WO2011003520A1

WO2011003520A1 - Verfahren zum herstellen einer elektrochemischen zelle

Info

Publication number: WO2011003520A1
Application number: PCT/EP2010/003878
Authority: WO
Inventors: Guenter Eichinger
Original assignee: Li-Tech Battery Gmbh
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2011-01-13
Also published as: JP2012532430A; CN102484226A; US20120159773A1; BR112012000603A2; EP2452382A1; DE102009032523A1; WO2011003520A8; KR20120083279A

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle (1), wobei die elektrochemische Zelle (1) zumindest einen Elektrodenstapel aufweist, der innerhalb einer Umhüllung (2) aufgenommen ist, wobei die Umhüllung (2) aus zumindest zwei Umhüllungsteilen (3) gebildet ist, wobei die Umhüllungsteile (3) jeweils zumindest eine Nahtfläche (5) aufweisen, an denen die Umhüllungsteile (3) zumindest teilweise miteinander in Anlage bringbar sind, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: Anbringen einer definierten Menge von Zusatzsiegelmittel (9) zumindest mittelbar auf einen begrenzten Abschnitt (8) der Nahtfläche (5) zumindest eines der Umhüllungsteile (3); Anlegen der Nahtfläche (5) eines der Umhüllungsteile (3) an die Nahtfläche (5) eines anderen der Umhüllungsteile (3); Anschließend Aufbringen von Wärme an die Nahtflächen (5).

Description

Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle

B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle.

Aus der DE 600 04 118 T2 ist ein Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle bekannt. Die elektrochemische Zelle umfasst Kontaktnasen, welche eine elektrische Verbindung zwischen dem Zellinneren und dem Zelläußeren herstellen. Das Zellgehäuse ist zweiteilig ausgebildet und weist eine obere Abdichtlage und eine untere Abdichtlage auf, die jeweils eine laminatartige Struktur zum Abdichten der elektrochemischen Zelle entlang von Abdichtrinnen bildet. Die Abdichtlagen weisen zumindest drei Schichten auf, wobei eine Polymerschicht, eine Metallschicht und eine Klebeschicht vorgesehen sind. Die Nasen wirken als Barrieren zwischen den Klebeschichten und verhindern die Bildung einer optimalen hermetischen Abdichtung zwischen diesen Schichten. Zur besseren Abdichtung im Bereich der Kontaktnasen wird eine Vorbehandlung der Kontaktnasen vor dem Verschließen des Zellgehäuses vorgenommen. Dabei werden Harzfolien an die Kontaktnasen angeformt.

Elektrochemische Zellen besitzen als wichtiges Funktionselement Stromableiter, die die elektrische Energie von den Elektroden im Inneren der elektrochemischen Zelle nach außen leiten. Eine gute Abdichtung zwischen den Stromableitern und der Umhüllung der elektrochemischen Zelle ist dabei erforderlich, da ansonsten Material vom Batteriezelleninneren, insbesondere Elektrolytmaterial oder Reaktionsprodukte des Elektrolyten, nach außen treten können. Bei Lithium-Ionen-Zellen ist die Abdichtung besonders wichtig, da eindringende Feuchtigkeit die elektrochemischen Zellen irreversibel schädigen oder funktionsuntauglich machen kann. Für die Umhüllung einer elektrochemischen Zelle kann eine Verbundfolie verwendet werden, welche eine Metallschicht, insbesondere eine Aluminiumschicht umfassen kann. Die Verbundfolie hat üblicherweise auf ihrer Innenseite eine heißsiegelfähige Polymerschicht. Diese Schicht kann eine Querschnittsdicke von deutlich unter 100μm aufweisen. Beim Verschließen der elektrochemischen Zelle wird durch ein geeignetes Heißsiegelwerkzeug eine gut haftende Verbindung zwischen den Siegelschichten zweier Verbundfolien erreicht. Bei der Siegelung an den Ableitern ist jedoch zu beachten, dass die Haftung der Siegelschicht auf dem Metall des Stromableiters ausreichend stabil ist und trotz chemischer Einwirkung von den in der elektrochemischen Zelle verwendeten Elektrolyten eine Sicherung gegen Ablösen der Siegelschicht an dem Stromableiter erhalten bleibt.

Grundsätzlich bedarf die Abdichtung im Bereich der Stromableiter eine besondere Aufmerksamkeit, insbesondere wenn die Verbundfolie eine relativ dünne Polymerschicht als Siegelschicht aufweist, welche Dickenunterschiede am Ableiter nicht zuverlässig ausgleichen kann. Da ein Stromableiter gegebenenfalls eine Schichtdicke von mehr als 0,2mm aufweisen kann besteht grundsätzlich die Gefahr, dass sich im Bereich der Stromableiter Lücken in der Umhüllung bilden, die zu Undichtigkeiten der elektrochemischen Zelle führen können.

