu verstehen, dass es zu kleineren plastischen und/oder elastischen Verformungen des Öffnungsbereiches bei dem Aufhebeln kommen kann, aber der Öffnungsbereich wiederverschließbar ist, und dass auch bei mehrfachem Wiederverschließen die benötigten Eigenschaften, wie beispielsweise Druckbeständigkeit oder Dichtheit, des Batteriezellgehäuses erfüllt werden. Dies ermöglicht es, das Batteriezellgehäuse wiederzuverwenden, indem es lediglich einem Reinigungsprozess zugeführt wird. Dies wirkt sich besonders nachhaltig auf die Wertschöpfungskette des Batteriezellgehäuses aus und schont gleichzeitig das Klima, da keine aufwendigen Wiederaufbereitungsprozesse im Sinne einer Metallaufbereitung notwendig sind.In the present case, the opening area can be pried open non-destructively or essentially non-destructively. This means that minor plastic and/or elastic deformations of the opening area can occur when it is pried open, but the opening area can be reclosed, and that the required properties, such as pressure resistance or tightness, of the battery cell housing are met even when reclosed several times. This makes it possible to reuse the battery cell housing by simply subjecting it to a cleaning process. This has a particularly lasting effect on the value chain of the battery cell housing and at the same time protects the climate, as no complex reprocessing processes in the sense of metal processing are necessary.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass der Öffnungsbereich einen ersten Öffnungsabschnitt und einen zweiten Öffnungsabschnitt aufweist, wobei der erste Öffnungsabschnitt und der zweite Öffnungsabschnitt formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden sind.Within the scope of the invention, it can be advantageous that the opening region has a first opening section and a second opening section, the first opening section and the second opening section being connected in a form-fitting and/or non-positive manner.
Die formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinandergreifen des ersten Öffnungsabschnittes in den zweiten Öffnungsabschnitt bzw. des zweiten Öffnungsabschnittes in den ersten Öffnungsabschnitt. Dadurch können sich die Öffnungsabschnitte auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Anders ausgedrückt ist bei einer formschlüssigen Verbindung der eine Öffnungsabschnitt dem anderen Öffnungsabschnitt im Weg. Bei Betriebsbelastung wirken die Druckkräfte normal, das heißt rechtwinklig zu den Flächen des ersten und zweiten Öffnungsabschnitts.The positive connection is created by the engagement of the first opening section in the second opening section or the second opening section in the first opening section. As a result, the opening sections cannot come loose even without or when power transmission is interrupted. In other words, with a positive connection, one opening section is in the way of the other opening section. Under operating load, the compressive forces act normally, that is to say at right angles to the surfaces of the first and second opening sections.
Durch den Formschluss und/oder Kraftschluss wird sichergestellt, dass der Öffnungsbereich des geschlossenen Batteriezellgehäuses geschlossen bleibt, um den Innendruck standzuhalten und eine sichere Funktion zu gewährleisten. Durch den Formschluss und/oder Kraftschluss des ersten Öffnungsabschnitts mit dem zweiten Öffnungsabschnitt wird ein einfacher Verschluss des Batteriegehäuses zur Verfügung gestellt, der sich gleichzeitig einfach öffnen lässt, um die Entnahmeöffnung zu bilden.The positive connection and/or frictional connection ensures that the opening area of the closed battery cell housing remains closed in order to withstand the internal pressure and ensure safe function. The positive connection and/or force connection of the first opening section with the second opening section provides a simple closure of the battery housing, which at the same time can be easily opened to form the removal opening.
