WO2011012205A1 - Batterieeinzelzelle - Google Patents

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WO2011012205A1
WO2011012205A1 PCT/EP2010/004041 EP2010004041W WO2011012205A1 WO 2011012205 A1 WO2011012205 A1 WO 2011012205A1 EP 2010004041 W EP2010004041 W EP 2010004041W WO 2011012205 A1 WO2011012205 A1 WO 2011012205A1
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WO
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frame
battery cell
single battery
hand
cell according
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/004041
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Schröter
Jens Meintschel
Rainer Kaufmann
Claus-Rupert Hohenthanner
Sören Trantow
Heike Schöne
Jörg Kaiser
Original Assignee
Daimler Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
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    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a battery single cell with a frame and two enclosing the frame cover plates.
  • Batteries are known from the general state of the art which are formed by a stack of bipolar battery individual cells.
  • the battery cells are stacked on top of each other and are typically clamped together so that one battery pole comes to rest on one side of the stack of battery cells, while on the other side of the stack of battery cells the other
  • Battery pole is located.
  • Such battery individual cells are described for example in the earlier German application with the file number DE 10 2007 063 181.4.
  • the individual battery cells are designed as so-called frame flat cells, which have two metallic cladding sheets.
  • the metallic cladding sheets are electrically separated from each other by an insulating frame. They serve on the one hand as the poles of the single battery cell, on the other hand as sauceleitbleche, which derive in the battery resulting waste heat to the outside of the battery single cell.
  • the metallic cladding sheets may, for example, be in communication with a cooling device, which typically consists of a cooling liquid or the air-conditioning coolant of a
  • Air conditioning is actively cooled.
  • the electrochemically active materials are arranged inside the single battery cell, ie between the enveloping plates and surrounded by the electrically insulating frame. These typically consist of a stack of electrodes and a liquid or gel electrolyte. This electrode stack has anode and
  • Cathode foils which are separated from each other with an interposed, electrically insulating separator, alternately stacked one above the other.
  • the edges of the metallic foils are overlaid on one side by the anode foils, on the other side by the cathode foils.
  • These designated in the above application as current lugs areas are then connected together accordingly. This can be done for example by a weld, as described in the above-mentioned document.
  • these areas are electrically connected as connection areas of the electrode stack with the respective cover plate. Again, this can be done by welding according to said application.
  • the single battery cell is then completed and assembled over the frame and the two covers. The battery single cell is sealed tightly against the environment.
  • a corresponding electrolyte is then filled, which forms the chemically active part of the battery single cell together with the stack of electrodes.
  • the anode or cathode foils typically consist of aluminum or copper foils, and the electrolyte used is typically a liquid electrolyte containing lithium ions.
  • the cover plates of such single battery cells which are also referred to as compassionflachzellen are typically executed flat and have at most on one side of a fold, which comes to rest in the region of the side surface of the frame, and which serves to dissipate heat via the Hüllbleche to the cooling device ,
  • This has the disadvantage in the assembly of the battery individual cells that the planar enveloping plates can not or only with difficulty be aligned on the frame without additional device, for example for closing the battery cell by means of a hot pressing process.
  • the hot pressing process takes place in a vacuum or a protective gas atmosphere, this is a particular disadvantage, since a complex positioning can be done only in the hot pressing device via a corresponding positioning aid.
  • the loosely stacked single battery cell can be easily and safely mounted and, for example, by a hot pressing process, sealed.
  • corresponding grooves and / or recesses may be formed in the frame, in which engage corresponding formed regions of the Hüllblechs.
  • These areas could be, for example, bevelled edges or lugs of the cladding, as well as embossed
  • corresponding recesses engage the at least one cladding sheet. This could be done, for example, by suitable elevations on the frame, which engage in punched-out grooves or openings of the respective cladding.
  • the means on the one hand on the frame recesses and on the other hand have corresponding attachments on the at least one cladding. This construction makes it possible to leave the cladding sheets unchanged, in particular in order to obtain a correspondingly clean planar surface of the cladding sheets, which then contacts the battery during stacking of the individual battery cells.
  • Add-on parts are molded onto the cladding plate on the at least one cladding sheet.
  • the attachments can thus be molded, for example, from a thermoplastic material to the corresponding Hüllblech. Since when spraying in a
  • the frame is molded onto one of the Hüllbleche, wherein the other of the Hüllbleche has the means.