Figur 1 zeigt ausschnittsweise eine elektrochemische Zelle nach dem Stand der Technik. Darin ist ausschnittsweise die Umhüllung 2 einer elektrochemischen Zelle 1 gezeigt, welche aus zwei Umhüllungsteilen 3 gebildet ist. Jedes Umhüllungsteil 3 weist einen umlaufenden Nahtabschnitt 4 auf, wobei die beiden Umhüllungsteile 3 größtenteils an Nahtflächen 5 des Nahtabschnitts 4 miteinander in Anlage sind. In einem Bereich der Stromabieiterdurchführung 6 erstreckt sich ein Stromableiter 7 durch die Umhüllung 2 hindurch. Die Umhüllung schmiegt sich beim Verschließen an den Stromableiter 7 an, so dass sich im Bereich der Stromabieiterdurchführung 6 Stufen an den Nahtstellen ergeben können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer verbesserten elektrochemischen Zelle bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Die herzustellende elektrochemische Zelle umfasst zumindest einen Elektrodenstapel, der innerhalb einer Umhüllung der elektrochemischen Zelle aufgenommen ist. Die Umhüllung weist dabei zumindest zwei Umhüllungsteile auf, wobei die Umhüllungsteile jeweils zumindest eine Nahtfläche haben, an denen die Umhüllungsteile zumindest teilweise miteinander in Anlage gebracht werden können. Beim Herstellen der elektrochemischen Zelle wird eine definierte Menge von Zusatzsiegelmittel zumindest mittelbar auf einen begrenzten Abschnitt der Nahtfläche zumindest eines der Umhüllungsteile angebracht. Ferner wird die Nahtfläche eines der Umhüllungsteile an die Nahtfläche eines der anderen Umhüllungsteile angelegt. Das Anbringen der definierten Menge von Zusatzsiegelmittel an die Nahtfläche kann entweder vor dem Anlegen der Nahtfläche eines der Umhüllungsteile an die Nahtfläche eines der anderen Umhüllungsteile erfolgen oder gleichzeitig erfolgen. Beim gleichzeitigen Anbringen wird die definierte Menge von Zusatzsiegelmittel zugleich an die Nahtflächen von zwei oder mehreren Umhüllungsteilen angebracht. Anschließend, also nach dem eine definierte Menge von Zusatzsiegelmittel an die Nahtfläche zumindest eines der Umhüllungsteile angebracht wurde und nachdem die Nahtfläche eines der Umhüllungsteile an die Nahtfläche eines anderen der Umhüllungsteile angebracht wurde, wird an die Nahtflächen Wärme aufgebracht. Durch das Aufbringen von Wärme kann ein Versiegeln der aneinanderangelegten Nahtflächen der unterschiedlichen Umhüllungsteile erfolgen. Ferner kann ein Versiegeln der Nahtflächen mit der definierten Menge von Zusatzsiegelmittel mit der Nahtfläche erfolgen. Dafür wird vorzugsweise an der jeweils zu versiegelnden Stelle Wärme in dem Maße aufgebracht, dass die jeweils zu versiegelnden Bereiche auf eine Temperatur erwärmt werden, die größer ist als die jeweiligen Schmelztemperaturen zumindest eines Werkstoffs an den zu versiegelnden Abschnitten.

Durch das Aufbringen von Zusatzsiegelmittel kann die Abdichtung der Umhüllung verbessert werden, insbesondere in Bereichen der Umhüllung, die einer erhöhten Beanspruchung, insbesondere einer erhöhten mechanischen Beanspruchung, ausgesetzt sind, oder in Bereichen, die aufgrund ihrer geometrischen Formgebung mittels der Umhüllung nur unzureichend zuverlässig abgedichtet werden können.

Unter Zusatzsiegelmittel kann ein Material verstanden werden, welches geeignet ist, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen unterschiedlichen Bauteilen, insbesondere unterschiedlichen Umhüllungsteilen, herzustellen. Das Zusatzsiegelmittel kann dabei zur Abdichtung von zumindest Abschnitten von Spalten zwischen den Umhüllungsteilen dienen.

Unter einer definierten Menge von Zusatzsiegelmittel ist dabei insbesondere eine solche Menge zu verstehen, die als notwendig und/oder zumindest nützlich zur verbesserten Abdichtung eines Bereichs der Umhüllung angesehen werden kann. Unter einem begrenzten Abschnitt der Nahtstelle ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Abschnitt zu verstehen, der sich insbesondere nicht auf die gesamte Nahtfläche erstreckt. Der Umfang des begrenzten Abschnitts beträgt insbesondere maximal die Hälfte der Nahtfläche, insbesondere maximal % der Nahtfläche, insbesondere maximal 10% der

Nahtfläche. Insbesondere erstreckt sich der begrenzte Abschnitt auf einen

Bereich der Nahtfläche, welcher insbesondere aufgrund der geometrischen

Bedingungen und/oder der mechanischen Belastung verstärkt zu einer Lückenbildung, das heißt zu einer Bildung von undichten Stellen im Nahtbereich, neigen kann. Der begrenzte Abschnitt kann insbesondere ein solcher Abschnitt der Nahtfläche sein, der zur Anlage mit einem die Umhüllung durchdringenden Stromableiter vorgesehen ist. Ferner kann der abgegrenzte Bereich ein Teilbereich des vorgenannten Abschnitts sein.

