WO2011072974A1 - Verfahren zum verbinden von zellableitern und batterieanordnung - Google Patents

Verfahren zum verbinden von zellableitern und batterieanordnung Download PDF

Info

Publication number
WO2011072974A1
WO2011072974A1 PCT/EP2010/067693 EP2010067693W WO2011072974A1 WO 2011072974 A1 WO2011072974 A1 WO 2011072974A1 EP 2010067693 W EP2010067693 W EP 2010067693W WO 2011072974 A1 WO2011072974 A1 WO 2011072974A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
arrester
component
exit point
conductors
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/067693
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Abraham
Nevzat Guener
Hans-Georg Schweiger
Stefan Tillmann
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to CN201080064210.7A priority Critical patent/CN102754244B/zh
Priority to EP10787713A priority patent/EP2514006A1/de
Priority to KR1020127018756A priority patent/KR101835542B1/ko
Priority to US13/516,788 priority patent/US8932745B2/en
Priority to JP2012543565A priority patent/JP5686816B2/ja
Publication of WO2011072974A1 publication Critical patent/WO2011072974A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/562—Terminals characterised by the material
    • 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
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Definitions

  • Ultrasonic welding machine a mostly fixed anvil, a movable sonotrode and a controller for performing the ultrasonic welding process and for controlling the
  • first and second cells are arranged such that the first and the second cell conductors extend along or in the direction of a first axis and are spaced apart from one another.
  • the second axis extends in a horizontal direction or has a horizontal component.
  • Zellableiters subsequently refolded along the lower limit. This allows a further reduction of the height can be achieved.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden von Zellableitern einer ersten und einer zweiten Zelle (1; 5). Dabei wird eine Verbindung (48) des ersten und zweiten Zellableiters (2; 6) mittels einer Verbindungsvorrichtung (10), welche eine erste und eine zweite Komponente (11; 12) umfasst, hergestellt. Zugleich kommt der ersten und der zweiten Komponente jedoch auch die Aufgabe zu, den Zellableiter der ersten bzw. zweiten Zelle vorzubiegen, um so eine besonders geringe Bauhöhe der Zellableiteranordnung zu ermöglichen. Des Weiteren ist ein System (100) aus einer ersten und einer zweiten Zelle (1; 5), welche derart geformte verbundene Zellableiter (2; 6) aufweisen, von der Erfindung umfasst.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM VERBINDEN VON ZELLABLEITERN UND BATTERIEANORDNUNG
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden von Zellableitern gemäß dem Anspruch 1 sowie ein System mit einer ersten und einer zweiten Zelle, welche über einen ersten und einen zweiten Zellableiter miteinander verbunden sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Um die Leistung von Batterien zu erhöhen, werden verschiedene Batteriezellen oder andere Zellen wie beispielsweise
Brennstoffzellen miteinander in Reihe oder Serie geschaltet. Hierzu weisen die als Batterie, Batteriezellen,
Brennstoffzellen oder Ähnliches ausgeführten Zellen einen Zellableiter auf, welcher an die Außenseite der Zelle geführt wird und zum Verbinden mit einer weiteren Zelle dient. Die Zellableiter sind oftmals Folienableiter, welche
beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium oder einer Legierung daraus bestehen und eine Dicke bis zu lern aufweisen.
Um die Zellableiter miteinander zu verbinden, wird häufig eine Stoffschlüssige Verbindung vorgeschlagen. Hierbei werden die Zellableiter einer ersten und einer benachbarten zweiten Zelle mittels eines Ultraschallschweißgerätes miteinander stoffschlüssig verbunden. Dabei weist das