  • This structure has comparable advantages as the embodiment just presented, but this time with respect to the frame. Even when the frame is sprayed onto one of the cladding sheets, it can be achieved that the positioning of the cladding sheet in the injection molding machine takes place reliably.
  • the corresponding frame is then molded onto this cladding sheet, for example of a thermoplastic material.
  • the integrated in the frame means for positioning the other enveloping sheet are characterized by the structure of the
  • Injection molding machine also safely and reliably arranged in the desired position.
  • the single battery cell according to the invention is in particular for the production of
  • Fig. 1 is an exploded view of a single battery cell according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 shows the illustration according to FIG. 1 from a different angle
  • Fig. 3 is an exploded view of a single battery cell according to the invention in a second embodiment
  • Fig. 4 is an exploded view of a single battery cell according to the invention in a third embodiment.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a single battery cell 1.
  • This battery single cell 1 is designed in the embodiment shown here as a bipolar battery single cell 1. It consists essentially of a frame 2, which is firmly connected in the embodiment shown here with a first cladding sheet 3, for example, the anode side.
  • the frame 2 can be glued or welded to the Hüllblech 3.
  • the frame 2 is injection-molded directly onto the cladding sheet 3 in an injection molding process.
  • This preferred structure with the molded onto the Hüllblech 3 frame 2 can be closed by a second Hüllblech 4 accordingly.
  • the structure is then completed by one of an electrode stack 5 in per se known construction. This
  • Electrode stack 5 has two connection regions 6, which are each electrically connected to the corresponding cover plate 3, 4.
  • the electrode stack 5 itself is made of anode foils, cathode foils and arranged therebetween
  • a fold 7 in the region of the second Hüllblechs 4, here, for example, the cathode plate can also be seen.
  • This fold 7, which is also present on the anode sheet 3, but can not be seen directly in the illustration of FIG. 1, is designed in such a way that it has the largest possible size
  • Hüllblechs 4 relative to the frame 2 makes it possible to safely position it during assembly without additional aids relative to the frame 2.
  • To facilitate the assembly can be attached to the attachments 8 and / or the
  • Recesses 9 corresponding chamfers are provided, which help the components to move to the final position.
  • the attachments 8 and the recesses 9 ensure the positioning of the second cover plate 4 relative to the frame 2, so creates a structure that only needs to be closed in order to get to the finished single battery cell 1.
  • the attachment parts 8 and recesses 9 used as a means for positioning, a reliable positioning of the same relative to the frame 2 can thus be achieved without additional components and assembly steps for aligning the second cover plate 4.
  • attachment 8 In particular, over a large distance of the Hüllblechs 4 extending attachment 8 has an additional effect.
  • the attachment 8 must not be made over the entire height of the frame 2, as it later over the corresponding
  • Connecting region 6 of the electrode stack 5 comes to rest with the other cladding sheet 3. However, it can fill almost the entire available free height. This has the advantage that corresponding voids inside the
  • Single battery cell 1 can be reduced. In order to ensure a safe wetting of the electrodes of the electrode stack 5 with the required electrolyte, so much electrolyte must be filled into the battery single cell 1, that in addition to the wetting of the electrode films and a filling of the remaining cavities is achieved to prevent electrolyte in the Area of these cavities collects and parts of the electrodes are not wetted.
  • Recesses 9 is achieved, however, that the remaining cavities are largely filled by parts of the frame or attachments 8. That's it
  • FIG. 3 An alternative embodiment of the corresponding means for positioning the second enveloping sheet 4 relative to the frame 3 can be seen.
  • the second cover plate 4 has on three of its side edges centering tongues 10, which consist of folded partial elements of the Hüllblechs 4.
  • centering tongues 10 engage in corresponding Grooves or recesses 11, so that the combination of centering tongues 10 and grooves 11 serves as a means for secure positioning of the second Hüllblechs 4 relative to the frame 2.
  • the frame 2 is made of electrically insulating material here as an independent component.
  • centering tongues 10 of the two enveloping plates 3, 4 each engage in their own grooves 11 in the region of the frame 2. Due to the bipolar design of the battery single cell 1 shown, the individual enveloping plates 3, 4 have different polarities. The corresponding grooves 11 in the frame 2 are therefore spaced from each other by a certain value, so that it can not come to a touch of the centering tongues 10 of the two envelopes 3, 4, which would cause a short circuit of the battery single cell 1.
