EP2467885A1 - Galvanic cell comprising a frame, and method for the production thereof - Google Patents

Galvanic cell comprising a frame, and method for the production thereof

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Publication number
EP2467885A1
EP2467885A1 EP10744507A EP10744507A EP2467885A1 EP 2467885 A1 EP2467885 A1 EP 2467885A1 EP 10744507 A EP10744507 A EP 10744507A EP 10744507 A EP10744507 A EP 10744507A EP 2467885 A1 EP2467885 A1 EP 2467885A1
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EP
European Patent Office
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frame
cell
packaging
cells
galvanic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10744507A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tim Schaefer
Andreas Gutsch
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Li Tec Battery GmbH
Original Assignee
Li Tec Battery GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Definitions

  • the present invention relates to a galvanic cell, comprising a frame and a method for its production.
  • a galvanic cell comprising a frame and a method for its production.
  • flat and rectangular cells battery cells, capacitors, etc.
  • electrochemically active content of a film-like packaging such as a thin
  • Such constructed battery cells are also called pouch or as
  • individual galvanic cells are connected in series and / or in parallel and are often in an enclosure with associated electronics. Because of the often not very high mechanical load capacity of the pouch cells welded into a foil, they often can not be inserted directly into the pouch
  • Battery housing to be installed, but must first be mechanically stabilized by suitable support structures.
  • the present invention has for its object to facilitate the application and the treatment of galvanic cells and to mitigate the problems associated with the sensitivity of their packaging film problems or possible to solve. This object is achieved by a product or a method according to one of the independent claims.
  • a frame is provided for a galvanic cell.
  • the cell consists essentially of an electrode stack and a foil-like packaging from the at least two arresters are led out.
  • the frame is designed so that it can be firmly connected to the packaging of the cell in the manufacture of the cell.
  • a frame is firmly connected to the packaging when the packaging is closed.
  • electrode stack is used to designate the electrochemically active contents of a galvanic cell of any type.
  • packaging of a cell is understood to mean the material which does not participate in the electrochemical reaction and which has the
  • a framework within the meaning of the present invention should be understood to mean any constructional device which is suitable for mechanically stabilizing the cell against environmental influences and which can be firmly connected to the packaging of the cell during the production of the cell.
  • a frame is preferably a substantially frame-shaped device, the function of which is essentially to impart mechanical stability to a galvanic cell.
  • Fig. 1 is a view of an embodiment of an inventive
  • Fig. 2 is a view of the same embodiment from behind;
  • Fig. 3 is an exploded view of this cell from the front and
  • Figure 4 is an exploded view of this cell from behind.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the invention in which the frame is welded to the outwardly extended inside of the packaging film
  • Fig. 6 shows an embodiment of the invention in which the frame is welded to the outside of the packaging film in the region of the seal of the two films;
  • Fig. 7 shows the basic structure of a typical packaging film
  • Fig. 8 shows the structure of a cell block of galvanic cells after a
  • FIG. 9 is a view of a galvanic cell according to a
  • Embodiment of the present invention with a frame with holes for a tie rod and arresters, which partially around the
  • Fig. 10 is an exploded view of the cell shown in Fig. 9;
  • Fig. 11 is a view of a cell block of individual cells, wherein the
  • Fig. 12 is a sectional view of the cell block shown in Fig. 11;
  • FIG. 13 shows the view of a cell according to the invention after another
  • Fig. 14 is an exploded view of the cell shown in Fig. 13;
  • Fig. 15 is another exploded view of this cell; 16 shows various sectional views through a galvanic cell according to an embodiment of the invention and a Sch ⁇ itt Adjustsskizze.
  • 17 is a sectional view through a cell after a
  • Embodiment of the invention with an enlargement of the frame area
  • FIG. 18 shows a cell block made of cells according to FIG. 13;
  • Fig. 19 is a Thomas enclosuresskizze to explain the cutting guide in the
  • FIG. 20 shows a sectional view through the cell block illustrated in FIG. 18;
  • FIG. 21 shows an enlarged detail of the illustration in FIG. 20;
  • Figure 23 is a schematic representation of the welding of a pouch cell with a frame according to an embodiment of the invention, in which the connection of the outside of the packaging film of the cell with the frame is carried out simultaneously with closure of the cell.
  • Fig. 24 is a schematic representation of the welding of a pouch cell with a frame according to an embodiment of the invention, in which the connection of the inside of the packaging film of Take the frame after the cell has already been welded shut;
  • Fig. 25 is a schematic representation of the welding of a pouch cell with a frame according to an embodiment of the invention, in which the connection of the outside of the packaging film of
  • Fig. 26b is an enlarged detail of Fig. 26a;
  • FIG. 27 shows a section through the frame region of FIG. 26a
  • Fig. 28 is an exploded view of that shown in Fig. 26a
  • FIG. 29a shows a representation of the embodiment shown in FIG. 26a with a hatched representation of the joining surface to the frame;
  • FIG. 29b shows an enlarged detail of FIG. 29a;
  • FIG. 30a shows the result of the welding shown in FIG
  • FIG. 30b shows a detail enlargement of FIG. 30a
  • Fig. 31 is a section through the frame portion of the in Fig. 30a
  • Fig. 32 is an exploded view of that shown in Fig. 26a
  • FIG. 33 a shows a representation of the embodiment shown in FIG. 30 a with a hatched representation of the joining surface to the frame;
  • Fig. 33b is a partial enlargement of Figure 33a.
  • the invention is based on a galvanic cell, which consists essentially of an electrode stack with a foil-like packaging, from which at least two arresters are led out.
  • a galvanic cell is stabilized according to the invention by a frame which is designed so that it can be firmly connected to the packaging of the cell in the manufacture of the cell.
  • the galvanic cells are stabilized not only when installed in a battery by a connection then to be produced with a frame or a frame, but that the cell before installation in a cell block by the frame according to the invention is stabilized.
  • the inventive method, according to which the frame is already connected when closing the package with the cell has the further advantage that the cell already in the further manufacturing process, ie in their filling, in the formation, the aging ("aging") or the so-called “Grading” is already protected against mechanical influences.
  • cohesive processes such as, for example, bonding or similar processes are suitable for producing the frame connection of the cell according to the invention.
  • the frame can also be connected by a hot pressing or heat sealing, which is preferably carried out by partial melting of a thermoplastic layer located between the joining partners with subsequent cooling under pressure, with the packaging film, which is often provided anyway with a corresponding coating suitable for this purpose ,
  • thermoplastic melt layers of packaging materials eg.
  • Heat sealing is an important method of welding films in packaging technology. Essentially one differentiates between the following two variants: a) sealing with heating rod or heating ruler between sealing jaws, also as
  • a preferably movable sealing jaw carries a heated rod.
  • a preferably fixed lower sealing jaw is often equipped with a surface of elastic material to compensate for unevenness in the sealed seam. Sealing elements of this type are used in many commercially available machines for the production and closing of bags and in form, fill and seal machines.
  • the heating rods In the case of very long sealing seams, the heating rods often have to be worked extremely accurately and without any deviation in order to ensure uniform pressure over the entire sealing surface. To achieve clean sealing seams, the films are often before using the sealing tool with the help of Stretching devices laid flat. Another possibility is the use of heating rods with saw-like sealing surface, but then there is a risk of hole formation.
  • the welding is performed by a short burst. Compared to the hot bar seals, the time of exposure to heat is shorter and the
  • the sealing surface of the tool may still be covered by a thin, insulating film of heat-resistant material to prevent sticking of the sealed material.
  • connection to the frame can be made on the inside of the packaging film, which is often coated with polypropylene.
  • Fig. 5 shows such a connection of the frame with the inside of the packaging film.
  • Such an embodiment of the invention is shown in FIG.
  • the frame with corresponding shaping elements, such as e.g. Noses or countersinks to be provided which are arranged on, for example, two sides of the frame so that the corresponding form elements can fit into each other fitting and so the assembly of the cell block by a promotion of
  • corresponding shaping elements such as e.g. Noses or countersinks to be provided which are arranged on, for example, two sides of the frame so that the corresponding form elements can fit into each other fitting and so the assembly of the cell block by a promotion of
  • the frames of the invention may be provided at suitable locations preferably with holes or other openings, can be introduced through the tie rods that hold the cell block together.
  • Figures 1 to 4 show a preferred embodiment of the invention, in which the frame is preferably made of plastic and connected to the inside of the packaging film via a hot pressing.
  • the connected to the frame half of the packaging film is in this embodiment over the other half circumferentially over, as shown in Fig. 5.
  • Fig. 1 shows a three-dimensional view of a cell after this
  • Embodiment with an integrated frame 102 with the
  • Packaging of the cell 103 is connected. Out of the packaging they protrude Arrester 101 of the cell.
  • Fig. 2 shows the same cell from the other side.
  • reference numerals 201, 202 and 203 designate the trap, the frame and the package of the cell.
  • An exploded view of this cell with integrated frame is shown in FIG. 3.
  • the cell stack 301, to which the cell head is electrically connected with its two electrode bundles 304, 305, and to which the arresters 302, 303 are attached, is entrained by a packaging foil from both sides Parts 306 and 307 closed, the
  • FIG. 4 A corresponding exploded view from the other side is shown in FIG. 4.
  • FIG. 7 The basic structure of a typical packaging film for galvanic cells is shown in FIG. 7.
  • An aluminum foil 702 is coated on one side with a polyamide 701 and on the other side with a polypropylene 703.
  • Other films with other materials, layers or coatings are of course possible.
  • FIG. 8 A preferred embodiment of a cell block of integrated frame galvanic cells according to the present invention is shown in FIG. 8.
  • a complete cell block 801 is constructed by being under construction
  • Cell block 802 further cells, e.g. the cell with frame provided with the reference numeral 803 is added.
  • the cell 803 consists of the actual cell 804 with arresters 805, 806 frictionally with a
  • Frame 807 is connected.
  • tie rods 808, 809, 810 and 811 are passed through corresponding holes in the frame.
  • the frames are designed to be provided with structures such as tabs or grooves that provide centering or alignment of the cells facilitate, then the passage of the tie rods through the holes is greatly facilitated.
  • the arresters are designed to be provided with structures such as tabs or grooves that provide centering or alignment of the cells facilitate, then the passage of the tie rods through the holes is greatly facilitated.
  • FIG. 9 shows a detailed illustration of such a cell with arresters wrapped around the frames.
  • the cell 901 has an arrester 904 wrapped around the frame 902.
  • the frame is with a hole 903 to
  • Fig. 10 shows the same cell in an exploded view. Unlike shown in the figure, the arrester 1004 is bent around the frame only after attaching the frame 1002.
  • Fig. 11 shows a cell block of galvanic cells of this embodiment.
  • Fig. 12 is a sectional view of the cell block shown in Fig. 11; Attached to the cell head 1202 of a cell 1201 is an arrestor 1204, which is bent around the frame 1205 and electrically contacted with an arrester of the adjacent cell. The opposite arrester of the cell 1201 is not bent around the frame 1205 and therefore electrically insulated from the adjacent cell arrester 1206, which in turn electrically contacts a surge arrester of the next adjacent cell. In this way, it is possible to achieve a proper electrical connection of the arrester during cell block construction practically without further aids.
  • the arresters 1304 of the cell 1301 are led out of the packaging parallel to the weld and contacted non-positively.
  • the frame 1302 has a bore 1303 for the passage of a tie rod.