Im Sinne der Erfindung ist unter einer elektrochemischen Zelle eine Vorrichtung zu verstehen, welche auch wenigstens einen Elektrodenstapel umfasst. Die elektrochemische Zelle umfasst darüber hinaus eine Umhüllung, die den Elektrodenstapel gegenüber einer Umgebung der elektrochemischen Zelle gas- und flüssigkeitsdicht abdichtet. Üblicherweise ist zumindest ein Stromableiter vorgesehen, welcher sich aus der Umhüllung erstreckt. Im Sinne der Erfindung ist unter einem Elektrodenstapel eine Einrichtung zu verstehen, welche als Baugruppe einer galvanischen Zelle auch der Speicherung chemischer Energie und zur Abgabe elektrischer Energie dient. Vor der Abgabe elektrischer Energie wird gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie gewandelt. Während des Ladens wird die dem Elektrodenstapel bzw. der galvanischen Zelle zugeführte elektrische Energie in chemische Energie gewandelt und abgespeichert. Dazu weist der Elektrodenstapel mehrere Schichten auf, wenigstens eine Anodenschicht, eine Kathodenschicht und eine Separatorschicht. Die Schichten sind übereinander gelegt bzw. gestapelt, wobei die Separatorschicht wenigstens teilweise zwischen einer Anodenschicht und einer Kathodenschicht angeordnet ist. Vorzugsweise wiederholt sich diese Abfolge der Schichten innerhalb des Elektrodenstapels mehrfach. Bevorzugt sind einige Elektroden miteinander insbesondere elektrisch verbunden, insbesondere parallel geschaltet. Vorzugsweise sind die Schichten zu einem Elektrodenwickel aufgewickelt. Nachfolgend wird der Begriff „Elektrodenstapel" auch für Elektrodenwickel verwendet.

Unter Umhüllung ist im Rahmen der Erfindung eine zumindest teilweise

Begrenzung zu verstehen, welche den Elektrodenstapel nach außen hin abgrenzt. Die Umhüllung ist vorzugsweise gas- und flüssigkeitsdicht, so dass ein

Materialaustausch mit der Umgebung nicht stattfinden kann. Die Elektrodenstapel sind innerhalb der Umhüllung angeordnet. Wenigstens ein Stromableiter, insbesondere zwei Stromableiter erstrecken sich aus der Umhüllung hinaus und dienen zum Anschließen der Elektrodenstapel. Die nach außen sich erstreckenden Stromableiter stellen dabei vorzugsweise den Pluspolanschluss und den Minuspolanschluss der Batteriezelle dar. Jedoch können sich auch mehrere Stromableiter aus der Umhüllung erstrecken, insbesondere vier Stromableiter. Wenn die Batteriezelle dabei zwei Elektrodenstapel aufweist, die miteinander in Reihe geschaltet sind, so sind zwei Elektroden unterschiedlicher Elektrodenstapel miteinander verbunden.

Ein Stromableiter ist dabei ein Element, welches aus einem stromleitenden Material hergestellt ist. Es dient zur Leitung von Strom zwischen zwei geometrisch von einander getrennten Punkten. Im vorliegenden Fall ist ein Stromableiter mit einem Elektrodenstapel verbunden. Vorzugsweise ist der Stromableiter dabei mit allen gleichartigen Elektroden eines Elektrodenstapels verbunden, d.h. entweder mit den Kathoden oder mit den Anoden. Es ist selbstverständlich, dass ein Stromableiter nicht mit den Kathoden und Anoden eines Elektrodenstapels gleichzeitig verbunden ist, da dies zu einem Kurzschluss führen würde. Jedoch kann ein Stromableiter mit unterschiedlichen Elektroden von unterschiedlichen Elektrodenstapeln verbunden sein, so z.B. bei einer Reihenschaltung der beiden Elektrodenstapel. Wenigstens ein Stromableiter erstreckt sich aus der Umhüllung und kann dabei zum Anschließen der Batteriezellen nach außen dienen. Der Stromableiter kann mit einer oder mehreren Elektroden einstückig ausgebildet sein. Eine Abgrenzung zwischen Stromableiter und Elektrode kann darin gesehen werden, dass der Stromableiter insbesondere nicht mit aktivem Elektrodenmaterial beschichtet ist.