  • This construction in which both enveloping plates 3, 4 have corresponding means for positioning, in this case centering tongues 10, which correspond to the corresponding grooves 11 in the frame 2, is confronted with a secure positioning of the enveloping plates 3, 4 by loose stacking reached the frame 2. In a subsequent joining step, for example a
  • the frame 2 could have elevations which correspond to corresponding, e.g. punched-out recesses of the one Hüllblechs or in a structure analogous to the third embodiment also engage corresponding recesses in both Hüllblechen accordingly.

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Abstract

Eine Batterieeinzelzelle (1) ist mit einem Rahmen (2) und zwei den Rahmen (2) in Stapelrichtung verschließenden Hüllblechen (3, 4) versehen, wobei im Bereich des Rahmens (2) und im Bereich wenigstens eines der Hüllbleche (4) Mittel (10, 11) zur Positionierung des wenigstens einen Hüllblechs (4) gegenüber dem Rahmen (2) ausgebildet sind.

Description

Batterieeinzelzelle
Die Erfindung betrifft eine Batterieeinzelzelle mit einem Rahmen und zwei den Rahmen verschließenden Hüllblechen.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Batterien bekannt, welche durch einen Stapel von bipolaren Batterieeinzelzellen gebildet sind. Die Batterieeinzelzellen werden dabei aufeinander gestapelt und typischerweise miteinander verspannt, sodass auf der einen Seite des Stapels der Batterieeinzelzellen der eine Batteriepol zu liegen kommt, während auf der anderen Seite des Stapels der Batterieeinzelzellen der andere
Batteriepol liegt. Derartige Batterieeinzelzellen werden beispielsweise in der älteren deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2007 063 181.4 beschrieben. Die Batterieeinzelzellen sind dabei als so genannte Rahmenflachzellen ausgebildet, welche zwei metallische Hüllbleche aufweisen. Die metallischen Hüllbleche sind durch einen isolierenden Rahmen elektrisch voneinander getrennt. Sie dienen einerseits als die Pole der Batterieeinzelzelle, andererseits als Wärmeleitbleche, welche in der Batterie entstehende Abwärme nach außerhalb der Batterieeinzelzelle ableiten. Dort können die metallischen Hüllbleche beispielsweise mit einer Kühleinrichtung in Verbindung stehen, welche typischerweise von einer Kühlflüssigkeit oder dem Klimakühlmittel einer
Klimaanlage aktiv gekühlt wird.
Im Inneren der Batterieeinzelzelle, also zwischen den Hüllblechen und umgeben von dem elektrisch isolierenden Rahmen, sind die elektrochemisch wirksamen Materialien angeordnet. Diese bestehen typischerweise aus einem Stapel von Elektroden und einem flüssigen oder gelartigen Elektrolyt. Dieser Elektrodenstapel weist Anoden- und
Kathodenfolien auf, welche mit einem dazwischen angeordneten, elektrisch isolierenden Separator voneinander getrennt, abwechselnd übereinander gestapelt sind. An den Rändern der metallischen Folien stehen auf der einen Seite die Anodenfolien über, auf der anderen Seite die Kathodenfolien. Diese in der oben genannten Anmeldung als Stromfahnen bezeichneten Bereiche sind dann entsprechend miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise durch eine Schweißung erfolgen, wie es in der oben genannten Schrift beschrieben wird. Außerdem sind diese Bereiche als Anschlussbereiche des Elektrodenstapels mit dem jeweiligen Hüllblech elektrisch verbunden. Auch dies kann gemäß der genannten Anmeldung durch Verschweißen erfolgen. Die Batterieeinzelzelle wird dann über den Rahmen und die beiden Hüllbleche entsprechend komplettiert und fertig montiert. Dabei wird die Batterieeinzelzelle dicht gegenüber der Umgebung verschlossen. In das Innere des Rahmens wird dann ein entsprechender Elektrolyt eingefüllt, welcher zusammen mit dem Stapel der Elektroden den chemisch aktiven Teil der Batterieeinzelzelle bildet. Bei Lithium-Ionen-Batterien bestehen die Anoden- bzw. Kathodenfolien typischerweise aus Aluminium- bzw. Kupferfolien und als Elektrolyt wird typischerweise ein flüssiger Lithium-Ionen enthaltender Elektrolyt eingesetzt.