  • FIG. 14 Exploded view of this embodiment is shown in FIG. 14.
  • the packaging of the cell 1401 has at its corners special surfaces 1405 corresponding to a
  • Hot pressing with the frame 1402 are suitable.
  • the arresters 1404 of the cell are in this case placed so that a proper contacting takes place automatically.
  • the packaging corners of the cell may also have holes 1406 be provided for performing a tie rod, which are placed congruent with corresponding openings 1403 in the frame 1402. An exploded view of this embodiment is shown in FIG.
  • Electrode stack 1501 with arresters 1502, 1503 is between a top 1506 of the package, a frame 1508 and a bottom 1507 of
  • Packaging included. Upper part and lower part of the packaging are equipped with mold elements shown in Fig. 15, which support an automatic intended contact with the arrester.
  • FIG. 16 shows three different cutting guides 16a, 16b and 16c through a galvanic cell shown in the lower part of FIG. 16a shows the section along the line 1907
  • FIG. 16b shows the section along the line 1906
  • FIG. 16c shows the section along the line 1905
  • FIG. 16a shows the cell stack 1601 the cell heads 1602 and 1603
  • Fig. 16b shows the aperture 1605 through the frame 1604
  • Fig. 16c shows the section through the cell perpendicular to Fig. 16a.
  • Fig. 17 shows an enlarged sectional view of the frame portion of this embodiment of the invention. Shown are the frame 1704 which is connected to both parts of the packaging film 702, 703 of the cell 701.
  • Fig. 18 shows a cell stack of cells according to this embodiment of the invention.
  • Fig. 20 shows a section through the cell block with the cut shown in the upper part of Fig. 19.
  • FIG. 19 shows an enlargement of a section from this sectional view, in which it can be seen more clearly than in FIG. 20 that in this embodiment of the invention the space is used somewhat more efficiently.
  • the arrester 2107 which electrically contacts the arrester 2108 of the adjacent cell, a nearly column-free structure of the cell block is made possible. Recognizable are the cell stack 2104, the
  • the frame and the packaging preferably the
  • Packaging film superimposed and pressed together, for example by heatable stamp or seal bar, i. preferably heat-sealed together by the action of external forces or otherwise connected in a materially cohesive manner.
  • the frame is preferably also made of a thermoplastic material, for example, at the joint.
  • Thermoplastics also known as plastomers, are plastics that can be thermally deformed within a certain temperature range. This deformation can often be reversed, i. it can be repeated by re-heating, for example, to the molten state after cooling, as long as thermal decomposition of the material does not start as a result of overheating. In this capacity
  • thermoplastics differ from so-called thermosets or elastomers. Another characteristic of thermoplastics is the weldability of these materials.
  • Thermoplastics can be welded under the influence of heat and pressure.
  • the materials to be welded are heated beyond their melting temperature and brought into a flowable state.
  • the cooling of these materials can preferably be accelerated by an actively coolable sealing bar or an actively coolable stamp.
  • actively coolable punches are described, for example, in US Pat. No. 4,145,485.
  • the punches described in this document can only be cooled in a subarea in which the electrochemically active parts of the cell in the process of
  • stamps or sealing bars described in this publication are not coolable in the area where heating takes place during heat sealing.
  • the present invention provides according to one embodiment, for example, to heat the sealing bars with hot air and to cool for example with cool or cooled air.
  • a temporally successive injection of hot or cold air into cooling channels in the stamp or seal bar can be a rapid time sequence of temperatures in the stamps or
  • Heat transfer agents such as water or other fluids, which are particularly suitable for heat transfer can be used.
  • temporally successive heating and subsequent cooling of individual points of a tool used for heat sealing can also be combined according to an embodiment of the invention with the described in US 4,145,485 permanent cooling in the area of the flat galvanic cell for the purpose of the electrochemically active parts of the cell to protect against overheating.
  • Frame is preferably carried out exclusively under the action of heat and external pressure forces without further additives.
  • the connection of the film to the frame may preferably be made on the inside 703, 2309, 2310, 2409, 2410, 2509, 2510 of the packaging film, often with polypropylene is coated.
  • one side of the packaging film protrudes for this purpose - for example as shown in FIGS. 24 or 25.
  • the outside 701, 2308, 2311, 2408, 2411, 2508, 2511 of the packaging film for connection to the frame, which is often coated with polyamide.
  • the outside 701, 2308, 2311, 2408, 2411, 2508, 2511 of the wrapping film is also polypropylene or other
  • Heat sealing process forms a material connection with the frame.
  • this will be done in a single step, in which simultaneously the different parts of the packaging film with each other and these are materially connected to the frame.
  • the frame with lugs, countersinks or recesses or other
  • Fig. 22 shows a schematic representation of the welding of
  • the packaging film preferably consists of a middle layer 2203, 2204, which preferably consists of aluminum foil, and two outer layers 2208, 2209, 2210, 2211, which preferably consist of polyamide 2208, 2211 or preferably of polypropylene 2209, 2210.
  • the polypropylene is partially melted by the action of heat, whereby the cohesive connection of the two parts of the cell package is carried out.
  • Fig. 23 shows schematically an embodiment of the
  • the sealing bars or punches 2301, 2302 compress the two sheets of the packaging film 2308, 2309, 2303, 2304, 2310, 2311 by means of the pressing forces 2305, 2306 and under heat and also press the frame 2312 against the outside 2311 of FIG
  • Packaging film Under the action of the compressive forces and heat takes place in the joining zone 2307 between the two sheets of the packaging film and the joining zone 2313 between the packaging film and the frame a partial melting of the thermoplastic materials located there, resulting in a cohesive connection between the leaves of the packaging film on the one hand and between a sheet of packaging film and the frame on the other hand leads in one step. Instead of a heated one
  • Sealing bar 2302 on the side of the frame can also be a simpler
  • the two sheets 2403, 2404 of the packaging film are welded in a first step on their insides 2409, 2410 or onto others
  • the cohesive connection with the frame 2412 preferably by Heat sealing using sealing bars 2401, 2402, which, using external forces 2405, 2406 and heat, compress inner layer 2409 of the overhanging sheet of the cell wrapping film against frame 2412 and layer 2409 in joining zone 2413, preferably by partial melting Thermoplastic materials welded to the frame 2412 or otherwise bonded cohesively.
  • FIG. 24 is a combination of the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 23 and 24.
  • the coating 2411 of the packaging film 2404 is likewise adhesively bonded to the frame in the joining zone between the layer 2411 and the frame 2412 below the joining zone 2407. This is another mechanical stabilization of the galvanic cell using the
  • Fig. 25 shows schematically a further embodiment of the invention, in which the lower sheet 2504 of the packaging film over the upper sheet 2503 and has been connected in a first step with this upper worksheet materially.
  • the cohesive in a similar manner as in the previous embodiments, the cohesive
  • this embodiment can be combined again with the embodiment shown in Fig. 23 in a manner not shown here in the figures, wherein a cohesive connection in a below the joining zone 2517 lying further joining zone can be achieved.
  • FIG. 26 a shows a galvanic cell 2601 and an enlarged detail 2602 in FIG. 26 b. Visible is the welding of the inside of the protruding
  • Packaging film 2604 with the frame 2605 and the edge 2603 in the package which comes about through the supernatant of the upper packaging film on the lower packaging film.
  • Fig. 27 shows a sectional view in the frame area of this
  • Joining zone 2707 below the lower sheet of the film 2710, 2711 present a material connection with the frame, wherein this is preferably done by a combination in Figures 23 and 24 embodiments shown.
  • Fig. 28 schematically shows an exploded view of this
  • the frame 2802 has particular structural elements 2805, for example in the form of
  • FIG. 29a shows an oblique view of the rear side of a galvanic cell according to this exemplary embodiment, in which the joining surface to the frame is hatched.
  • FIG. 29b shows an enlarged detail of the lower corner of this galvanic cell 2901 with the joining surfaces shown hatched 2905, 2906, 2907 to the frame.
  • the arresters 2903, 29094 of this cell 2901 protrude partially out of the packaging film 2902.
  • FIG. 30 a shows the result of that illustrated in FIG. 24
  • Fig. 31 is a sectional view in the frame portion of the embodiment shown in Figs. 30a and 30b.
  • the two sheets of the packaging film with the inner or outer layers 3108, 3109 or 3110, 3111 of the galvanic cell 3101 are connected to one another in the joining zone 3107, preferably heat-sealed.
  • the sheet with the layers 3108, 3109 protrudes beyond the other sheet and is connected to the frame 3112 in the joining zone 3113.
  • FIG. 32 shows an exploded view of this embodiment with the galvanic cell 3201, its arresters 3203, 3204, partially
  • FIG. 33 a shows an oblique representation of this exemplary embodiment, in which the joining surface to the frame is hatched.
  • 33b shows an enlarged detail of the lower corner of the galvanic cell 3301 shown in FIG. 33A, the arresters 3303, 3304, the packaging film 3302 and the protruding edges of the packaging film 3305, which is shown hatched in its joining zone 3306, 3307.

Abstract

Disclosed is a frame for a galvanic cell consisting of an electrode stack that has a foil-type package, out of which at least two current collectors are brought. Said frame is designed so as to be able to be fixedly connected to the package of the cell when the cell is produced. When producing such a galvanic cell, a frame is fixedly connected to the package as the package is sealed.

Description

Galvanische Zelle mit Rahmen und Verfahren zu ihrer Herstellung  Galvanic cell with frame and method for its production
B e s c h r e i b u n g Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine galvanische Zelle, mit einem Rahmen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Bekannt sind flach und rechteckig gebaute Zellen (Batteriezellen, Kondensatoren, etc.), deren elektrochemisch wirksamer Inhalt von einer folienartigen Verpackung, beispielsweise einer dünnen The present invention relates to a galvanic cell, comprising a frame and a method for its production. Are known flat and rectangular cells (battery cells, capacitors, etc.), whose electrochemically active content of a film-like packaging, such as a thin
Aluminiumfolie, die beidseitig kunststoffbeschichtet ist, umgeben ist, durch die elektrische Anschlüsse in Blechform (sog.„Ableiter") geführt sind. Im  Aluminum foil, which is plastic coated on both sides, is surrounded by the electrical connections in sheet form (so - called "arrester") are guided
Unterschied zu anderen Zellbauformen ist die Verpackung solcher Zellen nicht spannungsführend, da die Ableiter isoliert durch die Verpackung geführt werden. Derart aufgebaute Batteriezellen werden auch als Pouch- oder auch als Unlike other cell types, the packaging of such cells is not energized because the arresters are isolated through the package. Such constructed battery cells are also called pouch or as
Coffeebag-Zellen bezeichnet. Coffeebag cells called.
Bei verschiedenen Anwendungen, z.B. in Elektro- oder Hybridfahrzeugen, sind einzelne galvanische Zellen in Reihe und bzw. oder parallel geschaltet und befinden sich häufig mit einer dazugehörigen Elektronik in einem Gehäuse. Wegen der häufig nicht sehr hohen mechanischen Belastbarkeit der in eine Folie eingeschweißten Pouchzellen können diese häufig nicht direkt ins In various applications, e.g. in electric or hybrid vehicles, individual galvanic cells are connected in series and / or in parallel and are often in an enclosure with associated electronics. Because of the often not very high mechanical load capacity of the pouch cells welded into a foil, they often can not be inserted directly into the pouch
Batteriegehäuse eingebaut werden, sondern müssen zunächst durch geeignete Stützkonstruktionen mechanisch stabilisiert werden. Battery housing to be installed, but must first be mechanically stabilized by suitable support structures.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anwendung und die Behandlung galvanischer Zellen zu erleichtern und die mit der Empfindlichkeit ihrer Verpackungsfolie verbundenen Probleme zu entschärfen oder möglichst zu lösen. Diese Aufgabe wird durch ein Erzeugnis bzw. ein Verfahren nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. The present invention has for its object to facilitate the application and the treatment of galvanic cells and to mitigate the problems associated with the sensitivity of their packaging film problems or possible to solve. This object is achieved by a product or a method according to one of the independent claims.