Vorzugsweise kann das Zusatzsiegelmittel während des Aufbringens von Wärme seine Form verändern. Dafür ist das Zusatzsiegelmittel vorzugsweise aus einem schmelzfähigen Werkstoff, insbesondere aus einem Polymerwerkstoff hergestellt. Durch die Formänderung während des Aufbringens von Wärme kann das Zusatzsiegelmittel vorzugsweise in stoffschlüssigem Kontakt mit der Nahtfläche zumindest eines der Umhüllungsteile, insbesondere beider Umhüllungsteile geraten. Dabei kann sich vorzugsweise ein Anschmiegen des Zusatzsiegelmittels an die Kontur der Nahtfläche ergeben. Ferner kann sich auch ein Anschmiegen der Nahtfläche an das Zusatzsiegelmittel ergeben. Hierdurch kann sich eine verbesserte Dichtwirkung der Umhüllung im begrenzten Abschnitt der Nahtfläche ergeben.

Vorzugsweise sind die Nahtflächen unmittelbar an einem der Umhüllungsteile angeordnet. Dabei können die Umhüllungsteile unmittelbar mit einem anderen Bauteil in Anlage geraten und an den unmittelbar an den Umhüllungsteilen angeordneten Nahtflächen miteinander gas- und/oder flüssigkeitsdicht verbunden werden.

Alternativ hierzu kann die Nahtfläche zumindest am begrenzten Abschnitt zumindest teilweise an einem zum Umhüllungsteil separaten Vorsiegelelement angeordnet sein. Das Vorsiegelelement ist zumindest einem der Umhüllungsteile zugeordnet und stellt dann die Nahtfläche zu diesem Umhüllungsteil bereit. Das Vorsiegelelement selbst kann wiederum vorzugsweise dichtend mit dem Umhüllungsteil verbunden werden. Das Vorsiegelelement kann vorzugsweise in Form einer Vorsiegelfolie ausgebildet sein. Das Vorsiegelelement kann jeweils einem einzelnen Umhüllungsteil zugeordnet sein. Ferner kann das Vorsiegelelement auch zugleich zwei Umhüllungsteilen zugeordnet sein. In diesem Falle kann das Vorsiegelelement die Nahtflächen beider Umhüllungsteile zumindest abschnittsweise bereitstellen. Dabei kann das Vorsiegelelement zumindest nach seiner vollständigen Herstellung bzw. Anordnung an den Umhüllungsteilen eine Ausnehmung aufweisen. Durch eine derartige Ausnehmung kann insbesondere ein Stromableiter hindurchgeführt werden. Die Anlagefläche des Vorsiegelelements an dem Stromableiter stellt in einem derartigen Anwendungsfall die Nahtfläche zumindest eines Umhüllungsteils dar. Das separate Vorsiegelelement wird in einem weiteren Verfahrensschritt mit zumindest einem der Umhüllungsteile verbunden, vorzugsweise fest verbunden. Es kann darüber hinaus mit zwei Umhüllungsteilen verbunden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden in dem begrenzten Abschnitt die Nahtflächen zumindest zweier Umhüllungsteile gemeinsam an einem separaten Vorsiegelelement, insbesondere einer Vorsiegelfolie, angeordnet. Dabei wird ein Stromableiter zusammen mit dem Zusatzsiegelmittel von dem Vorsiegelelement zumindest teilweise umschlossen. Anschließend wird der Stromableiter zusammen mit dem Vorsiegelelement in Anlage mit zumindest einem der Umhüllungsteile gebracht. Anschließend wird der Stromableiter zusammen mit dem Zusatzsiegelmittel und dem Vorsiegelelement in Anlage mit dem anderen der Umhüllungsteile gebracht. Das Vorsiegelelement kann, muss aber nicht, einstückig ausgebildet sein. Insbesondere kann das Vorsiegelelement zweistückig ausgebildet sein. Das Vorsiegelelement kann aus einer Vorsiegelfolie hergestellt sein, welches sich wie ein Klebeband um einen Stromableiter herum wickeln lässt. Das Vorsiegelelement kann aber auch aus zwei oder mehreren getrennten Abschnitten einer Vorsiegelfolie hergestellt sein. Dabei kann ein Abschnitt der Vorsiegelfolie zunächst auf einer Seite des Stromableiters, insbesondere auf einer Ableiterbreitseite, angeordnet werden. Anschließend wird ein weiterer Abschnitt der Vorsiegelfolie auf der anderen Seite des Stromableiters, insbesondere der anderen Ableiterbreitseite angebracht. An den Ableiterschmalseiten überlappen die jeweiligen Abschnitte der Vorsiegelfolie den Stromableiter. Dabei können die separaten Vorsiegelfolien miteinander in Anlage geraten und dichtend miteinander verschlossen werden. In einem derartigen Ausführungsbeispiel sind die Nahtflächen, die in diesem Falle durch die dem Stromableiter zugewandten Flächen des Vorsiegelelements gebildet sind, bereits in Anlage mit dem Stromableiter bzw. mit einer dem jeweils anderen Umhüllungsteil zugeordneten Nahtfläche, bevor die Umhüllungsteile selbst in Anlage mit dem Vorsiegelelement sind. Vorzugsweise sind die Nahtflächen und das Zusatzsiegelmittel aus einem ähnlichen Werkstoff, insbesondere aus einem identischem Werkstoff hergestellt. Unter zwei ähnlichen Werkstoffen sind dabei insbesondere derartige Werkstoffkombinationen gemeint, zwischen welchen grundsätzlich eine stoffschlüssige Verbindung ohne den Zusatz von weiteren separaten Klebeoder Verbindungsmitteln möglich ist. Bei der bevorzugten Benutzung von einem identischen Werkstoff für die Nahtflächen und für das Zusatzsiegelmittel, insbesondere auf Polymerbasis, kann die stoffschlüssige Verbindung günstig und zuverlässig hergestellt werden.