Die Hüllbleche derartiger Batterieeinzelzellen, welche auch als Rahmenflachzellen bezeichnet werden, sind typischerweise eben ausgeführt und weisen allenfalls auf einer Seite eine Abkantung auf, welche im Bereich der Seitenfläche des Rahmens zu liegen kommt, und welche zur Ableitung von Wärme über die Hüllbleche an die Kühleinrichtung dient. Dies hat bei der Montage der Batterieeinzelzellen den Nachteil, dass die planaren Hüllbleche ohne zusätzliche Vorrichtung nicht oder nur schwer auf dem Rahmen ausgerichtet werden können, beispielsweise zum Verschließen der Batteriezelle mittels eines Heißpressverfahrens. Insbesondere wenn das Heißpressverfahren in einem Vakuum oder einer Schutzgasatmosphäre stattfindet, ist dies ein besonderer Nachteil, da eine aufwändige Positionierung erst im Bereich der Heißpressvorrichtung über eine entsprechende Positionierungshilfe erfolgen kann.
Kommt es bei der Herstellung der Batterieeinzelzellen zu einem Versatz der Teile untereinander, beispielsweise durch überstehende oder zurückstehende Hüllbleche, so führt dies zu enormen Schwierigkeiten beim Verbauen der Batterieeinzelzellen zu der Batterie. So kann beispielsweise die Stapelung der Batterieeinzelzellen entsprechend gestört werden, sodass der Kontakt der Batterieeinzelzellen mit der Kühleinrichtung gestört wird, und dass die elektrische Kontaktierung der Batterieeinzelzellen nicht wie geplant funktioniert. Dies kann bis zu einer Schädigung der einzelnen Batterieeinzelzellen beispielsweise durch mangelnde Kühlung, durch Kurzschluss oder dergleichen führen. Es ist daher die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, eine Batterieeinzelzelle mit einem Rahmen und zwei den Rahmen in Stapelrichtung verschließenden Hüllblechen zu schaffen, welche schnell und einfach montiert werden kann, ohne dass Schädigungen zu befürchten sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von
Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich außerdem aus den Unteransprüchen.
Dadurch, dass erfindungsgemäß im Bereich des Rahmens und im Bereich wenigstens eines der Hüllbleche Mittel zur Positionierung des wenigstens einen Hüllblechs gegenüber dem Rahmen ausgebildet sind, kann auf externe Vorrichtungen zur Positionierungshilfe gänzlich verzichtet werden. Die entsprechenden Mittel sind am Rahmen selbst und an wenigstens einem der Hüllbleche so angeordnet, dass diese beim Aufeinanderlegen die gewünschte Position automatisch korrekt einnehmen. Damit kann erreicht werden, dass die Batterieeinzelzelle bereits in einem lose gestapelten Zustand mit einer
positionsgenauen Anordnung des Rahmens und des wenigstens einen mit den
entsprechenden Mitteln versehenen Hüllblechs vorliegt. Damit kann die lose gestapelte Batterieeinzelzelle einfach und sicher montiert werden und, beispielsweise durch ein Heißpressverfahren, verschlossen werden.
Grundsätzlich sind dabei verschiedene Arten von Mitteln zur Positionierung des wenigstens einen Hüllbleches gegenüber dem Rahmen denkbar. So können
beispielsweise gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung entsprechende Nuten und/oder Ausnehmungen in dem Rahmen ausgebildet sein, in welche korrespondierende umgeformte Bereiche des Hüllblechs eingreifen. Diese Bereiche könnten beispielsweise abgekantete Kanten oder Laschen des Hüllblechs sein, ebenso wie eingeprägte
Vertiefungen oder dergleichen.
Selbstverständlich ist dieser Aufbau auch anders herum denkbar, sodass beispielsweise am Rahmen entsprechende Erhebungen ausgebildet werden, welche in
korrespondierende Ausnehmungen an dem wenigstens einen Hüllblech eingreifen. Dies könnte beispielsweise durch geeignete Erhebungen am Rahmen erfolgen, welche in ausgestanzte Nuten oder Öffnungen des jeweiligen Hüllblechs eingreifen. In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Mittel einerseits am Rahmen ausgebildete Ausnehmungen und andererseits korrespondierende Anbauteile an dem wenigstens einen Hüllblech aufweisen. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Hüllbleche unverändert zu belassen, insbesondere um eine entsprechend saubere plane Oberfläche der Hüllbleche zu erhalten, welche dann beim Stapeln der Batterieeinzelzellen zu der Batterie diese kontaktiert.