Erfindungsgemäß ist ein Rahmen für eine galvanische Zelle vorgesehen. Die Zelle besteht dabei im Wesentlichen aus einem Elektrodenstapel und einer folienartigen Verpackung aus der wenigstens zwei Ableiter herausgeführt sind. Der Rahmen ist so ausgestaltet, dass er mit der Verpackung der Zelle bei der Herstellung der Zelle fest verbunden werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer galvanischen Zelle wird beim Verschließen der Verpackung ein Rahmen fest mit der Verpackung verbunden. Im Folgenden werden einige Begriffe erläutert, die in der weiteren Beschreibung in der Erfindung verwendet werden. According to the invention, a frame is provided for a galvanic cell. The cell consists essentially of an electrode stack and a foil-like packaging from the at least two arresters are led out. The frame is designed so that it can be firmly connected to the packaging of the cell in the manufacture of the cell. In the method according to the invention for producing a galvanic cell, a frame is firmly connected to the packaging when the packaging is closed. In the following, some terms will be explained, which will be used in the further description in the invention.
Der Begriff Elektrodenstapel wird als Bezeichnung für den elektrochemisch wirksamen Inhalt einer galvanischen Zelle jedweder Bauart verwendet. Im Gegensatz dazu wird unter der Verpackung einer Zelle das nicht an der elektrochemischen Reaktion beteiligte Material verstanden, das den The term electrode stack is used to designate the electrochemically active contents of a galvanic cell of any type. In contrast, the packaging of a cell is understood to mean the material which does not participate in the electrochemical reaction and which has the
Elektrodenstapel von der Umwelt abschließt. Complete electrode stack from the environment.
Wenn in diesem Zusammenhang von einer folienartigen Verpackung die Rede ist, dann sollen darunter alle Arten von Verpackungen oder Einschlüssen verstanden werden, die den Zweck erfüllen, den Elektrodenstapel mit einem vorzugsweise geringen Materialeinsatz wirkungsvoll gegen die Umgebung abzuschirmen und abzuschließen. Der Abschluss soll dabei gegen einen Transfer von Materie und von elektrischen Strömen wirken. Unter diesen Begriff fallen auch aber nicht ausschließlich Folien im üblichen Sinn, insbesondere auch kunststoffbeschichtete Metallfolien. Als Ableiter werden im Sinne der vorliegenden Erfindung elektrische Leiter bezeichnet, die durch die Verpackung nach außen geführt werden, damit ein Transport von elektrischer Ladung in die Zelle oder aus der Zelle stattfinden kann. If in this context of a film-like packaging is mentioned, then it should be understood as all types of packaging or inclusions, which serve the purpose of shielding the electrode stack with a preferably low material use effectively against the environment and complete. The conclusion should act against a transfer of matter and of electrical currents. However, this term does not exclusively include foils in the usual sense, in particular also plastic-coated metal foils. For the purposes of the present invention, electrical conductors which are routed through the packaging to the outside are referred to as arresters Transport of electrical charge into the cell or from the cell can take place.
Unter einem Rahmen im Sinne der vorliegenden Erfindung soll jede konstruktive Einrichtung verstanden werden, die geeignet ist, die Zelle mechanisch gegen Umwelteinflüsse zu stabilisieren und die bei der Herstellung der Zelle mit der Verpackung der Zelle fest verbunden werden kann. Wie die Wortwahl bereits andeutet, ist ein Rahmen vorzugsweise eine im Wesentlichen rahmenförmige Einrichtung, deren Funktion im Wesentlichen darin besteht, einer galvanischen Zelle mechanische Stabilität zu verleihen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den A framework within the meaning of the present invention should be understood to mean any constructional device which is suitable for mechanically stabilizing the cell against environmental influences and which can be firmly connected to the packaging of the cell during the production of the cell. As the wording already indicates, a frame is preferably a substantially frame-shaped device, the function of which is essentially to impart mechanical stability to a galvanic cell. Advantageous developments of the invention will become apparent from the
Unteransprüchen. Dependent claims.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und mithilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt In the following the invention will be described in more detail by means of preferred embodiments and with the help of figures. It shows
Fig. 1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fig. 1 is a view of an embodiment of an inventive
Zelle mit integriertem Rahmen von vorn;  Cell with integrated frame from the front;
Fig. 2 eine Ansicht des gleichen Ausführungsbeispiels von hinten; Fig. 3 eine Explosionsdarstellung dieser Zelle von vorn und Fig. 4 eine Explosionsdarstellung dieser Zelle von hinten; Fig. 2 is a view of the same embodiment from behind; Fig. 3 is an exploded view of this cell from the front and Figure 4 is an exploded view of this cell from behind.
Fig. 5 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Rahmen mit der nach außen verlängerten Innenseite der Verpackungsfolie verschweißt ist; Fig. 6 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Rahmen mit der Außenseite der Verpackungsfolie im Bereich der Siegelung der beiden Folien verschweißt ist; Fig. 5 shows an embodiment of the invention in which the frame is welded to the outwardly extended inside of the packaging film; Fig. 6 shows an embodiment of the invention in which the frame is welded to the outside of the packaging film in the region of the seal of the two films;
Fig. 7 den prinzipiellen Aufbau einer typischen Verpackungsfolie Fig. 7 shows the basic structure of a typical packaging film
galvanischer Zellen;  galvanic cells;
Fig. 8 den Aufbau eines Zellenblocks aus galvanischen Zellen nach einem Fig. 8 shows the structure of a cell block of galvanic cells after a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Embodiment of the present invention;
Fig. 9 eine Ansicht einer galvanischen Zelle gemäß eines 9 is a view of a galvanic cell according to a
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit einem Rahmen mit Löchern für einen Zuganker und Ableitern, die teilweise um den Embodiment of the present invention with a frame with holes for a tie rod and arresters, which partially around the
Rahmen gebogen und kraftschlüssig kontaktiert sind; Frame bent and positively contacted are;
Fig. 10 eine Explosionsdarstellung der in Fig. 9 gezeigten Zelle; Fig. 10 is an exploded view of the cell shown in Fig. 9;
Fig. 11 die Ansicht eines Zellenblocks aus einzelnen Zellen, wobei der Fig. 11 is a view of a cell block of individual cells, wherein the
Zuganker nicht dargestellt wurde; Fig. 12 eine Schnittdarstellung des in Fig. 11 gezeigten Zellenblocks;  Tie rod was not shown; Fig. 12 is a sectional view of the cell block shown in Fig. 11;
Fig. 13 die Ansicht einer erfindungsgemäßen Zelle nach einem weiteren 13 shows the view of a cell according to the invention after another
Ausführungsbeispiels bei dem die Ableiter parallel zur Schweißung der Folie herausgeführt und kraftschlüssig kontaktiert sind;  Embodiment in which the arresters led out parallel to the weld of the film and are contacted non-positively;
Fig. 14 eine Exlosionsdarstellung der in Fig. 13 gezeigten Zelle; Fig. 15 eine weitere Explosionsdarstellung dieser Zelle; Fig. 16 verschiedene Schnittbilder durch eine galvanische Zelle nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine Schπittführungsskizze; Fig. 14 is an exploded view of the cell shown in Fig. 13; Fig. 15 is another exploded view of this cell; 16 shows various sectional views through a galvanic cell according to an embodiment of the invention and a Schπittführungsskizze.
Fig. 17 eine Schnittdarstellung durch eine Zelle nach einem 17 is a sectional view through a cell after a
Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Vergrößerung des Rahmenbereichs;  Embodiment of the invention with an enlargement of the frame area;
Fig. 18 einen Zellenblock aus zellengemäß Fig. 13; FIG. 18 shows a cell block made of cells according to FIG. 13; FIG.
Fig. 19 eine Schnittführungsskizze zur Erläuterung der Schnittführung bei der Fig. 19 is a Schnittführungsskizze to explain the cutting guide in the
Erzeugung des in Fig. 20 dargestellten Schnitts und eine weitere Schnittführungsskizze zur Erläuterung der Schnittführung bei der Erzeugung der in Fig. 16 dargestellten Schnitte.  Production of the section shown in Fig. 20 and a further Schnittführungsskizze to illustrate the cutting guide in the production of the sections shown in Fig. 16.