Um sicher einen Formschluss und/oder Kraftschluss bilden zu können, ist es vorteilhaft, wenn einer der Öffnungsabschnitte größer ist als der andere Öffnungsabschnitt.In order to be able to reliably form a positive connection and/or frictional connection, it is advantageous if one of the opening sections is larger than the other opening section.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der erste Öffnungsabschnitt eine zumindest teilweise umlaufende erste Fläche und der zweite Öffnungsabschnitt eine zumindest teilweise umlaufende zweite Fläche aufweisen, wobei die zweite Fläche und die erste Fläche formschlüssig und/oder kraftschlüssig zueinander angeordnet sind.Within the scope of the invention, it is conceivable that the first opening section has an at least partially circumferential first surface and the second opening section has an at least partially circumferential second surface, the second surface and the first surface being arranged in a form-fitting and/or force-fitting manner relative to one another.
Die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Anordnung der ersten Fläche des ersten Öffnungsabschnitts zu der zweiten Fläche des zweiten Öffnungsabschnitts stellt die Funktionsweise des Batteriegehäuses sicher. Demnach kann mit der Verbindung sichergestellt werden, dass das Batteriezellgehäuse und die Verbindung einem Gasinnendruck von 6 - 12 bar, vorzugsweise 8 - 10 bar, standhalten kann. Gleichzeitig kann die Hebelwirkung zum Aufhebeln des Öffnungsbereichs, also das Aufhebeln des ersten Öffnungsabschnitts entlang des zweiten Abschnitts oder andersherum, auf einfache Art und Weise bewerkstelligt werden.The positive and/or non-positive arrangement of the first surface of the first opening section to the second surface of the second opening section ensures the functionality of the battery housing. Accordingly, the connection can ensure that the battery cell housing and the connection can withstand an internal gas pressure of 6 - 12 bar, preferably 8 - 10 bar. At the same time, the leverage effect for prying open the opening area, i.e. levering open the first opening section along the second section or vice versa, can be accomplished in a simple manner.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der erste Öffnungsabschnitt eine zumindest teilweise umlaufende dritte Fläche und der zweite Öffnungsabschnitt eine zumindest teilweise umlaufende vierte Fläche aufweisen, wobei die dritte Fläche und die vierte Fläche formschlüssig und/oder kraftschlüssig zueinander angeordnet sind.It can be provided within the scope of the invention that the first opening section has an at least partially circumferential third surface and the second opening section has an at least partially circumferential fourth surface, the third surface and the fourth surface being arranged in a form-fitting and/or force-fitting manner relative to one another.
Dabei bilden die erste Fläche und dritte Fläche des ersten Öffnungsabschnitts eine Nut und die zweite Fläche und die vierte Fläche des zweiten Öffnungsabschnitts eine Feder. Dabei greift die Feder in die Nut und bildet so die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung der beiden Öffnungsabschnitte.The first surface and third surface of the first opening section form a groove and the second surface and the fourth surface of the second opening section form a tongue. The spring engages in the groove and thus forms the positive and/or non-positive connection of the two opening sections.
Durch die Art der Nut-Feder-Verbindung erhöht sich die Sicherheit der formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung, sodass das Batteriezellgehäuse einem Gasinnendruck von 6 - 12 bar, vorzugsweise 8 - 10 bar, standhalten kann, ohne zu bersten. Gleichzeitig lässt sich diese Verbindung weiterhin leicht aufhebeln, um die Entnahmeöffnung für das Aktivmaterial zu bilden.The type of tongue-and-groove connection increases the security of the positive and/or non-positive connection, so that the battery cell housing can withstand an internal gas pressure of 6 - 12 bar, preferably 8 - 10 bar, without bursting. At the same time, this connection can still be easily pry open to form the removal opening for the active material.
Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass ein Zellbecher und mindestens ein Zelldeckel vorgesehen sind, wobei der Zellbecher und der mindestens eine Zelldeckel in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden sind und wobei der mindestens eine Zelldeckel den Öffnungsbereich aufweist.It is conceivable according to the invention that a cell cup and at least one cell lid are provided, with the cell cup and the at least one cell lid being connected to one another in a connection area and with the at least one cell lid having the opening 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 aufhebelbare 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 even more efficient and easy separation of cell cups and cell lids, it is advantageous if the cell cup has two opposite cell lids that can be levered open.
Zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Aktivmaterials mit einer Batteriezelle ist am Batteriezellgehäuse, vorzugsweise an dem zumindest einen Zelldeckel, zumindest ein Terminal vorgesehen. Dieses dient der Kontaktierung mit der Anode. Für das kathodische Potenzial kann entweder das Batteriezellgehäuse oder ein zusätzliches Terminal verwendet werden. Sowohl der Zellbecher als auch der Zelldeckel sind aus Aluminium.For electrical contacting of 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.
Auch ist es denkbar, dass der Öffnungsbereich einen Abstand zum Verbindungsbereich aufweist, wobei der Abstand 0,5 - 6 mm, vorzugsweise 1 - 5 mm, ist.It is also conceivable that the opening area is at a distance from the connection area, the distance being 0.5 - 6 mm, preferably 1 - 5 mm.
Der Abstand stellt sicher, dass die Verbindung im Verbindungsbereich hält und dabei zusätzlich dicht ist und nicht durch den Öffnungsbereich geschwächt ist. Dies erhöht die Sicherheit des Batteriezellgehäuses im Einsatz und ermöglicht ein einfaches Öffnen für einen Recycle-Prozess. Dabei ist der Abstand so gewählt, dass die entstehende Entnahmeöffnung groß genug ist, um das Aktivmaterial zu entnehmen.The distance ensures that the connection holds in the connection area and is also tight and is not weakened by the opening area. This increases the safety of the battery cell housing in use and allows it to be easily opened for a recycling process. The distance is chosen so that the resulting removal opening is large enough to remove the active material.
Des Weiteren ist es denkbar, dass der Verbindungsbereich beim Aufhebeln des Öffnungsbereiches als Wiederlager verwendet wird; demnach ist er Abstand so gewählt, dass die Kraftangriffspunkte ein einfaches und leichtes Aufhebeln gewährleisten.Furthermore, it is conceivable that the connection area is used as a support when levering open the opening area; The distance is therefore chosen so that the force application points ensure simple and easy prying open.
Im Rahmen der Erfindung ist es optional möglich, dass der mindestens eine Zelldeckel einen äußeren Zelldeckelring und einen inneren Zelldeckel aufweist, wobei der äußere Zelldeckel den ersten Öffnungsabschnitt und der innere Zelldeckel den zweiten Öffnungsabschnitt aufweist. Within the scope of the invention, it is optionally possible for the at least one cell cover to have an outer cell cover ring and an inner cell cover, the outer cell cover having the first opening section and the inner cell cover having the second opening section.
Der Zelldeckelring entspricht dabei der Form des Batteriezellgehäuses und ist nicht auf ringförmig im Sinne eines Radius festgelegt. Der Zelldeckelring legt dabei die Form und Größe der Entnahmeöffnung fest.The cell cover ring corresponds to the shape of the battery cell housing and is not defined as annular in the sense of a radius. The cell cover ring determines the shape and size of the removal opening.
Die Aufteilung des Zelldeckels ermöglicht es, einen sicheren Verbindungsbereich zwischen dem Zellbecher und dem äußeren Zelldeckelring herzustellen und gleichzeitig einen sicheren Öffnungsbereich zwischen dem äußeren Zelldeckelring und dem inneren Zelldeckel zu ermöglichen.The division of the cell lid makes it possible to create a secure connection area between the cell cup and the outer cell lid ring and at the same time to enable a secure opening area between the outer cell lid ring and the inner cell lid.
Der äußere Zelldeckelring weist dabei die erste Fläche des ersten Öffnungsabschnitts und der innere Zelldeckel die zweite Fläche des zweiten Öffnungsabschnitts auf. Ferner ist es möglich, dass der Zelldeckelring die dritte Fläche des ersten Öffnungsabschnitts und der innere Zelldeckel die vierte Fläche des Öffnungsabschnitts aufweist.The outer cell cover ring has the first surface of the first opening section and the inner cell cover has the second surface of the second opening section. Furthermore, it is possible for the cell cover ring to have the third surface of the first opening section and the inner cell cover to have the fourth surface of the opening section.
Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass im Verbindungsbereich und/oder im Öffnungsbereich ein Dichtmittel vorgesehen ist, wobei das Dichtmittel dazu ausgelegt ist, einem Gasinnendruck von 6 - 12 bar, vorzugsweise 8 - 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 opening area, the sealant being designed to withstand an internal gas pressure of 6 - 12 bar, preferably 8 - 10 bar.
Ein Dichtmittel kann die Sicherheit steigern, da es als 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 des Öffnungsbereichs, insbesondere zwischen dem ersten Öffnungsabschnitt und dem zweiten Öffnungsabschnitt, ist es möglich, die Materialdicke in diesem zu verringern, da ein Bersten durch die Dichtung verhindert wird; gleichzeitig lässt sich das Batteriezellgehäuse einfacher öffnen.A sealant can increase safety by providing 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 means of a seal in the area of the opening area, in particular between the first opening section and the second opening section, it is possible to reduce the material thickness therein, since bursting is prevented by the seal; At the same time, the battery cell housing can be opened more easily.
Die Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Öffnungsabschnitt kann dabei zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche und/oder zwischen der dritten und vierten Fläche angeordnet sein.The seal between the first and second opening sections can be arranged between the first surface and the second surface and/or between the third and fourth surfaces.
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 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 können 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 eine 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 zum Öffnen eines oben beschriebenen Batteriezellgehäuses einer oben beschriebenen Batteriezelle, wobei
- - durch Aufbringen einer Kraft, insbesondere einer Hebelkraft, der Öffnungsbereich zur Entnahme des Aktivmaterials geöffnet wird, und wobei
- - das elektrische Aktivmaterial aus dem Zellbecher entfernt wird, und wobei
- - das elektrische Aktivmaterial seinem Recycelprozess zugeführt wird und wobei
- - der Zelldeckel und der Zellbecher zur Wiederverwendung gereinigt werden.
- - by applying a force, in particular a lever force, the opening area is opened for removing the active material, and where
- - the electrically active material is removed from the cell cup, and where
- - the electrical active material is fed to its recycling process and whereby
- - the cell lid and the cell cup are cleaned for reuse.
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. Dabei kann dann mittels einer Kraft der Öffnungsbereich, der sich bevorzugt im Zelldeckel befindet, aufgehebelt werden, wobei sich die Entnahmeöffnung bildet. Vorteilhaft ist es hier, wenn der Zelldeckel einen äußeren Zelldeckelring und einen inneren Zelldeckel aufweist, um den inneren Zelldeckel aufhebeln zu können.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. The opening area, which is preferably located in the cell lid, can then be levered open by means of a force, thereby forming the removal opening. It is advantageous here if the cell lid has an outer cell lid ring and an inner cell lid in order to be able to pry open the inner cell lid.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass ein Hebelwerkzeug vorgesehen ist, wobei das Batteriezellgehäuse mittels des Hebelwerkzeugs an dem zumindest teilweise umlaufenden Öffnungsbereich aufgehebelt wird.Within the scope of the invention, it can be advantageous that a lever tool is provided, with the battery cell housing being levered open by means of the lever tool at the at least partially circumferential opening area.
Durch die Verwendung eines Hebelwerkzeugs können die aufzuwenden Kräfte verringert werden, sodass die benötigte Kraft reduziert wird. Durch die Wahl des richtigen Werkzeugs lässt sich dann auch die plastische Verformung reduzieren oder im Wesentlichen verhindern.By using a lever tool, the forces to be applied can be reduced, so that the force required is reduced. By choosing the right tool, plastic deformation can then be reduced or essentially prevented.