In einer besonders günstigen Weiterbildung hiervon ist es vorgesehen, dass die
Anbauteile an dem wenigstens einen Hüllblech an das Hüllblech angespritzt sind. Die Anbauteile können also, beispielsweise aus einem thermoplastischen Material, an das entsprechende Hüllblech angespritzt werden. Da beim Anspritzen in einer
Spritzgussmaschine entsprechende Anschläge für das Hüllblech vorhanden sind, kann somit eine exakte Positionierung der angespritzten Anbauteile an dem Hüllblech erreicht werden. Damit können die Anbauteile ohne weiteren Aufwand und ohne eine weitere Positionierungsvorrichtung punktgenau an dem Hüllblech angebracht werden und können den erfindungsgemäßen Zweck der Mittel zur Positionierung des Hüllblechs gegenüber dem Rahmen erfüllen.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aufbaus ist es ferner vorgesehen, dass der Rahmen an eines der Hüllbleche angespritzt ist, wobei das andere der Hüllbleche die Mittel aufweist. Dieser Aufbau hat vergleichbare Vorteile wie die eben dargestellte Ausführungsform, dieses Mal jedoch hinsichtlich des Rahmens. Auch beim Anspritzen des Rahmens an eines der Hüllbleche kann erreicht werden, dass die Positionierung des Hüllblechs in der Spritzgussmaschine zuverlässig erfolgt. Der entsprechende Rahmen wird dann an dieses Hüllblech angespritzt, beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial. Die in dem Rahmen integrierten Mittel zur Positionierung des anderen Hüllblechs sind dabei durch den Aufbau der
Spritzgussmaschine ebenfalls sicher und zuverlässig in der gewünschten Position angeordnet.
Dieser Aufbau wird nun mit der soeben beschriebenen Ausführungsvariante, nämlich dem als Mittel zur Positionierung an das andere Hüllblech angespritzten Anbauteilen kombiniert, so kann ein sehr einfacher und effizienter Ablauf bei der Herstellung und Montage der Batterieeinzelzelle erreicht werden, da bereits beide Hüllbleche samt Rahmen und geeigneten Mitteln zur Positionierung der Hüllbleche gegenüber dem Rahmen durch das Anspritzen des Rahmen bzw. der Anbauteile hergestellt werden können. Ein solcher Aufbau ermöglicht mit minimalem Aufwand, eine sichere
Positionierung des ersten Hüllblechs gegenüber seinem angespritzten Rahmen und die punktgenaue Anordnung der entsprechenden Mittel zur Positionierung des anderen Hüllblechs. Die so konstruierte Batterieeinzelzelle kann dann sehr einfach und effizient fertig montiert werden, ohne dass ein Überstehen von Hüllblechen zu den eingangs geschilderten Problemen führen kann.
Die erfindungsgemäße Batterieeinzelzelle ist insbesondere zur Herstellung von
Hochleistungsbatterien auf der Basis von Lithium-Ionen-Technologie geeignet.
Grundsätzlich ist ihr Einsatz jedoch auch bei der Herstellung von anderen Batterien denkbar.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Batterieeinzelzelle gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 die Darstellung gemäß Fig. 1 aus einem anderen Blickwinkel;
Fig. 3 eine Explosionsdarstellung einer Batterieeinzelzelle gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform; und
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung einer Batterieeinzelzelle gemäß der Erfindung in einer dritten Ausführungsform.
In Figur 1 ist eine Explosionsdarstellung einer Batterieeinzelzelle 1 zu erkennen. Diese Batterieeinzelzelle 1 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als bipolare Batterieeinzelzelle 1 ausgeführt. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Rahmen 2, welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Hüllblech 3, beispielsweise der Anodenseite, fest verbunden ist. Der Rahmen 2 kann dabei mit dem Hüllblech 3 verklebt oder verschweißt sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Rahmen 2 in einem Spritzgussverfahren direkt an das Hüllblech 3 angespritzt ist. Dieser bevorzugte Aufbau mit dem an das Hüllblech 3 angespritzten Rahmen 2 kann über ein zweites Hüllblech 4 entsprechend verschlossen werden. Der Aufbau wird dann von einem aus einem Elektrodenstapel 5 in an sich bekanntem Aufbau komplettiert. Dieser
Elektrodenstapel 5 weist zwei Anschlussbereiche 6 auf, welche jeweils mit dem entsprechenden Hüllblech 3, 4 elektrisch verbunden werden. Der Elektrodenstapel 5 selbst ist dabei aus Anodenfolien, Kathodenfolien und dazwischen angeordneten
Separatoren analog dem eingangs genannten Stand der Technik aufgebaut.