Fig. 20 eine Schnittdarstellung durch den in Fig. 18 dargestellten Zellenblock Fig. 21 einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung in Fig. 20; FIG. 20 shows a sectional view through the cell block illustrated in FIG. 18; FIG. 21 shows an enlarged detail of the illustration in FIG. 20;
Fig. 22 die Verschweißung des Randes einer Pouchzelle zwischen 2 22 shows the welding of the edge of a pouch cell between the 2
Siegelbalken (Stand der Technik) Fig. 23 eine schematische Darstellung der Verschweißung einer Pouchzelle mit einem Rahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Verbindung der Außenseite der Verpackungsfolie der Zelle mit dem Rahmen gleichzeitig mit Verschluss der Zelle vorgenommen wird; Fig. 24 eine schematische Darstellung der Verschweißung einer Pouchzelle mit einem Rahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Verbindung der Innenseite der Verpackungsfolie der ZeIIe mit dem Rahmen vorgenommen wird, nachdem die Zelle bereits vorher zugeschweißt wurde; Sealing bar (prior art) Figure 23 is a schematic representation of the welding of a pouch cell with a frame according to an embodiment of the invention, in which the connection of the outside of the packaging film of the cell with the frame is carried out simultaneously with closure of the cell. Fig. 24 is a schematic representation of the welding of a pouch cell with a frame according to an embodiment of the invention, in which the connection of the inside of the packaging film of Take the frame after the cell has already been welded shut;
Fig. 25 eine schematische Darstellung der Verschweißung einer Pouchzelle mit einem Rahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Verbindung der Außenseite der Verpackungsfolie derFig. 25 is a schematic representation of the welding of a pouch cell with a frame according to an embodiment of the invention, in which the connection of the outside of the packaging film of
Zelle mit dem Rahmen vorgenommen wird, nachdem die Zelle bereits vorher zugeschweißt wurde; Cell is made with the frame after the cell has already been welded shut;
Fig. 26a das Ergebnis der in Figur 23 dargestellten Verschweißung der 26a shows the result of the welding shown in FIG
Innenseite der überstehenden Verpackungsfolie der Zelle mit dem Rahmen, wobei die Schweißnaht parallel zur Zelle verläuft, in einer Inside the protruding packaging film of the cell with the frame, wherein the weld runs parallel to the cell, in one
Schrägansicht; Tilt;
Fig. 26 b eine Ausschnittsvergrößerung der Figur 26a; Fig. 26b is an enlarged detail of Fig. 26a;
Fig. 27 einen Schnitt durch den Rahmenbereich des in Figur 26a FIG. 27 shows a section through the frame region of FIG. 26a
dargestellten Ausführungsform; Fig. 28 eine Explosionsdarstellung der in Figur 26a gezeigten  illustrated embodiment; Fig. 28 is an exploded view of that shown in Fig. 26a
Ausführungsform;  embodiment;
Fig. 29a eine Darstellung der in Figur 26a gezeigten Ausführungsform mit schraffierter Darstellung der Fügefläche zum Rahmen; FIG. 29a shows a representation of the embodiment shown in FIG. 26a with a hatched representation of the joining surface to the frame;
Fig. 29b eine Ausschnittsvergrößerung der Figur 29a; Fig. 30a das Ergebnis der in Figur 24 dargestellten Verschweißung der FIG. 29b shows an enlarged detail of FIG. 29a; FIG. 30a shows the result of the welding shown in FIG
Innenseite der überstehenden Verpackungsfolie der Zelle mit dem Rahmen, wobei die Schweißnaht senkrecht zur Zelle verläuft, in einer Schrägansicht; Fig. 30b eine Ausschnittsvergrößerung der Figur 30a; Inside the supernatant packaging film of the cell with the frame, the weld perpendicular to the cell, in an oblique view; FIG. 30b shows a detail enlargement of FIG. 30a;
Fig. 31 einen Schnitt durch den Rahmenbereich des in Figur 30a Fig. 31 is a section through the frame portion of the in Fig. 30a
dargestellten Ausführungsform;  illustrated embodiment;
Fig. 32 eine Explosionsdarstellung der in Figur 26a gezeigten Fig. 32 is an exploded view of that shown in Fig. 26a
Ausführungsform;  embodiment;
Fig. 33a eine Darstellung der in Figur 30a gezeigten Ausführungsform mit schraffierter Darstellung der Fügefläche zum Rahmen; und FIG. 33 a shows a representation of the embodiment shown in FIG. 30 a with a hatched representation of the joining surface to the frame; and
Fig. 33b eine Ausschnittsvergrößerung der Figur 33a. Die Erfindung geht von einer galvanischen Zelle aus, die im Wesentlichen aus einem Elektrodenstapel mit einer folienartigen Verpackung besteht, aus der wenigstens zwei Ableiter herausgeführt sind. Eine solche galvanische Zelle wird erfindungsgemäß durch einen Rahmen stabilisiert, der so ausgestaltet ist, dass er mit der Verpackung der Zelle bei der Herstellung der Zelle fest verbunden werden kann. Bei entsprechender Ausgestaltung einiger Ausführungsformen der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die galvanischen Zellen nicht erst beim Einbau in eine Batterie durch eine dann herzustellende Verbindung mit einem Rahmen oder einem Gestell stabilisiert werden, sondern dass die Zelle bereits vor dem Einbau in einen Zellenblock durch den erfindungsgemäßen Rahmen stabilisiert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren, demzufolge der Rahmen bereits beim Verschließen der Verpackung mit der Zelle verbunden wird hat ferner den Vorteil, dass die Zelle bereits im weiteren Fertigungsprozess, d.h. bei ihrer Füllung, bei der Formierung, beim planmäßigen Altern („aging") oder beim sog.„grading" bereits gegen mechanische Einflüsse geschützt ist. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Rahmenverbindung der Zelle eignen sich je nach Anwendungszweck insbesondere stoffschlüssige Verfahren wie z.B. Klebungen oder ähnliche Verfahren. Vorzugsweise kann der Rahmen auch durch eine Heißpressung oder Heißsiegelung, die vorzugsweise durch ein partielles Aufschmelzen einer zwischen den Fügepartnern befindlichen thermoplastischen Schicht mit nachfolgender Erkaltung unter Druckkraft ausgeführt wird, mit der Verpackungsfolie verbunden werden, die häufig ohnehin mit einer entsprechenden, hierfür geeigneten Beschichtung versehen ist. Fig. 33b is a partial enlargement of Figure 33a. The invention is based on a galvanic cell, which consists essentially of an electrode stack with a foil-like packaging, from which at least two arresters are led out. Such a galvanic cell is stabilized according to the invention by a frame which is designed so that it can be firmly connected to the packaging of the cell in the manufacture of the cell. With an appropriate embodiment of some embodiments of the invention, there is the advantage that the galvanic cells are stabilized not only when installed in a battery by a connection then to be produced with a frame or a frame, but that the cell before installation in a cell block by the frame according to the invention is stabilized. The inventive method, according to which the frame is already connected when closing the package with the cell has the further advantage that the cell already in the further manufacturing process, ie in their filling, in the formation, the aging ("aging") or the so-called "Grading" is already protected against mechanical influences. Depending on the intended use, in particular cohesive processes such as, for example, bonding or similar processes are suitable for producing the frame connection of the cell according to the invention. Preferably, the frame can also be connected by a hot pressing or heat sealing, which is preferably carried out by partial melting of a thermoplastic layer located between the joining partners with subsequent cooling under pressure, with the packaging film, which is often provided anyway with a corresponding coating suitable for this purpose ,
Unter dem Begriff Heißsiegeln versteht man ein Verfahren zum Verbinden thermoplastischer Schmelzschichten von Verpackungsmaterialien (z. B. The term heat sealing is understood to mean a process for joining thermoplastic melt layers of packaging materials (eg.
Verbundfolien), vorzugsweise durch Heißpressen. Das Heißsiegeln ist in der Verpackungstechnologie ein bedeutendes Verfahren zum Verschweißen von Folien. Man unterscheidet im Wesentlichen die folgenden beiden Varianten: a) Siegeln mit Heizstab oder Heizlineal zwischen Siegelbacken, auch als  Composite films), preferably by hot pressing. Heat sealing is an important method of welding films in packaging technology. Essentially one differentiates between the following two variants: a) sealing with heating rod or heating ruler between sealing jaws, also as
Kontaktsiegeln bezeichnet, und b) Impulssiegeln. Contact sealing, and b) impulse sealing.
Bei der ersten Variante trägt eine vorzugsweise bewegliche Siegelbacke einen beheizten Stab. Eine vorzugsweise feststehende untere Siegelbacke ist häufig mit einer Oberfläche aus elastischem Material ausgerüstet, um Unebenheiten in der Siegelnaht auszugleichen. Siegelelemente dieser Art werden in vielen marktgängigen Maschinen zur Herstellung und zum Verschließen von Beuteln und in Form-, Füll-, und Verschließmaschinen eingesetzt. In the first variant, a preferably movable sealing jaw carries a heated rod. A preferably fixed lower sealing jaw is often equipped with a surface of elastic material to compensate for unevenness in the sealed seam. Sealing elements of this type are used in many commercially available machines for the production and closing of bags and in form, fill and seal machines.
Bei sehr langen Siegelnähten müssen die Heizstäbe häufig äußerst maßgenau und ohne jede Abweichung gearbeitet sein, um einen gleichmäßigen Druck über die gesamte Siegelfläche zu gewährleisten. Um saubere Siegelnähte zu erzielen, werden die Folien vor Eintritt in das Siegelwerkzeug häufig mit Hilfe von Streckvorrichtungen flachgelegt. Eine andere Möglichkeit ist die Anwendung von Heizstäben mit sägeartiger Siegelfläche, jedoch besteht dann die Gefahr der Lochbildung. In the case of very long sealing seams, the heating rods often have to be worked extremely accurately and without any deviation in order to ensure uniform pressure over the entire sealing surface. To achieve clean sealing seams, the films are often before using the sealing tool with the help of Stretching devices laid flat. Another possibility is the use of heating rods with saw-like sealing surface, but then there is a risk of hole formation.
Für die federnde Oberfläche der feststehenden, kalten Siegelbacke hat sich Silikongummi bewährt. Oft gibt man diesem Gegendruckbalken eine leicht gewölbte Form. Beim Siegelvorgang wird zunächst in der Mitte der Siegelnaht ein Druck aufgebaut, der sich beim Schließen des Werkzeugs zu den Rändern hin ausbreitet. So soll eine optimale Siegelnaht erzeugt werden. Außerdem sollen kleine Flüssigkeitströpfchen aus dem Siegelbereich herausgedrückt werden, die durch Entstehung von Wasserdampf die Siegelnaht zerstören würden. For the resilient surface of the fixed, cold sealing jaw, silicone rubber has proven itself. Often you give this back pressure bar a slightly curved shape. During the sealing process, a pressure is initially built up in the middle of the sealing seam, which pressure spreads to the edges when the tool closes. So an optimal sealing seam is to be produced. In addition, small liquid droplets are to be pushed out of the sealing area, which would destroy the seal by the formation of water vapor.
Beim Impulssiegeln wird die Temperatur der Siegelbalken nur für einen eher kurzen Moment und nicht über den gesamten Siegelzyklus aufrechterhalten. Die nötige Wärme wird durch zwei kleine Widerstandselemente auf beiden In impulse sealing, the temperature of the sealing bars is maintained for a rather brief moment rather than the entire sealing cycle. The necessary heat is provided by two small resistance elements on both
Siegelbacken erzeugt. Sealing jaws generated.
Sobald das Siegelwerkzeug über der zu siegelnden Folie geschlossen ist, wird durch einen kurzen Stromstoß die Verschweißung durchgeführt. Im Vergleich zu den Heizstabsiegeln ist die Zeit der Wärmeeinwirkung kürzer und die Once the sealing tool is closed over the film to be sealed, the welding is performed by a short burst. Compared to the hot bar seals, the time of exposure to heat is shorter and the
überschüssige Wärme wird sofort abgeleitet. Die Siegelfläche des Werkzeugs kann noch durch eine dünne, isolierende Folie aus hitzebeständigem Material abgedeckt sein, um ein Festkleben des gesiegelten Materials zu verhindern. Excess heat is dissipated immediately. The sealing surface of the tool may still be covered by a thin, insulating film of heat-resistant material to prevent sticking of the sealed material.
Durch eine großflächige Anbindung der Verpackungsfolie an den Rahmen lassen sich mechanische Spannungsspitzen, die bei der Belastung der By a large-scale connection of the packaging film to the frame can be mechanical stress peaks, which in the load of
Konstruktion ansonsten leicht entstehen könnten, weitgehend vermeiden. Die Verbindung zum Rahmen kann an der Innenseite der Verpackungsfolie vorgenommen werden, die häufig mit Polypropylen beschichtet ist. Fig. 5 zeigt eine solche Verbindung des Rahmens mit der Innenseite der Verpackungsfolie. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, den Rahmen mit der Außenseite der Verpackung zu verbinden, die häufig mit Polyamid beschichtet ist. Eine solche Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Weiterhin ist es vorteilhaft, den Verschluss der Zelle, d.h. die Verbindung der beiden Teile der Verpackungsfolie und die Verbindung mit dem Rahmen in einem Arbeitsschritt vorzunehmen. Construction could otherwise easily arise, largely avoid. The connection to the frame can be made on the inside of the packaging film, which is often coated with polypropylene. Fig. 5 shows such a connection of the frame with the inside of the packaging film. According to another embodiment of the invention, it is also possible to connect the frame to the outside of the packaging, which is often coated with polyamide. Such an embodiment of the invention is shown in FIG. Furthermore, it is advantageous to make the closure of the cell, ie the connection of the two parts of the packaging film and the connection to the frame in one step.