Vorzugsweise weist die Nahtfläche am begrenzten Abschnitt eine unebene Kontur auf. Grundsätzlich kann die Nahtfläche zumindest größtenteils in einer Ebene angeordnet sein. Bei Abschnitten der Nahtfläche, welche aus dieser Ebene herausragen, welche also zumindest abschnittsweise eine unebene Kontur aufweisen, können besondere Anforderung an die Qualität der Siegelung gestellt werden. Insbesondere an derartigen unebenen Konturen der Nahtflächen ist es günstig, wenn die elektrochemische Zelle mittels eines oben dargestellten Verfahrens unter Verwendung eines Zusatzsiegelmittels hergestellt wird.

Vorzugsweise wird das Zusatzsiegelmittel zumindest in mittelbare Anlage zu einem Stromableiter, insbesondere zu einer Ableiterschmalseite eines Stromableiters gebracht. Unter Ableiterschmalseite ist dabei eine seitliche Begrenzungsfläche des Stromableiters im Bereich der Ableiterdurchführung gemeint, welche kleiner ist als eine andere Seite des Stromableiters in diesem Bereich. Die andere, breitere Seite des Stromableiters wird als Ableiterbreitseite bezeichnet. Die Nahtfläche ist zumindest größtenteils in einer Ebene angeordnet, welche parallel zur Ableiterbreitseite ausgerichtet ist. Daher kann sich im Bereich der Ableiterschmalseite eine Stufe ergeben, welche durch eine Siegelung vorzugsweise auszugleichen ist. Wenn das Zusatzsiegelmittel zumindest mittelbar in Anlage zu der Ableiterschmalseite ist, kann das Zusatzsiegelmittel diese Stufe ausgleichen und dabei insbesondere ein stetiges Führen der Nahtfläche im Bereich der Ableiterschmalseite begünstigen. Kantige und/oder stufige Ausbildungen der Nahtfläche können folglich verringert oder vermieden werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:

Fig. 1 ausschnittsweise den Siegelbereich im Bereich der

Stromabieiterdurchführung einer elektrochemischen Zelle nach dem

Stand der Technik,

a) in Draufsicht,

b) im Querschnitt;

Fig. 2 ausschnittsweise den Siegelbereich im Bereich der

Stromabieiterdurchführung einer erfindungsgemäß hergestellten elektrochemischen Zelle in einer ersten Ausführungsform,

a) vor der Wärmebehandlung,

b) nach der Wärmebehandlung;

Fig. 3 ausschnittsweise den Siegelbereich im Bereich der

Stromabieiterdurchführung einer erfindungsgemäß hergestellten elektrochemischen Zelle in einer zweiten Ausführungsform nach der Wärmebehandlung;

Fig. 4 zwei auf einer Vorsiegelfolie angeordnete Stromableiter mit

Zusatzsiegelmittel in Draufsicht vor der Wärmebehandlung;

Fig. 5 ein zwischen zwei Vorsiegelfolienabschnitten angeordneter

Stromableiter mit Zusatzsiegelmittel in Seitenansicht vor der

Wärmebehandlung;

Fig. 6 ein zwischen zwei Vorsiegelfolienabschnitten angeordneter

Stromableiter mit Zusatzsiegelmittel in perspektivischer Ansicht vor der Wärmebehandlung; Fig. 7 ein zwischen zwei Vorsiegelfolienabschnitten angeordneter

Stromableiter mit Zusatzsiegelmittel in perspektivischer Ansicht nach der Wärmebehandlung.

Figur 2 zeigt ausschnittsweise einen Nahtabschnitt 4 einer elektrochemischen Zelle 1 während des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Die elektrochemische Zelle 1 weist eine Umhüllung 2 auf, wobei die Umhüllung 2 aus zwei separaten Umhüllungsteilen 3 gebildet ist. Jedes Umhüllungsteil 3 ist ein laminiertes Formteil, welches aus einer mehrschichtigen Verbundfolie mittels eines Tiefziehprozesses hergestellt wurde. An jeweiligen Nahtflächen 5 des Nahtabschnitts 4 liegen die beiden Umhüllungsteile 3 aneinander an.