In der Darstellung der Figur 1 ist außerdem eine Abkantung 7 im Bereich des zweiten Hüllblechs 4, hier beispielsweise des Kathodenblechs, zu erkennen. Diese Abkantung 7, welche am Anodenblech 3 ebenso vorhanden, jedoch in der Darstellung der Figur 1 nicht direkt zu erkennen ist, ist dabei so ausgeführt, dass diese eine möglichst große
Berührungsfläche mit einer Kühleinrichtung ermöglicht, an welcher entstehende Wärme aus der Batterieeinzelzelle 1 über die Hüllbleche 3, 4 entsprechend abgeleitet wird. Die Abkantungen 7 der Hüllbleche 3 und 4 sind dabei so ausgeführt, dass sie in der
Darstellung der Figur 1 auf der unteren Seitenkante des Rahmens 2 so nebeneinander zu liegen kommen, dass sie keinen elektrischen Kontakt zueinander aufweisen. Der Aufbau der Batterieeinzelzelle 1 in bipolarer Bauweise, bei dem das eine Hüllblech 3 den einen Pol der Batterieeinzelzelle bildet und das andere Hüllblech 4 den anderen Pol derselben, würde bei einer solchen Berührung der Abkantungen 7 zu einem Kurzschluss führen.
Außerdem sind in der Darstellung der Figur 1 im Bereich des zweiten Hüllblechs 4 entsprechende Anbauteile 8 zu erkennen. Diese können, ähnlich wie der Rahmen 2 an das erste Hüllblech 3, an das zweite Hüllblech 4 angespritzt sein. Alternativ dazu wäre jedoch auch ein entsprechendes Verkleben oder dergleichen denkbar. In der Darstellung der Figur 2 ist derselbe Aufbau nun aus einem anderen Blickwinkel zu erkennen. Hierbei ist zu sehen, dass zu den Anbauteilen 8 auf dem zweiten Hüllblech 4 korrespondierende Ausnehmungen 9 im Bereich des Rahmens 2 existieren. Diese Ausnehmungen 9 sind dabei exakt so ausgebildet, dass sie die Anbauteile 8 an dem zweiten Hüllblech 4 beim Zusammenfügen der Hüllbleche entsprechend aufnehmen. Dieses Zusammenwirken der Anbauteile 8 und der Ausnehmungen 9 als Mittel zur Positionierung des zweiten
Hüllblechs 4 gegenüber dem Rahmen 2 ermöglicht es, diesen bei der Montage ohne zusätzliche Hilfsmittel sicher gegenüber dem Rahmen 2 zu positionieren. Um das Zusammensetzen zu erleichtern, können an den Anbauteilen 8 und/oder den
Ausnehmungen 9 entsprechende Fasen vorgesehen werden, welche helfen, die Bauteile in die endgültige Position zu bewegen. Nach dem losen Zusammenlegen, bei welchem die Anbauteile 8 und die Ausnehmungen 9 die Positionierung des zweiten Hüllblechs 4 gegenüber dem Rahmen 2 sicherstellen, entsteht also ein Aufbau, welcher lediglich noch verschlossen werden muss, um zur fertigen Batterieeinzelzelle 1 zu gelangen. Durch die als Mittel zur Positionierung genutzten Anbauteile 8 und Ausnehmungen 9 kann somit ohne zusätzliche Bauteile und Montageschritte zur Ausrichtung des zweiten Hüllblechs 4 eine zuverlässige Positionierung desselben gegenüber dem Rahmen 2 erreicht werden.