Zur Vereinfachung des Aufbaus eines Zellenblocks aus erfindungsgemäßen galvanischen Zellen ist es vorteilhaft und deshalb bevorzugt, den Rahmen mit entsprechenden Formelementen wie z.B. Nasen oder Senkungen zu versehen die auf beispielsweise zwei Seiten des Rahmens so angeordnet sind, dass die entsprechenden Formelemente ineinander passend eingreifen können und so den Zusammenbau des Zellenbocks durch eine Förderung der In order to simplify the construction of a cell block from galvanic cells according to the invention, it is advantageous and therefore preferable to use the frame with corresponding shaping elements, such as e.g. Noses or countersinks to be provided which are arranged on, for example, two sides of the frame so that the corresponding form elements can fit into each other fitting and so the assembly of the cell block by a promotion of
bestimmungsgemäßen Ausrichtung der Zellen unterstützen. Die erfindungsgemäßen Rahmen können an geeigneten Stellen vorzugsweise mit Bohrungen oder anderen Durchbrüchen versehen sein, durch die Zuganker eingebracht werden können, die den Zellenblock zusammenhalten. support proper alignment of the cells. The frames of the invention may be provided at suitable locations preferably with holes or other openings, can be introduced through the tie rods that hold the cell block together.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welcher der Rahmen vorzugsweise aus Kunststoff ausgeführt ist und mit der Innenseite der Verpackungsfolie über eine Heißpressung verbunden. Die mit dem Rahmen verbundene Hälfte der Verpackungsfolie besteht bei diesem Ausführungsbeispiel über die andere Hälfte umlaufend über, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Figures 1 to 4 show a preferred embodiment of the invention, in which the frame is preferably made of plastic and connected to the inside of the packaging film via a hot pressing. The connected to the frame half of the packaging film is in this embodiment over the other half circumferentially over, as shown in Fig. 5.
Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Zelle nach diesem Fig. 1 shows a three-dimensional view of a cell after this
Ausführungsbeispiel mit einem integrierten Rahmen 102, der mit der Embodiment with an integrated frame 102, with the
Verpackung der Zelle 103 verbunden ist. Aus der Verpackung heraus ragen die Ableiter 101 der Zelle. Fig. 2 zeigt die gleiche Zelle von der anderen Seite. Packaging of the cell 103 is connected. Out of the packaging they protrude Arrester 101 of the cell. Fig. 2 shows the same cell from the other side.
Entsprechend bezeichnen die Bezugszeichen 201 , 202 und 203 den Ableiter, den Rahmen und die Verpackung der Zelle. Eine Explosionsdarstellung dieser Zelle mit intergriertem Rahmen zeigt Fig. 3. Der Zellenstapel 301 , mit dem der Zellenkopf mit seinen beiden Elektrodenbündeln 304, 305 elektrisch verbunden ist, und an dem die Ableiter 302, 303 angebracht sind, wird von beiden Seiten von einer Verpackungsfolie mit Teilen 306 und 307 verschlossen, die Similarly, reference numerals 201, 202 and 203 designate the trap, the frame and the package of the cell. An exploded view of this cell with integrated frame is shown in FIG. 3. The cell stack 301, to which the cell head is electrically connected with its two electrode bundles 304, 305, and to which the arresters 302, 303 are attached, is entrained by a packaging foil from both sides Parts 306 and 307 closed, the
mechanisch durch einen Rahmen 308 stabilisiert wird. Eine entsprechende Explosionsdarstellung von der anderen Seite zeigt Fig. 4. Auch hier wird der Elektrodenstapel 401 mit den Elektrodenbündeln 404, 405 und den daran angebrachten Ableitern 402, 403 von den beiden Teilen 406, 407 der mechanically stabilized by a frame 308. A corresponding exploded view from the other side is shown in FIG. 4. Here, too, the electrode stack 401 with the electrode bundles 404, 405 and the arresters 402, 403 attached thereto from the two parts 406, 407 of FIGS
Folienverpackung umhüllt und eingeschlossen und durch den Rahmen 408 stabilisiert. Enveloped wrapped and enclosed and stabilized by the frame 408.
Den prinzipiellen Aufbau einer typischen Verpackungsfolie für galvanische Zellen zeigt Fig. 7. Eine Aluminiumfolie 702 ist von der einen Seite mit einem Polyamid 701 und von der anderen Seite mit einem Polypropylen 703 beschichtet. Andere Folien mit anderen Materialien, Schichtungen oder Beschichtungen sind selbstverständlich möglich. The basic structure of a typical packaging film for galvanic cells is shown in FIG. 7. An aluminum foil 702 is coated on one side with a polyamide 701 and on the other side with a polypropylene 703. Other films with other materials, layers or coatings are of course possible.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Zellenblocks aus erfindungsgemäßen galvanischen Zellen mit integriertem Rahmen zeigt Fig. 8. Ein kompletter Zellenblock 801 wird aufgebaut, indem einem im Aufbau befindlichen A preferred embodiment of a cell block of integrated frame galvanic cells according to the present invention is shown in FIG. 8. A complete cell block 801 is constructed by being under construction
Zellenblock 802 weitere Zellen, wie z.B. die mit dem Bezugszeichen 803 versehene Zelle mit Rahmen hinzugefügt werden. Die Zelle 803 besteht aus der eigentlichen Zelle 804 mit Ableitern 805, 806 die kraftschlüssig mit einem Cell block 802 further cells, e.g. the cell with frame provided with the reference numeral 803 is added. The cell 803 consists of the actual cell 804 with arresters 805, 806 frictionally with a
Rahmen 807 verbunden ist. Zur Stabilisierung des gesamten Zellenblocks werden Zuganker 808, 809, 810 und 811 durch entsprechende Bohrungen in den Rahmen hindurchgeführt. Frame 807 is connected. To stabilize the entire cell block, tie rods 808, 809, 810 and 811 are passed through corresponding holes in the frame.
Sind die Rahmen so ausgeführt, dass sie mit Strukturen wie z.B. Nasen oder Nuten versehen sind, die eine Zentrierung oder Ausrichtung der Zellen erleichtern, dann wird auch die Durchführung der Zuganker durch die Bohrungen erheblich erleichtert. In dieser Ausführungsform sind die Ableiter If the frames are designed to be provided with structures such as tabs or grooves that provide centering or alignment of the cells facilitate, then the passage of the tie rods through the holes is greatly facilitated. In this embodiment, the arresters
gewichtssparend um die Rahmen herumgelegt oder herumgebogen, wodurch eine massive Kontaktleiste entbehrlich wird. Fig. 9 zeigt eine detaillierte Darstellung einer solchen Zelle mit Ableitern die um die Rahmen herumgelegt sind. Die Zelle 901 hat einen Ableiter 904 der um den Rahmen 902 herumgelegt ist. Der Rahmen ist mit einem Loch 903 zur weight-saving wrapped around the frame or bent around, whereby a massive contact strip is unnecessary. Fig. 9 shows a detailed illustration of such a cell with arresters wrapped around the frames. The cell 901 has an arrester 904 wrapped around the frame 902. The frame is with a hole 903 to
Durchführung von Zugankern versehen. Fig. 10 zeigt die gleiche Zelle in einer Explosionsdarstellung. Anders als in der Figur dargestellt, wird der Ableiter 1004 erst nach dem Anbringen des Rahmens 1002 um den Rahme herum gebogen. Fig. 11 zeigt einen Zellenblock aus galvanischen Zellen dieser Ausführungsform. Implementation of tie rods provided. Fig. 10 shows the same cell in an exploded view. Unlike shown in the figure, the arrester 1004 is bent around the frame only after attaching the frame 1002. Fig. 11 shows a cell block of galvanic cells of this embodiment.
Fig. 12 zeigt eine Schnittdarstellung des in Fig. 11 gezeigten Zellenblocks. An dem Zellenkopf 1202 einer Zelle 1201 ist ein Ableiter 1204 angebracht, der um den Rahmen 1205 gebogen ist und mit einem Ableiter der angrenzenden Zelle elektrisch kontaktiert. Der gegenüberliegende Ableiter der Zelle 1201 ist nicht um den Rahmen 1205 gebogen und deshalb von dem Ableiter 1206 der angrenzenden Zelle elektrisch isoliert, welcher wiederum mit einem Ableiter der nächst angrenzenden Zelle elektrisch kontaktiert. Auf diese Weise ist es möglich, eine bestimmungsgemäße elektrische Verschaltung der Ableiter beim Zellenblockaufbau praktisch ohne weitere Hilfsmittel zu erreichen. Fig. 12 is a sectional view of the cell block shown in Fig. 11; Attached to the cell head 1202 of a cell 1201 is an arrestor 1204, which is bent around the frame 1205 and electrically contacted with an arrester of the adjacent cell. The opposite arrester of the cell 1201 is not bent around the frame 1205 and therefore electrically insulated from the adjacent cell arrester 1206, which in turn electrically contacts a surge arrester of the next adjacent cell. In this way, it is possible to achieve a proper electrical connection of the arrester during cell block construction practically without further aids.
Noch weniger Raum benötigt eine Ausführungsform der Erfindung die in Fig. 13 gezeigt ist. Die Ableiter 1304 der Zelle 1301 sind parallel zur Schweißung aus der Verpackung herausgeführt und kraftschlüssig kontaktiert. Der Rahmen 1302 weist eine Bohrung 1303 zur Durchführung eines Zugankers auf. Eine Still less space requires an embodiment of the invention shown in FIG. The arresters 1304 of the cell 1301 are led out of the packaging parallel to the weld and contacted non-positively. The frame 1302 has a bore 1303 for the passage of a tie rod. A
Explosionsdarstellung dieser Ausführungsform zeigt Fig. 14. Die Verpackung der Zelle 1401 weist an ihren Ecken spezielle Flächen 1405 auf, die für eine Exploded view of this embodiment is shown in FIG. 14. The packaging of the cell 1401 has at its corners special surfaces 1405 corresponding to a
Heißpressung mit dem Rahmen 1402 geeignet sind. Die Ableiter 1404 der Zelle werden hierbei so platziert, dass eine bestimmungsgemäße Kontaktierung automatisch erfolgt. Die Verpackungsecken der Zelle können ferner mit Löchern 1406 zur Durchführung eines Zugankers versehen sein, die deckungsgleich mit entsprechenden Durchbrüchen 1403 im Rahmen 1402 platziert sind. Eine Explosionsdarstellung dieses Ausführungsbeispiels zeigt Fig. 15. Der Hot pressing with the frame 1402 are suitable. The arresters 1404 of the cell are in this case placed so that a proper contacting takes place automatically. The packaging corners of the cell may also have holes 1406 be provided for performing a tie rod, which are placed congruent with corresponding openings 1403 in the frame 1402. An exploded view of this embodiment is shown in FIG
Elektrodenstapel 1501 mit Ableitern 1502, 1503 wird zwischen einem Oberteil 1506 der Verpackung, einem Rahmen 1508 und einem Unterteil 1507 derElectrode stack 1501 with arresters 1502, 1503 is between a top 1506 of the package, a frame 1508 and a bottom 1507 of
Verpackung eingeschlossen. Oberteil und Unterteil der Verpackung sind mit in Fig. 15 dargestellten Formelementen ausgestattet, die eine automatische bestimmungsgemäße Kontaktierung der Ableiter unterstützen. Packaging included. Upper part and lower part of the packaging are equipped with mold elements shown in Fig. 15, which support an automatic intended contact with the arrester.