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 geöffneten Zellbechers eines Batteriezellgehäuses, -
3 schematische Darstellung eines ersten Öffnungsbereiches des Batteriegehäuses, -
4 schematische Darstellung eines zweiten Öffnungsbereiches des Batteriegehäuses, -
5 Flow-Chart eines Herstellungsverfahrens für eine Batteriezelle.
-
1 schematic representation of a battery housing according to the invention, -
2 schematic representation of an opened cell cup of a battery cell housing, -
3 schematic representation of a first opening area of the battery housing, -
4 schematic representation of a second opening area of the battery housing, -
5 Flow chart of a manufacturing process for a battery cell.
Die
Um sicherzustellen, dass das Batteriezellgehäuse 1 im geschlossenen Zustand sicher ist, das heißt, einem Gasinnendruck 6 - 12 bar standhalten kann und einfach aufhebelbar ist, weist der Zelldeckel 5 einen äußeren Zelldeckelring 12 und einen inneren Zelldeckel 13 auf, wobei der äußere Zelldeckel den ersten Öffnungsabschnitt 14 und der innere Zelldeckel 13 den zweiten Öffnungsabschnitt 15 aufweist (siehe
Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß
Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß
zweiten Öffnungsabschnitts 15 eine Feder bilden. Dabei sitzt die Feder im geschlossenen Zustand formschlüssig und kraftschlüssig in der Nut und bildet einen sicheren Verschluss, der zum Bilden der Entnahmeöffnung 11 einfach aufgehebelt werden kann.In the second exemplary embodiment according to
Für einen sicheren Anschluss des Zelldeckels 5 bzw. des äußeren Zelldeckelrings ist der Öffnungsbereich 7 zu dem Verbindungsbereich 20 beabstandet angeordnet. Der Abstand zwischen dem Verbindungsbereich 20 und dem Öffnungsbereich 7 beträgt hier zwischen 1,5 und 5 mm. Der Verbindungsbereich 20 verbindet den Zelldeckel 5 mit dem Zellbecher 4. Gemäß den
Um sicherzugehen, dass weder im Verbindungsbereich 20 noch im Öffnungsbereich 7 des Batteriezellengehäuses Elektrolyt 10 austritt oder Luft eintritt, ist jeweils ein Dichtmittel 21 vorgesehen. Dabei ist in
In
Besonders einfach lässt sich die Kraft mittels eines Hebelwerkzeugs 22 aufbringen. Dabei wird das Batteriezellgehäuse 1 mittels des Hebelwerkzeugs 22 an dem zumindest teilweise umlaufenden Öffnungsbereich 7 aufgehebelt.The force can be applied particularly easily using a
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- BatteriezellgehäuseBattery cell housing
- 22
- BatteriezelleBattery cell
- 33
- AktivmaterialActive material
- 44
- Zellbechercell cup
- 55
- ZelldeckelCell cap
- 66
- Terminalterminal
- 77
- ÖffnungsbereichOpening area
- 88th
- ZellstapelCell stack
- 99
- Zellwickelcell wrap
- 1010
- Elektrolytelectrolyte
- 1111
- Entnahmeöffnungremoval opening
- 1212
- äußerer Zelldeckelringouter cell cover ring
- 1313
- innerer Zelldeckelinner cell cover
- 1414
- erster Öffnungsabschnittfirst opening section
- 1515
- zweiter Öffnungsabschnittsecond opening section
- 1616
- erste Flächefirst surface
- 1717
- zweite Flächesecond area
- 1818
- dritte Flächethird area
- 1919
- vierte Flächefourth area
- 2020
- VerbindungsbereichConnection area
- 2121
- Dichtmittelsealant
- 2222
- Hebelwerkzeug Pry tool
- 100100
- VerfahrenProceedings
- 110110
- Aufbringen der KraftApplying the force
- 120120
- Entnahmewithdrawal
- 130130
- ZuführenRespectively
- 140140
- ReinigenClean
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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-
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CN 1 13 471 597 A (Maschinenübersetzung, DPMA, Übersetzung erstellt am 21.02.2022) Translated with WIPO Translate © |
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