Insbesondere das über eine große Strecke des Hüllblechs 4 verlaufende Anbauteil 8 weist dabei einen zusätzlichen Effekt auf. Das Anbauteil 8 darf nicht über die gesamte Höhe des Rahmens 2 ausgeführt sein, da es später über dem entsprechenden
Anschlussbereich 6 des Elektrodenstapels 5 mit dem anderen Hüllblech 3 zu liegen kommt. Allerdings kann es annähernd die gesamte zur Verfügung stehende freie Höhe ausfüllen. Dies hat den Vorteil, dass entsprechende Leerräume im Inneren der
Batterieeinzelzelle 1 reduziert werden können. Um nämlich eine sichere Benetzung der Elektroden des Elektrodenstapels 5 mit dem benötigten Elektrolyt sicherzustellen, muss so viel Elektrolyt in die Batterieeinzelzelle 1 eingefüllt werden, dass neben der Benetzung der Elektrodenfolien auch ein Auffüllen der verbleibenden Hohlräume erreicht wird, um zu verhindern, dass Elektrolyt sich im Bereich dieser Hohlräume sammelt und Teile der Elektroden nicht benetzt sind. Durch den hier dargestellten Aufbau des Rahmens 2 und der Anbauteile 8 sowie der Positionierung der mit ihnen korrespondierenden
Ausnehmungen 9 wird jedoch erreicht, dass die verbleibenden Hohlräume weitgehend durch Teile des Rahmens bzw. die Anbauteile 8 ausgefüllt werden. Damit ist das
Leervolumen in diesem in Figur 1 und Figur 2 dargestellten Aufbau der Batterieeinzelzelle 1 deutlich reduziert. Damit kann die Menge an in die Batterieeinzelzelle 1 eingebrachtem Elektrolyt entsprechend reduziert werden, sodass neben der einfachen und effizienten Montage der Batterieeinzelzelle 1 außerdem kostenintensiver Elektrolyt eingespart werden kann.
In der Darstellung der Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform der entsprechenden Mittel zur Positionierung des zweiten Hüllblechs 4 gegenüber dem Rahmen 3 zu erkennen. Ansonsten ist der Aufbau der Figur 3 identisch zu dem der Figur 1 zu verstehen. Das zweite Hüllblech 4 weist an drei seiner Seitenkanten Zentrierzungen 10 auf, welche aus abgekanteten Teilelementen des Hüllblechs 4 bestehen. Bei der Montage des Hüllblechs 4 auf dem Rahmen 2 greifen diese Zentrierzungen 10 in entsprechende Nuten bzw. Ausnehmungen 11 ein, sodass die Kombination aus Zentrierzungen 10 und Nuten 11 als Mittel zur sicheren Positionierung des zweiten Hüllblechs 4 gegenüber dem Rahmen 2 dient.
In der Darstellung der Figur 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufbaus der Batterieeinzelzelle 1 zu erkennen. Anstelle des bisher beschriebenen an das erste Hüllblech 3 angespritzten Rahmens 2, ist der Rahmen 2 aus elektrisch isolierendem Material hier als eigenständiges Bauteil ausgeführt.
Dementsprechend sind geeignete Mittel zur Positionierung der Hüllbleche 3, 4, in diesem Fall in Form von Zentrierzungen 10, an beiden Hüllblechen 3, 4 entsprechend
ausgebildet. Die Zentrierzungen 10 der beiden Hüllbleche 3, 4 greifen dabei jeweils in eigene Nuten 11 im Bereich des Rahmens 2 ein. Aufgrund der bipolaren Ausführung der dargestellten Batterieeinzelzelle 1 weisen die einzelnen Hüllbleche 3, 4 unterschiedliche Polaritäten auf. Die entsprechenden Nuten 11 in dem Rahmen 2 sind also um einen gewissen Wert voneinander zu beabstanden, sodass es nicht zu einem Berühren der Zentrierzungen 10 der beiden Hüllbleche 3, 4 kommen kann, was einen Kurschluss der Batterieeinzelzelle 1 verursachen würde. Auch dieser Aufbau, bei dem beide Hüllbleche 3, 4 über entsprechende Mittel zur Positionierung, in diesem Fall Zentrierzungen 10, welche mit den entsprechenden Nuten 11 im Rahmen 2 korrespondieren, verfügen, wird durch ein loses Stapeln eine sichere Positionierung der Hüllbleche 3, 4 gegenüber dem Rahmen 2 erreicht. In einem anschließenden Fügeschritt, beispielsweise einem
Heißverpressen der Bauteile, kann dann eine sichere und positionsgenaue Montage der Batterieeinzelzelle 1 erreicht werden.