Fig. 16 zeigt drei verschiedene Schnittführungen 16a, 16b und 16c durch eine im unteren Teil von Fig. 19 dargestellte galvanische Zelle. Hierbei zeigt Fig. 16a die den Schnitt gemäß der Schnittführung entlang der Linie 1907, Fig. 16b den Schnitt gemäß der Schnittführung entlang der Linie 1906 und Fig. 16c den Schnitt gemäß der Schnittführung entlang der Linie 1905. Fig. 16a zeigt den Zellenstapel 1601 mit den Zellenköpfen 1602 und 1603, Fig. 16b zeigt den Durchbruch 1605 durch den Rahmen 1604 und Fig. 16c zeigt den zu Fig. 16a senkrecht geführten Schnitt durch die Zelle. FIG. 16 shows three different cutting guides 16a, 16b and 16c through a galvanic cell shown in the lower part of FIG. 16a shows the section along the line 1907, FIG. 16b shows the section along the line 1906, and FIG. 16c shows the section along the line 1905. FIG. 16a shows the cell stack 1601 the cell heads 1602 and 1603, Fig. 16b shows the aperture 1605 through the frame 1604, and Fig. 16c shows the section through the cell perpendicular to Fig. 16a.
Fig. 17 zeigt eine vergrößerte Schnittdarstellung des Rahmenbereichs dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dargestellt sind der Rahmen 1704, der verbunden ist mit beiden Teilen der Verpackungsfolie 702, 703 der Zelle 701. Fig. 18 zeigt einen Zellenstapel aus Zellen gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung. Fig. 20 zeigt einen Schnitt durch den Zellenblock mit der im oberen Teil von Fig. 19 dargestellten Schnittführung. Fig. 19 zeigt eine Vergrößerung eines Auschnitts aus dieser Schnittdarstellung, in der deutlicher als in Fig. 20 erkennbar ist, dass bei dieser Ausführungsform der Erfindung der Raum noch etwas effizienter genutzt wird. Durch im oberen Teil von Fig. 21 erkennbare spezielle Formgestaltung des Ableiters 2107, der elektrisch mit dem Ableiter 2108 der angrenzenden Zelle kontaktiert, wird ein nahezu spaltenfreier Aufbau des Zellenblocks ermöglicht. Erkennbar sind der Zellenstapel 2104, die Fig. 17 shows an enlarged sectional view of the frame portion of this embodiment of the invention. Shown are the frame 1704 which is connected to both parts of the packaging film 702, 703 of the cell 701. Fig. 18 shows a cell stack of cells according to this embodiment of the invention. Fig. 20 shows a section through the cell block with the cut shown in the upper part of Fig. 19. FIG. 19 shows an enlargement of a section from this sectional view, in which it can be seen more clearly than in FIG. 20 that in this embodiment of the invention the space is used somewhat more efficiently. By recognizable in the upper part of Fig. 21 specific design of the arrester 2107, which electrically contacts the arrester 2108 of the adjacent cell, a nearly column-free structure of the cell block is made possible. Recognizable are the cell stack 2104, the
Unterseite der Verpackung 2105, die Oberseite der Verpackung 2106, der Rahmen 2101 bzw. 2103 mit dem Durchbruch 2102. Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen galvanischen Zelle werden Bottom of the package 2105, the top of the package 2106, the frame 2101 and 2103 with the opening 2102nd For producing a galvanic cell according to the invention
vorzugsweise der Rahmen und die Verpackung, vorzugsweise die preferably the frame and the packaging, preferably the
Verpackungsfolie, übereinandergelegt und beispielsweise durch beheizbare Stempel oder Siegelbalken miteinander verpresst, d.h. durch Einwirken äußerer Kräfte miteinander vorzugsweise heißversiegelt oder auf andere Weise stoffschlüssig miteinander verbunden. Diese Vorgehensweise führt Packaging film, superimposed and pressed together, for example by heatable stamp or seal bar, i. preferably heat-sealed together by the action of external forces or otherwise connected in a materially cohesive manner. This procedure leads
vorzugsweise zum partiellen Aufschmelzen der an der Verpackungsfolie vorzugsweise befindlichen thermoplastischen Schicht und bzw. oder zum partiellen Aufschmelzen der Oberfläche des Rahmens. Zu diesem Zweck ist der Rahmen beispielsweise an der Fügestelle vorzugsweise ebenfalls aus einem thermoplastischen Material gefertigt. preferably for partial melting of the thermoplastic film preferably located on the packaging film and / or for partial melting of the surface of the frame. For this purpose, the frame is preferably also made of a thermoplastic material, for example, at the joint.
Thermoplaste, die auch als Plastomere bezeichnet werden, sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich unter Wäremeinwirkung verformen lassen. Diese Verformung kann häufig umgekehrt werden, d.h. sie kann durch Wiedererwärmung beispielsweise bis in den schmelzflüssigen Zustand nach einer Abkühlung wiederholt werden, so lange nicht durch eine Überhitzung eine thermische Zersetzung des Materials einsetzt. In dieser Eigenschaft Thermoplastics, also known as plastomers, are plastics that can be thermally deformed within a certain temperature range. This deformation can often be reversed, i. it can be repeated by re-heating, for example, to the molten state after cooling, as long as thermal decomposition of the material does not start as a result of overheating. In this capacity
unterscheiden sich Thermoplaste von sog. Duroplasten oder Elastomeren. Ein weiteres Charakteristikum von Thermoplasten ist die Schweißbarkeit dieser Materialien. Thermoplastics differ from so-called thermosets or elastomers. Another characteristic of thermoplastics is the weldability of these materials.
Thermoplaste lassen sich bei Einwirkung von Wärme und Druck verschweißen. Die zu verschweißenden Werkstoffe werden dabei über ihre Schmelztemperatur hinaus erwärmt und in einen fließfähigen Zustand gebracht. Thermoplastics can be welded under the influence of heat and pressure. The materials to be welded are heated beyond their melting temperature and brought into a flowable state.
Nach der Erwärmung der beteiligten Komponenten kann die Erkaltung dieser Materialien vorzugsweise durch einen aktiv kühlbaren Siegelbalken oder einen aktiv kühlbaren Stempel beschleunigt werden. Solche aktiv kühlbaren Stempel werden beispielsweise in der US 4,145,485 beschrieben. Die in dieser Schrift beschriebenen Stempel sind allerdings nur in einem Teilbereich kühlbar, in dem die elektrochemisch aktiven Teile der Zelle bei dem Vorgang der After the heating of the components involved, the cooling of these materials can preferably be accelerated by an actively coolable sealing bar or an actively coolable stamp. Such actively coolable punches are described, for example, in US Pat. No. 4,145,485. However, the punches described in this document can only be cooled in a subarea in which the electrochemically active parts of the cell in the process of
Heißversiegelung vor Überhitzung zu schützen sind. Heat seal to protect against overheating.
Die in dieser Pubklikation beschriebenen Stempel oder Siegelbalken sind nicht in dem Bereich kühlbar, in dem bei der Heißversiegelung die Erwärmung stattfindet. Um eine effiziente Kühlung der Siegelbalken in der Phase des Erkaltens auch im Bereich der Heißversiegelung zu ermöglichen, sieht die vorliegende Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispiel vor, die Siegelbalken beispielsweise mit heißer Luft zu beheizen und beispielsweise mit kühler oder gekühlter Luft zu kühlen. Durch ein zeitlich aufeinander folgendes Einblasen von heißer oder kalter Luft in Kühlkanäle im Stempel oder Siegelbalken lässt sich eine rasche zeitliche Folge von Temperaturen in den Stempeln oder The stamps or sealing bars described in this publication are not coolable in the area where heating takes place during heat sealing. In order to enable an efficient cooling of the sealing bars in the phase of cooling also in the area of heat sealing, the present invention provides according to one embodiment, for example, to heat the sealing bars with hot air and to cool for example with cool or cooled air. By a temporally successive injection of hot or cold air into cooling channels in the stamp or seal bar can be a rapid time sequence of temperatures in the stamps or
Siegelbalken erreichen. Anstelle von Luft können auch andere Reach sealing bars. Other than air can be used
Wärmetransportmittel, wie beispielsweise Wasser oder andere Fluide, welche zum Wärmetransport besonders geeignet sind, verwendet werden. Heat transfer agents, such as water or other fluids, which are particularly suitable for heat transfer can be used.
Die zeitlich aufeinander folgende Erwärmung und anschließende Abkühlung einzelner Stellen eines zur Heißversiegelung verwendeten Werkzeugs kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auch kombiniert werden mit der in der US 4,145,485 beschriebenen permanenten Kühlung im flächigen Bereich der flächigen galvanischen Zelle zu dem Zweck, die elektrochemisch aktiven Teile der Zelle vor Überhitzung zu schützen. The temporally successive heating and subsequent cooling of individual points of a tool used for heat sealing can also be combined according to an embodiment of the invention with the described in US 4,145,485 permanent cooling in the area of the flat galvanic cell for the purpose of the electrochemically active parts of the cell to protect against overheating.
Die Verschweißung bzw. die Heißversiegelung der Verpackung mit dem The welding or the heat sealing of the packaging with the
Rahmen erfolgt vorzugsweise ausschließlich unter Wärmeeinwirkung und Einwirkung äußerer Druckkräfte ohne weitere Zusatzstoffe. Durch eine großflächige Anbindung der Verpackungsfolie an den Rahmen lässt sich die Entstehung von mechanischen Spannungspitzen bei einer mechanischen Belastung der Konstruktion vermeiden. Die Verbindung der Folie zum Rahmen kann vorzugsweise an der Innenseite 703, 2309, 2310, 2409, 2410, 2509, 2510 der Verpackungsfolie vorgenommen werden, die häufig mit Polypropylen beschichtet ist. Vorzugsweise steht eine Seite der Verpackungsfolie zu diesem Zweck - beispielsweise wie in den Figuren 24 oder 25 gezeigt - über. Frame is preferably carried out exclusively under the action of heat and external pressure forces without further additives. By a large-scale connection of the packaging film to the frame, the emergence of mechanical stress peaks in a mechanical load on the construction can be avoided. The connection of the film to the frame may preferably be made on the inside 703, 2309, 2310, 2409, 2410, 2509, 2510 of the packaging film, often with polypropylene is coated. Preferably, one side of the packaging film protrudes for this purpose - for example as shown in FIGS. 24 or 25.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, die Außenseite 701 , 2308, 2311 , 2408, 2411 , 2508, 2511 der Verpackungsfolie zur Verbindung mit dem Rahmen zu bringen, der häufig mit Polyamid beschichtet ist. Vorzugsweise ist die Außenseite 701 , 2308, 2311 , 2408, 2411 , 2508, 2511 der Verpackungsfolie ebenfalls mit Polypropylen oder einem anderen According to an alternative embodiment of the invention, it is provided to bring the outside 701, 2308, 2311, 2408, 2411, 2508, 2511 of the packaging film for connection to the frame, which is often coated with polyamide. Preferably, the outside 701, 2308, 2311, 2408, 2411, 2508, 2511 of the wrapping film is also polypropylene or other
geeigneten Thermoplastischen Werkstoff beschichtet, der im suitable thermoplastic material coated in the
Heißsiegelungsprozess eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Rahmen eingeht. Heat sealing process forms a material connection with the frame.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung ist es vorgesehen, den Rahmen 2312, 2412, 2512 metallisch auszuführen. Durch eine geeignete Modifizierung der Kunststoffbeschichtung ist es auch in diesem Fall möglich, eine In other embodiments of the invention, it is intended to make the frame 2312, 2412, 2512 metallic. By a suitable modification of the plastic coating, it is also possible in this case, a
stoffschlüssige Verbindung mit der Verpackung herbeizuführen. Vorzugsweise wird dies in einem einzigen Arbeitsschritt erfolgen, in dem gleichzeitig die verschiedenen Teile der Verpackungsfolie untereinander und diese mit dem Rahmen stoffschlüssig verbunden werden. make cohesive connection with the packaging. Preferably, this will be done in a single step, in which simultaneously the different parts of the packaging film with each other and these are materially connected to the frame.