In einem Bereich der Stromabieiterdurchführung 6, bei dem sich ein Stromableiter 7 durch die Umhüllung 2 von einem Innenraum der elektrochemischen Zelle 1 nach außen erstreckt, ist zwischen den Nahtflächen 5 der beiden Umhüllungsteile 3 ein Stromableiter 7 angeordnet, so dass die Nahtflächen 5 der beiden Umhüllungsteile 3 im Bereich der Stromabieiterdurchführung 6 nicht direkt aneinander anliegen. Der Stromableiter 7 hat einen rechteckigen Querschnitt mit einer Ableiterschmalseite 10 und einer Ableiterbreitseite 11 , wobei die Ableiterschmalseite 10 kleiner ist als die Ableiterbreitseite 11. Die Ableiterschmalseiten 10 und die Ableiterbreitseiten 11 erstrecken sich durch die Umhüllung 2 hindurch. Die Nahtflächen 5 sind jeweils in einer Ebene E angeordnet, wobei im Bereich der Ableiterdurchführung die Nahtfläche 5 aus der Ebene E herausragt. Die Ableiterbreitseite 11 ist parallel zur Ebene E ausgerichtet. Die Ableiterschmalseite 10 ist senkrecht zur Ebene E ausgerichtet. In einem Übergangsabschnitt weist die Nahtfläche 5 eine unebene Kontur auf.

Es ist in Figur 2a) zu erkennen, dass im Bereich der Stromabieiterdurchführung 6 seitlich zum Stromableiter 7 eine definierte Menge von Zusatzsiegelmittel angebracht ist. Diese definierte Menge von Zusatzsiegelmittel 9 wird lediglich in den Bereich der unebenen Kontur der Nahtfläche an die Nahtflächen 5 beider Umhüllungsteile 3 angebracht. Der Bereich der unebenen Kontur stellt den begrenzten Abschnitt im Sinne der vorliegenden Erfindung dar, wobei die Abgrenzung des begrenzten Abschnittes fließend ist und sich nicht exakt anhand geometrischer Fixpunkte der Umhüllungsteile festhalten lässt. Das Anbringen der definierten Menge von Zusatzsiegelmitteln 9 kann während der Herstellung der Umhüllung 2 dann geschehen, wenn die Umhüllungsteile 3 noch nicht miteinander in Anlage sind. Dabei wird zunächst die definierte Menge von Zusatzsiegelmitteln 9 an die Nahtfläche 5 an den begrenzten Abschnitt 8 des einen Umhüllungsteils 3 angebracht. Anschließend wird das andere Umhüllungsteil 3 in Anlage zu dem ersten Umhüllungsteil 3 gebracht, wodurch dann die bereits vorgesehene Menge an Zusatzsiegelmitteln 9 auch mit der Nahtfläche 5 des anderen Umhüllungsteils 3 in Anlage gerät.

Figur 2b) zeigt die Anordnung gemäß Figur 2a), nachdem auf den Nahtabschnitt 4 der elektrochemischen Zelle 1 Wärme aufgebracht wurde. Es ist ein beheizbarer Siegelbalken 14 gezeigt, der eine Kontur aufweist, welche der gewünschten Kontur der Nahtflächen 5 nach der Wärmebehandlung entspricht. Durch das Aufbringen der Wärme schmilzt das Zusatzsiegelmittel 9 zumindest teilweise derart, dass es seine Form verändern kann. Berücksichtigt durch die Form der Siegelbalken 14 schmiegt sich das Zusatzsiegelmittel 9 in den Zwischenraum aus Ableiterschmalseite 10 und Nahtflächen 5 der beiden Umhüllungsteile 3 an. Neben dem gezeigten Siegelbalken 14 ist auf der anderen Seite der elektrochemischen Zelle 1 ein weiterer nicht dargestellter Siegelbalken gezeigt, der ebenfalls der Kontur der Nahtfläche 5 des anderen Unhüllungsteils angepasst ist. Der Siegelbalken 14 ist lediglich ausschnittsweise dargestellt. Der Siegelbalken 14 ist jedoch derart ausgebildet, dass er in Anlage mit dem gesamten Nahtabschnitt 4 eines der Umhüllungsteile 3 in Anlage geraten kann. Ferner werden auch die Umhüllungsteile 3 durch die Wärmeaufbringung elastisch verformbar und schmiegen sich, insbesondere unter Einwirkung der Siegelbalken 14, aneinander und an das Zusatzsiegelmittel 9 und an den Stromableiter 7 an. Ferner wird eine Polymerschicht, welche auf einer Innenseite der mittels Verbundfolie hergestellten Umhüllungsteile 3 angeordnet ist geschmolzen und kann in stoffschlüssigen Kontakt mit dem Zusatzsiegelmittel 9, mit der Ableiterbreitseite 11 des Stromableiters 7 sowie mit einer entsprechenden Schicht auf der Nahtfläche des anderen Unhüllungsteils 3 geraten. Es entsteht die in Figur 2b) gezeigte Anordnung, bei der das Zusatzsiegelmittel 9 den Zwischenraum zwischen Ableiterschmalseite 10 und Umhüllungsteilen 3 vollständig aufnimmt und somit eine dichte Versiegelung herstellt. Dabei ist zu erkennen, dass im Bereich der Stromabieiterdurchführung 6 die Nahtflächen 5 eine stetige Form aufweisen, ohne dass dabei Ecken oder Sprünge in der Kontur der Nahtflächen 5 auftreten. Die Umhüllung 2 weist hierdurch im Bereich der Stromabieiterdurchführung 6 eine zuverlässige Stabilität und Sicherheit gegenüber einer unerwünschten Leckage auf.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist die Nahtfläche 5 stets unmittelbar an dem jeweiligen Umhüllungsteil 3 angeordnet. Alternativ kann die Nahtfläche 5 auch nur abschnittsweise unmittelbar an dem jeweiligen Unhüllungsteil 3 angeordnet sein und abschnittsweise an einem separaten Vorsiegelelement 12 vorgesehen sein, wie nachfolgend bezüglich der Figur 3 näher erläutert wird.