Die beschriebenen Varianten mit den Zentrierzungen 10 und den korrespondierenden Nuten 11 bzw. mit den Anbauteilen 8 und den korrespondierenden Ausnehmungen 9 können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, sodass Aufbauten mit einem der Hüllbleche 3, 4 oder beiden Hüllblechen 3, 4 mit den entsprechenden Mitteln realisiert werden können. Ferner wäre es selbstverständlich denkbar, andere Mittel zu realisieren, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnte der Rahmen 2 Erhebungen aufweisen, welche in korrespondierende, z.B. ausgestanzte Ausnehmungen des einen Hüllblechs oder bei einem Aufbau analog der dritten Ausführungsform auch in entsprechende Ausnehmungen in beiden Hüllblechen entsprechend eingreifen.

Claims

Patentansprüche
1. Batterieeinzelzelle mit einem Rahmen und zwei den Rahmen verschließenden Hüllblechen,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich des Rahmens (2) und im Bereich wenigstens eines der Hüllbleche (3,4) Mittel (8,9;10,11) zur Positionierung des wenigstens einen Hüllblechs (3,4) gegenüber dem Rahmen (2) ausgebildet sind.
2. Batterieeinzelzelle nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Mittel (9,10,11) einstückig mit dem wenigstens einen der Hüllbleche (3,4) einerseits und dem Rahmen (2) andererseits ausgebildet sind.
3. Batterieeinzelzelle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Mittel einerseits am Rahmen (2) ausgebildete Nuten und/oder
Ausnehmungen (9,11) aufweisen und andererseits korrespondierende umgeformte Bereiche (10) an dem wenigstens einen Hüllblech (3,4) aufweisen.
4. Batterieeinzelzelle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Mittel (8,9;10,11) einerseits am Rahmen ausgebildete Erhebungen und andererseits korrespondierende Ausnehmungen an dem wenigstens einen Hüllblech (3,4) aufweisen.
5. Batterieeinzelzelle nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Mittel einerseits am Rahmen (2) ausgebildete Ausnehmungen (9) und andererseits korrespondierende Anbauteile (8) an dem wenigstens einen Hüllblech (3,4) aufweisen.
6. Batterieeinzelzelle nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anbauteile (8) an dem wenigstens einen Hüllblech (3,4) aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet und an dem Hüllblech (3,4) fixiert sind.
7. Batterieeinzelzelle nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anbauteile (8) an dem wenigstens einen Hüllblech (3,4) an das Hüllblech (3,4) angespritzt sind.
8. Batterieeinzelzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rahmen (2) mit seinen Mitteln (9,11) an eines der Hüllbleche (3,4) angespritzt ist, wobei das andere der Hüllbleche (4,3) die korrespondiereden Mittel (8,10) aufweist.
9. Batterieeinzelzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch
ihre Ausführung in Lithium-Ionen-Technologie.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014525132A (ja) * 2011-08-02 2014-09-25 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト 単セルおよび複数の単セルからなる電池

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010050994A1 (de) 2010-11-10 2012-05-10 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung einer Einzelzelle
DE102015202894A1 (de) * 2015-02-18 2016-08-18 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4623599A (en) * 1985-06-27 1986-11-18 Union Carbide Corporation Double-grooved gasket for galvanic cells
US20050147880A1 (en) * 2003-12-26 2005-07-07 Tdk Corporation Electrochemical device
WO2005091401A1 (en) * 2004-03-18 2005-09-29 The Gillette Company Wafer alkaline cell
WO2008100533A2 (en) * 2007-02-12 2008-08-21 Randy Ogg Stacked constructions for electrochemical batteries

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007063181B4 (de) 2007-08-06 2010-12-30 Daimler Ag Einzelzelle für eine Batterie sowie Verfahren zu deren Herstellung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4623599A (en) * 1985-06-27 1986-11-18 Union Carbide Corporation Double-grooved gasket for galvanic cells
US20050147880A1 (en) * 2003-12-26 2005-07-07 Tdk Corporation Electrochemical device
WO2005091401A1 (en) * 2004-03-18 2005-09-29 The Gillette Company Wafer alkaline cell
WO2008100533A2 (en) * 2007-02-12 2008-08-21 Randy Ogg Stacked constructions for electrochemical batteries

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014525132A (ja) * 2011-08-02 2014-09-25 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト 単セルおよび複数の単セルからなる電池

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