Zur Vereinfachung des Aufbaus bzw. der Bildung eines Zellblocks aus mehreren galvanischen Zellen sieht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vor, die Rahmen mit Nasen, Senkungen oder Ausnehmungen oder anderen To simplify the construction or the formation of a cell block from a plurality of galvanic cells provides an embodiment of the invention, the frame with lugs, countersinks or recesses or other
Formgestaltungselementen so zu versehen, dass die galvanischen Zellen bei der Bildung eines Zellblocks seitlich gegeneinander versetzt ausgerichtet werden. Bevorzugt ist es ferner, in die Rahmen Bohrungen für durchgehende Zuganker einzubringen, welche die Zellen und die Rahmen bei der Montage ausrichten und nach einer Verspannung den Zellblock zusammenhalten. Fig. 22 zeigt eine schematische Darstellung der Verschweißung der Form design elements to be provided so that the galvanic cells are aligned laterally offset from each other in the formation of a cell block. It is also preferable to introduce holes for continuous tie rods in the frame, which align the cells and the frame during assembly and hold together the cell block after a tension. Fig. 22 shows a schematic representation of the welding of
Verpackungsfolie der galvanischen Zelle an ihrem Rand zwischen zwei  Packing foil of galvanic cell at its edge between two
Siegelbalken 2201 , 2202. Unter dem Einfluss der Druckkräfte 2205, 2206 und einer gleichzeitigen Erwärmung pressen die Siegelbalken 2201 , 2202 die beiden Blätter der Verpackungsfolie gegeneinander. Die Verpackungsfolie besteht dabei vorzugsweise aus einer mittleren Schicht 2203, 2204, die vorzugsweise aus Alufolie besteht, und zwei äußeren Schichten 2208, 2209, 2210, 2211 , die vorzugsweise aus Polyamid 2208, 2211 bzw. vorzugsweise aus Polypropylen 2209, 2210 bestehen. In der Fügezone 2207 wird das Polypropylen durch die Wärmeeinwirkung teilweise aufgeschmolzen, wodurch die stoffschlüssige Verbindung der beiden Teile der Zellenverpackung erfolgt. Diese Art der Sealing bars 2201, 2202. Under the influence of compressive forces 2205, 2206 and a simultaneous heating press the sealing bars 2201, 2202, the two sheets of packaging film against each other. The packaging film preferably consists of a middle layer 2203, 2204, which preferably consists of aluminum foil, and two outer layers 2208, 2209, 2210, 2211, which preferably consist of polyamide 2208, 2211 or preferably of polypropylene 2209, 2210. In the joining zone 2207, the polypropylene is partially melted by the action of heat, whereby the cohesive connection of the two parts of the cell package is carried out. This kind of
Zellenversiegelung ist grundsätzlich bekannt. Cell sealing is basically known.
Fig. 23 zeigt in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel der Fig. 23 shows schematically an embodiment of the
erfindungsgemäßen Verschweißung der Verpackungsfolie mit dem Rahmen bei gleichzeitigem Verschluss der Verpackung der Zelle, vorzugsweise in einem einzigen Arbeitsschritt. Die Siegelbalken oder Stempel 2301 , 2302 pressen mithilfe der Druckkräfte 2305, 2306 und unter Wärmeeinwirkung die beiden Blätter der Verpackungsfolie 2308, 2309, 2303, 2304, 2310, 2311 zusammen und drücken auch den Rahmen 2312 gegen die Außenseite 2311 der according to the invention welding of the packaging film with the frame with simultaneous closure of the packaging of the cell, preferably in a single step. The sealing bars or punches 2301, 2302 compress the two sheets of the packaging film 2308, 2309, 2303, 2304, 2310, 2311 by means of the pressing forces 2305, 2306 and under heat and also press the frame 2312 against the outside 2311 of FIG
Verpackungsfolie. Unter Einwirkung der Druckkräfte und der Wärme erfolgt in der Fügezone 2307 zwischen den beiden Blättern der Verpackungsfolie und der Fügezone 2313 zwischen der Verpackungsfolie und dem Rahmen ein teilweises Aufschmelzen der dort befindlichen thermoplastischen Werkstoffe, was zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Blättern der Verpackungsfolie einerseits und zwischen einem Blatt der Verpackungsfolie und dem Rahmen andererseits in einem Arbeitsschritt führt. Anstelle eines beheizten Packaging film. Under the action of the compressive forces and heat takes place in the joining zone 2307 between the two sheets of the packaging film and the joining zone 2313 between the packaging film and the frame a partial melting of the thermoplastic materials located there, resulting in a cohesive connection between the leaves of the packaging film on the one hand and between a sheet of packaging film and the frame on the other hand leads in one step. Instead of a heated one
Siegelbalkens 2302 auf der Seite des Rahmens kann auch ein einfacher Sealing bar 2302 on the side of the frame can also be a simpler
Gegenhalter an dieser Stelle vorgesehen sein. Counterhold be provided at this point.
Bei dem in Fig. 24 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die beiden Blätter 2403, 2404 der Verpackungsfolie in einem ersten Schritt an ihren Innenseiten 2409, 2410 zugeschweißt oder auf andereIn the further exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 24, the two sheets 2403, 2404 of the packaging film are welded in a first step on their insides 2409, 2410 or onto others
Weise stoffschlüssig miteinander verbunden. In einem zweiten Schritt erfolgt die stoffschlüssige Verbindung mit dem Rahmen 2412, vorzugsweise durch Heißversiegelung mithilfe von Siegelbalken 2401 , 2402, die unter Anwendung äußerer Kräfte 2405, 2406 und unter Einwirkung von Wärme die innere Schicht 2409 des überstehenden Blattes der Verpackungsfolie der Zelle gegen den Rahmen 2412 presst und die Schicht 2409 in der Fügezone 2413, vorzugsweise durch partielles Aufschmelzen thermoplastischer Werkstoffe mit dem Rahmen 2412 verschweißt oder auf andere Weise stoffschlüssig verbindet. Way cohesively connected. In a second step, the cohesive connection with the frame 2412, preferably by Heat sealing using sealing bars 2401, 2402, which, using external forces 2405, 2406 and heat, compress inner layer 2409 of the overhanging sheet of the cell wrapping film against frame 2412 and layer 2409 in joining zone 2413, preferably by partial melting Thermoplastic materials welded to the frame 2412 or otherwise bonded cohesively.
In Fig. 24 nicht dargestellt ist eine Kombination der in Figuren 23 und 24 dargestellten Ausführungsbeispiele. Bei dieser vorteilhaften Kombination wird die Beschichtung 2411 der Verpackungsfolie 2404 ebenfalls in der zwischen der Schicht 2411 und dem Rahmen 2412 befindlichen Fügezone unterhalb der Fügezone 2407 stoffschlüssig mit dem Rahmen verbunden. Hierdurch ist eine weitere mechanische Stabilisierung der galvanischen Zelle mithilfe des Not shown in FIG. 24 is a combination of the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 23 and 24. In this advantageous combination, the coating 2411 of the packaging film 2404 is likewise adhesively bonded to the frame in the joining zone between the layer 2411 and the frame 2412 below the joining zone 2407. This is another mechanical stabilization of the galvanic cell using the
Rahmens erzielbar. Frame achievable.
Fig. 25 zeigt in schematischer Weise ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das untere Blatt 2504 der Verpackungsfolie über das obere Blatt 2503 übersteht und in einem ersten Arbeitsschritt mit diesem oberen Arbeitsblatt stoffschlüssig verbunden wurde. In ähnlicher Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erfolgt nun die stoffschlüssige Fig. 25 shows schematically a further embodiment of the invention, in which the lower sheet 2504 of the packaging film over the upper sheet 2503 and has been connected in a first step with this upper worksheet materially. In a similar manner as in the previous embodiments, the cohesive
Verbindung des unteren Blatts 2504 der Verpackungsfolie mit dem Rahmen 2512 in der Fügezone 2513, indem die Stempel 2501 , 2502 unter Einwirkung größerer Kräfte 2505, 2506 unter Wärmeeinwirkung das überstehende Blatt 2504 gegen den Rahmen 2512 pressen. Hierbei wird die äußere Folie 2511 und vorzugsweise auch eine entsprechende thermoplastische Schicht am Rahmen 2512 in der Fügezone 2513 teilweise aufgeschmolzen wodurch eine  Connecting the lower sheet 2504 of the packaging film with the frame 2512 in the joining zone 2513, in which the punches 2501, 2502 under the action of greater forces 2505, 2506 under heat press the protruding sheet 2504 against the frame 2512. Here, the outer film 2511 and preferably also a corresponding thermoplastic layer on the frame 2512 in the joint zone 2513 partially melted whereby a
stoffschlüssige Verbindung zwischen der Folie und dem Rahmen entsteht. cohesive connection between the film and the frame is formed.
Auch dieses Ausführungsbeispiel kann wieder mit dem in Fig. 23 gezeigten Ausführungsbeispiel in einer hier in den Figuren nicht gezeigten Weise kombiniert werden, wobei eine stoffschlüssige Verbindung auch in einer unterhalb der Fügezone 2517 liegenden weiteren Fügezone erreicht werden kann. Also, this embodiment can be combined again with the embodiment shown in Fig. 23 in a manner not shown here in the figures, wherein a cohesive connection in a below the joining zone 2517 lying further joining zone can be achieved.
Fig. 26a zeigt als Ergebnis der beschriebenen Verfahrensschritte eine galvanische Zelle 2601 und einen vergrößerten Ausschnitt 2602 in Fig. 26b. Erkennbar ist die Verschweißung der Innenseite der überstehenden As a result of the method steps described, FIG. 26 a shows a galvanic cell 2601 and an enlarged detail 2602 in FIG. 26 b. Visible is the welding of the inside of the protruding
Verpackungsfolie 2604 mit dem Rahmen 2605 sowie die Kante 2603 in der Verpackung, die durch den Überstand der oberen Verpackungsfolie über die untere Verpackungsfolie zustande kommt. Packaging film 2604 with the frame 2605 and the edge 2603 in the package, which comes about through the supernatant of the upper packaging film on the lower packaging film.
Fig. 27 zeigt eine Schnittdarstellung im Rahmenbereich dieses Fig. 27 shows a sectional view in the frame area of this
Ausführungsbeispiels, bei dem die beiden Blätter der Verpackungsfolie mit den jeweiligen Schichten 2708, 2709, 2710, 2711 in der Fügezone 2707 miteinander stoffschlüssig verbunden und in der Fügezone 2713 mit dem Rahmen 2712 stoffschlüssig verbunden sind. Vorzugsweise kann auch im Bereich der Embodiment in which the two sheets of the packaging film with the respective layers 2708, 2709, 2710, 2711 in the joining zone 2707 are materially connected to each other and in the joining zone 2713 to the frame 2712 are materially connected. Preferably, also in the field of
Fügezone 2707 unterhalb des unteren Blattes der Folie 2710, 2711 eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Rahmen vorliegen, wobei dies vorzugsweise durch eine Kombination in Figuren 23 und 24 gezeigten Ausführungsbeispiele erfolgt. Joining zone 2707 below the lower sheet of the film 2710, 2711 present a material connection with the frame, wherein this is preferably done by a combination in Figures 23 and 24 embodiments shown.