Es ist in Figur 3 zu erkennen, dass die Umhüllungsteile 3 im Bereich der Stromabieiterdurchführung 6 mit dem Stromableiter 7 und dem Zusatzsiegelmittel 9 nicht in unmittelbare Anlage geraten. Vielmehr ist zwischen den Umhüllungsteilen 3 und dem Stromableiter 7 und dem Zusatzsiegelmittel 9 ein separates Vorsiegelelement in Form einer Vorsiegelfolie 12 angeordnet. Die Vorsiegelfolie 12 stellt dabei die Nahtflächen 5 jeweils eines der Umhüllungsteile 3 zumindest im begrenzten Abschnitt 8 und im Bereich der Stromabieiterdurchführung 6 bereit. Die Nahtfläche 5, welche im vorliegenden Fall abschnittsweise an einer Vorsiegelfolie 12 angeordnet ist, ist in unmittelbarer Anlage zum Stromableiter 7 und dem Zusatzsiegelmittel 9. Das Herstellungsverfahren, welches zu einer Anordnung wie in Figur 3b) führen kann, ist in den nachfolgenden Figuren 4 bis 7 näher erläutert. Es ist in Figur 4 ein kontinuierliches Band 13 aus Vorsiegelfolie 12 gezeigt. In vorgegebenen Abständen werden Stromableiter 7 auf das kontinuierliche Band 13 aufgelegt. Anschließend wird mittels einer Düse geschmolzenes, siegelfähiges Polymer als Zusatzsiegelmittel auf das Band 13 aufgebracht. Das Polymer kann faserförmig sein. Das Polymer kann im aufgebrachten Zustand einen runden oder eckigen Querschnitt aufweisen. In einem nächsten Verfahrensschritt, welcher in Figur 5 gezeigt ist, wird ein zweites Band 13 aus Vorsiegelfolie 12 auf die andere Seite des Stromableiter 7 aufgebracht. Die beiden Ableiterbreitseiten 11 sind nun beide mit Vorsiegelfolie 12 zumindest teilweise bedeckt. Die Vorsiegelfolie 12, welche oben auf den Stromableiter 7 aufgelegt wird ist deckungsgleich zu der Vorsiegelfolie 12 welche unten an dem Stromableiter 7 angelegt ist. In einem weiteren Schritt wird das Band 13 aus Vorsiegelfolie 12 seitlich vom Stromableiter 7 und auch seitlich von dem Zusatzsiegelmittel 9 abgeschnitten. In Figur 6 ist der vorgenannte Zustand in perspektivischer Darstellung gezeigt.

Im nächsten Verfahrensschritt wird der Siegelbalken gemäß Figur 7 von außen auf die Vorsiegelfolie 12 aufgebracht. Von außen bedeutet in diesem Fall, dass der Siegelbalken von der Seite an die Vorsiegelfolie herangefahren wird, die dem Stromableiter 7 abgewandt ist. Der Siegelbalken kann weitgehend mit dem bezüglich Figur 2 beschriebenen Siegelbalken 14 übereinstimmen. Da jedoch die zu Versiegelnden Flächen im Bereich der Vorsiegelfolie kleiner sind als die zu Versiegelnden Flächen an der Umhüllung gemäß Figur 2, kann der Siegelbalken nunmehr kleiner ausgebildet sein. Es erfolgt ein Zusammenpressen der Vorsiegelfolie 12, wobei irn Bereich des Stromableiters 7 und der Zusatzsiegelmittel 9 die Vorsiegelfolie 12 jeweils in Anlage zum Stromableiter 7 bzw. des Zusatzsiegelmittels 9 gerät. Außerhalb dieses Bereiches geraten die beiden Vorsiegelfolien 12 unmittelbar miteinander in Anlage.

In einem nächsten Verfahrensschritt kann ein so dargestellter Verbund 15 aus Vorsiegelfolie 12, Zusatzsiegelmittel 9 und Stromableiter 7 in den Bereich der Stromableiterdurchführung 6 zwischen die beiden Umhüllungsteile 3 angelegt werden und mit einer weiteren Versiegelung mit den Umhüllungsteilen 3 fest verbunden werden. Das dazu angewendete Verfahren entspricht weitgehend dem Verfahren, welches bezüglich Figur 2 beschrieben wurde mit der Maßgabe, dass an Stelle des Stromableiters 7 gemäß Figur 2 nunmehr der Verbund 15 in Anlage zu den Unhüllungsteilen 3 gebracht wird. In diesem Verfahrensschritt ist eine Nahtfläche 5^* unmittelbar an den Umhüllungsteilen 3 angeordnet. An einen begrenzten Abschnitt 8^* der Nahtfläche 5* eines der Umhüllungsteile 3 wird eine zweite definierte Menge von Zusatzsiegelmittel 9^* angebracht. Der begrenzte Abschnitt ist dabei ein uneben ausgebildeter Bereich und entsprechend angrenzende Bereiche der Nahtfläche 5*. Während einem Aufbringen von Wärme kann das Zusatzsiegelmittel 9^* zwischen Nahtflächen 5^* und dem Verbund 15 schmelzen und in stoffschlüssige mit dem Verbund 15 und den Umhüllungsteilen 3 geraten. Es ergeben sich auch hier die Vorteile, die bezüglich der Verwendung von Zusatzsiegelmittel bereits beschrieben wurde.

Bezugszeichenliste

1 Elektrochemische Zelle

2 Umhüllung

3 Umhüllungsteil

4 Nahtabschnitt

5 Nahtfläche

6 Stromabieiterdurchführung

7 Stromableiter

8 begrenzter Abschnitt

9 Zusatzsiegelmittel

10 Ableiterschmalseite

11 Ableiterbreitseite

12 Vorsiegelfolie

13 Band

14 Siegelbalken

15 Verbund E Ebene

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle (1 ), wobei die elektrochemische Zelle (1 ) zumindest einen Elektrodenstapel aufweist, der innerhalb einer Umhüllung (2) aufgenommen ist, wobei die

Umhüllung (2) aus zumindest zwei Umhüllungsteilen (3) gebildet ist, wobei die Umhüllungsteile (3) jeweils zumindest eine Nahtfläche (5) aufweisen, an denen die Umhüllungsteile (3) zumindest teilweise miteinander in Anlage bringbar sind, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

- Anbringen einer definierten Menge von Zusatzsiegelmittel (9) zumindest mittelbar auf einen begrenzten Abschnitt (8) der Nahtfläche (5) zumindest eines der Umhüllungsteile (3);

- Anlegen der Nahtfläche (5) eines der Umhüllungsteile (3) an die Nahtfläche (5) eines anderen der Umhüllungsteile (3);

Anschließend Aufbringen von Wärme an die Nahtflächen (5).

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Zusatzsiegelmittel (9) während des Aufbringens von Wärme seine

Form verändert.

3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Nahtflächen (5) unmittelbar an einem der Umhüllungsteile (3) angeordnet sind.

4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Nahtfläche (5) zumindest am begrenzten Abschnitt (8) zumindest teilweise an einem zum Umhüllungsteil (3) separaten Vorsiegelelement (12), insbesondere einer Vorsiegelfolie, angeordnet ist und das separate Vorsiegelelement (12) in einem weiteren Verfahrensschritt mit zumindest einem der Umhüllungsteile (3) verbunden wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Nahtflächen (5) zumindest zweier Umhüllungsteile (3) gemeinsam an einem separaten Vorsiegelelement (12) in dem begrenzten Abschnitt angeordnet sind, wobei ein Stromableiter (7) zusammen mit dem

Zusatzsiegelmittel (9) mit dem Vorsiegelelement (12) fest verbunden wird, insbesondere ringförmig umschlossen wird, und anschließend der

Stromableiter (7) zusammen mit dem Zusatzsiegelmittel (9) und dem Vorsiegelelement (12) in Anlage mit zumindest einem der

Umhüllungsteile (3) gebracht wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Nahtflächen (5) und das Zusatzsiegelmittel (9) aus einem ähnlichen

Werkstoff, insbesondere aus einem identischen Werkstoff hergestellt sind.

7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Nahtfläche (5) am begrenzten Abschnitt (8) eine unebene Kontur aufweist.

8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzsiegelmittel (9) in zumindest mittelbare Anlage zu einem Stromableiter (7), insbesondere zu einer Ableiterschmalseite (10) eines Stromableiters (7) gebracht wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

ein Verbund (15) aus zumindest einem Stromableiter (7), zumindest einer definierten Menge von Zusatzsiegelmittel (9) und zumindest einem Vorsiegelelement (12) in Anlage mit zumindest einem der Umhüllungsteile (3) gebracht wird, wobei an einem begrenzten Abschnitt zwischen Umhüllungsteil (3) und Verbund (15) eine zweite definierte Menge von Zusatzsiegelmittel (9*) angebracht wird.