Fig. 28 zeigt in schematischer Weise eine Explosionsdarstellung dieses Fig. 28 schematically shows an exploded view of this
Ausführungsbeispiels mit der galvanischen Zelle 2801 , ihren Ableitern 2803, 2804 und dem Rand der Verpackungsfolie 2806. Der Rahmen 2802 weist besondere Strukturelemente 2805 auf, beispielsweise in Form von Embodiment with the galvanic cell 2801, its arresters 2803, 2804 and the edge of the packaging film 2806. The frame 2802 has particular structural elements 2805, for example in the form of
Ausnehmungen im Rahmen, welche in ihrer Lage der Anordnung der Ableiter 2803, 2804 entsprechen, so dass eine bestimmungsgemäße Kontaktierung dieser Ableiter erfolgen kann. Recesses in the frame, which correspond in position to the arrangement of the arresters 2803, 2804, so that a proper contacting of these arresters can take place.
Fig. 29a zeigt eine Schrägansicht der Rückseite einer galvanischen Zelle gemäß diesem Ausführungsbeispiel, in der die Fügefläche zum Rahmen schraffiert dargestellt ist. Fig. 29b zeigt eine Ausschnittsvergrößerung der unteren Ecke dieser galvanischen Zelle 2901 mit den schraffiert dargestellten Fügeflächen 2905, 2906, 2907 zum Rahmen. Die Ableiter 2903, 29094 dieser Zelle 2901 ragen teilweise aus der Verpackungsfolie 2902 heraus. 29a shows an oblique view of the rear side of a galvanic cell according to this exemplary embodiment, in which the joining surface to the frame is hatched. FIG. 29b shows an enlarged detail of the lower corner of this galvanic cell 2901 with the joining surfaces shown hatched 2905, 2906, 2907 to the frame. The arresters 2903, 29094 of this cell 2901 protrude partially out of the packaging film 2902.
Fig. 30a zeigt das Ergebnis des in Figur 24 verdeutlichten FIG. 30 a shows the result of that illustrated in FIG. 24
Herstellungsverfahrens in Form einer galvanischen Zelle 3001 und der Manufacturing process in the form of a galvanic cell 3001 and the
Ausschnittsvergrößerung 3002 in Fig. 30b. Erkennbar sind der Rahmen 3005 und die Kanten 3003, 3004 der beiden Blätter der Verpackungsfolie.  Enlarged section 3002 in Fig. 30b. Recognizable are the frame 3005 and the edges 3003, 3004 of the two sheets of packaging film.
Fig. 31 zeigt eine Schnittdarstellung im Rahmenbereich des in Fig. 30a und 30b gezeigten Ausführungsbeispiels. Die beiden Blätter der Verpackungsfolie mit den inneren bzw. äußeren Schichten 3108, 3109 bzw. 3110, 3111 der galvanischen Zelle 3101 sind in der Fügezone 3107 miteinander stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise heißversiegelt. Das Blatt mit den Schichten 3108, 3109 steht über das andere Blatt hinaus und ist in der Fügezone 3113 mit dem Rahmen 3112 stoffschlüssig verbunden. Fig. 31 is a sectional view in the frame portion of the embodiment shown in Figs. 30a and 30b. The two sheets of the packaging film with the inner or outer layers 3108, 3109 or 3110, 3111 of the galvanic cell 3101 are connected to one another in the joining zone 3107, preferably heat-sealed. The sheet with the layers 3108, 3109 protrudes beyond the other sheet and is connected to the frame 3112 in the joining zone 3113.
Fig. 32 zeigt eine Explosionsdarstellung dieses Ausführungsbeispiels mit der galvanischen Zelle 3201 , ihren Ableitern 3203, 3204, der teilweise FIG. 32 shows an exploded view of this embodiment with the galvanic cell 3201, its arresters 3203, 3204, partially
Verpackungsfolie 3206, dem Rahmen 3202 und den am Rahmen 3205 vorzugsweise vorgesehenen Strukturen, die eine sachgerechte Verwendung der Ableiter 3203, 3204 unterstützen sollen. Packaging film 3206, the frame 3202 and the structures preferably provided on the frame 3205, which should support a proper use of the arresters 3203, 3204.
Die Fig. 33a zeigt eine Schrägdarstellung dieses Ausführungsbeispiels, in der die Fügefläche zum Rahmen schraffiert dargestellt ist. Fig. 33b zeigt eine Ausschnittsvergrößerung der unteren Ecke der in Fig. 33A dargestellten galvanischen Zelle 3301 , den Ableitern 3303, 3304, der Verpackungsfolie 3302 und den überstehenden Rändern der Verpackungsfolie 3305, die in ihrer Fügezone 3306, 3307 schraffiert dargestellt ist. FIG. 33 a shows an oblique representation of this exemplary embodiment, in which the joining surface to the frame is hatched. 33b shows an enlarged detail of the lower corner of the galvanic cell 3301 shown in FIG. 33A, the arresters 3303, 3304, the packaging film 3302 and the protruding edges of the packaging film 3305, which is shown hatched in its joining zone 3306, 3307.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Rahmen für eine galvanische Zelle, die im Wesentlichen aus einem 1. Frame for a galvanic cell, which consists essentially of a
Elektrodenstapel mit einer folienartigen Verpackung besteht, aus der wenigstens zwei Ableiter herausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen so ausgestaltet ist, dass er mit der Verpackung der Electrode stack consists of a foil-like packaging, are led out of the at least two arresters, characterized in that the frame is designed so that it with the packaging of the
Zelle bei der Herstellung der Zelle fest verbunden werden kann. Cell can be firmly connected in the production of the cell.
2. Rahmen nach Anspruch 1 , der so ausgestaltet ist, dass er mit der 2. Frame according to claim 1, which is designed so that it with the
Verpackung der Zelle bei der Herstellung der Zelle stoffschlüssig verbunden werden kann.  Packaging of the cell in the manufacture of the cell can be connected cohesively.
3. Rahmen nach Anspruch 2, der so ausgestaltet ist, dass er mit der 3. Frame according to claim 2, which is designed so that it with the
Verpackung der Zelle bei der Herstellung der Zelle - ohne eine Zugabe zusätzlicher Stoffe - durch einen Heißsiegelvorgang stoffschlüssig verbunden werden kann.  Packaging of the cell in the production of the cell - without the addition of additional substances - can be materially connected by a heat sealing process.
4. Rahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der Strukturen aufweist, die eine bündige Ausrichtung von mit diesem Rahmen ausgestatteten Zellen beim Aufbau eines Zellenblocks unterstützen. A frame according to any one of the preceding claims, having structures which assist flush alignment of cells provided with this frame in building a cell block.
5. Rahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der Strukturen aufweist, die eine seitlich versetzte Ausrichtung von mit diesem Rahmen ausgestatteten Zellen beim Aufbau eines Zellenblocks unterstützen. A frame according to any one of the preceding claims, having structures which assist in laterally offset alignment of cells provided with this frame in the construction of a cell block.
6. Rahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Durchbrüchen für die Durchführung von Zugankem beim Aufbau eines Zellenblocks. 6. Frame according to one of the preceding claims with openings for the implementation of Zugankem when building a cell block.
7. Galvanische Zelle mit einem Rahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 6. 7. Galvanische cell with a frame according to one of claims 1 to 6.
8. Galvanische Zelle nach Anspruch 7, bei deren Verpackung an ihrer Innenseite mit dem Rahmen verbunden ist. 8. Galvanic cell according to claim 7, wherein the packaging is connected on its inside to the frame.
9. Galvanische Zelle nach Anspruch 7, bei deren Verpackung an ihrer 9. Galvanische cell according to claim 7, in their packaging at their
Außenseite mit dem Rahmen verbunden ist.  Outside is connected to the frame.
10. Verfahren zur Herstellung einer galvanischen Zelle, bei dem ein 10. A method for producing a galvanic cell, wherein a
Elektrodenstapel in eine folienartige Verpackung, aus der wenigstens zwei Ableiter herausgeführt werden, eingeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verschließen der Verpackung ein Rahmen fest mit der Verpackung verbunden wird.  Electrode stack in a foil-like packaging from which at least two arresters are led out is included, characterized in that when closing the packaging, a frame is firmly connected to the packaging.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Rahmen stoffschlüssig mit der Verpackung verbunden wird. 11. The method of claim 10, wherein the frame is materially connected to the packaging.
12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Rahmen mit der Verpackung der Zelle bei der Herstellung der Zelle - ohne eine Zugabe zusätzlicher Stoffe - durch einen Heißsiegelvorgang stoffschlüssig verbunden wird. 12. The method of claim 10, wherein the frame with the packaging of the cell in the manufacture of the cell - without the addition of additional substances - is connected by a heat sealing material fit.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, bei dem der Rahmen und die Verpackung der Zelle übereinandergelegt und durch beheizbare Stempel miteinander verpresst werden. 13. The method according to any one of the preceding Verfahrensansprüche, wherein the frame and the packaging of the cell are superimposed and pressed together by heatable stamp.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die anschließende Erkaltung durch einen aktiv gekühlten Siegelbalken beschleunigt wird. 14. The method of claim 12, wherein the subsequent cooling is accelerated by an actively cooled sealing bar.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, bei dem das Verschließen der Verpackung und das Verbinden der 15. The method according to any one of the preceding method claims, wherein the closing of the packaging and the joining of the
Verpackung mit dem Rahmen in einem Arbeitschritt erfolgt. Packaging with the frame done in one step.
16. Verfahren zum Aufbau eines Blocks aus einer Mehrzahl von 16. A method for constructing a block of a plurality of
galvanischen Zellen mit einem Rahmen nach Anspruch 4, bei dem die Zellen mit Hilfe von Strukturen des Rahmens bündig ausgerichtet werden.  Galvanic cells with a frame according to claim 4, wherein the cells are aligned by means of structures of the frame flush.
17. Verfahren zum Aufbau eines Blocks aus einer Mehrzahl von 17. A method for building a block of a plurality of
galvanischen Zellen mit einem Rahmen nach Anspruch 5, bei dem die Zellen mit Hilfe von Strukturen des Rahmens seitlich versetzt ausgerichtet werden.  Galvanic cells with a frame according to claim 5, wherein the cells are aligned laterally offset by means of structures of the frame.
18. Verfahren zum Aufbau eines Blocks aus einer Mehrzahl von 18. A method of constructing a block of a plurality of
galvanischen Zellen mit einem Rahmen nach Anspruch 6, bei dem der Galvanic cells with a frame according to claim 6, wherein the
Block mit Hilfe von Zugankern stabilisiert wird, die durch Durchbrüche in den Rahmen der Zellen hindurchgeführt werden. Block is stabilized by means of tie rods, which are passed through openings in the frame of the cells.
19. Verfahren zum Aufbau eines Blocks aus einer Mehrzahl von 19. A method of constructing a block of a plurality of
galvanischen Zellen mit den Merkmalen der Ansprüche 16 und 18.  Galvanic cells having the features of claims 16 and 18.
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