Ultraschallschweißgerät einen zumeist fest stehenden Amboss, eine bewegliche Sonotrode und eine Steuerung zur Durchführung des Ultraschallschweißprozesses und zur Steuerung der
Bewegung der Sonotrode auf.
Aufgrund der Geometrie der Ultraschallschweißvorrichtung bzw. im Allgemeinen der Verbindungsvorrichtung müssen entweder die Zellableiter sehr weit aus den Zellen herausstehen, oder es erhöht sich die Bauhöhe des Systems aus einer ersten und einer zweiten Zelle, da der Amboss zwischen die erste und zweite Zelle und einen einfach abgewinkelten Zellableiter geschoben wird und erst anschließend die Sonotrode auf den Amboss verfahren wird, um den ersten und zweiten Zellableiter miteinander zu verbinden. Problematisch bei der oben aufgeführten ersten Lösung, bei welcher der Amboss nicht zwischen der Zelle und dem
Zellableiter positioniert wird, ist das überschüssige
Material des Zellabieiters, welches weiter bearbeitet werden muss, um eine produkttaugliche Bauhöhe zu erreichen. Selbiges gilt für die zweitgenannte Lösung, bei welcher der Amboss zwischen die Zelle und den Zellableiter geschoben wird.
Die Bauhöhe bei derartigen Systemen aus mindestens einer ersten und einer zweiten Zelle ist von entscheidender Be- deutung, um unter anderem die Leistungsdichte der Batterie erhöhen zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und eine geringere Bauhöhe eines Systems aus einer ersten und einer zweiten Zelle mit jeweils einem Zellableiter
ermöglicht. Ebenso ist es Aufgabe der Erfindung, ein System zu schaffen, welches sich durch die geringe Bauhöhe
auszeichnet .
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein System nach den Merkmalen des Anspruchs 10. Das vorzugsweise mit dem Verfahren hergestellte System aus einer ersten Zelle mit einem an einem Austrittspunkt austretenden ersten Zellableiter und einer zweiten Zelle mit einem an einem Austrittspunkt austretenden zweiten Zellableiter, wobei der erste als auch der zweite Zellableiter entlang einem jeweiligen Endabschnitt, welcher durch eine obere und eine untere Grenze definiert ist, miteinander verbunden sind und sich der Endabschnitt jeweils an einem dem Austrittspunkt abgewandten Bereich des jeweiligen Zellab- leiters befindet, wobei die untere Grenze dem Austrittspunkt näher ist als die obere Grenze, kann durch mindestens zwei¬ fache Abwinklung des ersten und zweiten Zellableiters eine geringere Bauhöhe erreichen bzw. erreicht diese. Hierbei befindet sich die Abwinklung zum einen im Bereich des
Austrittspunktes und zum anderen im Bereich der unteren Grenze des Endabschnitts.
Hierzu werden zunächst die erste und zweite Zelle derart angeordnet, dass sich der erste und der zweite Zellableiter entlang oder in Richtung einer ersten Achse erstrecken und voneinander beabstandet sind.
Anschließend wird eine erste Komponente einer Verbindungs- Vorrichtung in Richtung einer zweiten Achse, welche
vorzugsweise zur ersten Achse senkrecht ist, an den ersten Zellableiter angelegt. Des Weiteren wird eine zweite
Komponente der Verbindungsvorrichtung an den zweiten
Zellableiter angelegt, so dass der erste und zweite
Zellableiter entlang der zweiten Achse betrachtet zwischen der ersten und zweiten Komponente positioniert sind. Hierbei kann das Anlegen auch derart geschehen, das die erste und zweite Zelle in eine Verbindungsvorrichtung verfahren wird. Anschließend wird der erste Zellableiter mittels der ersten Komponente in Richtung des zweiten Zellableiters gedrückt. Das heißt, dass die erste Komponente der
Verbindungsvorrichtung nicht nur für das spätere Herstellen der Verbindung zuständig ist, sondern auch eine formgebende Aufgabe zum Positionieren des ersten Zellableiters hat.
Zusätzlich zum Drücken der ersten Komponente wird der zweite Zellableiter in Richtung des ersten Zellableiters mittels Bewegung der zweiten Komponente entgegen der
Bewegungsrichtung der ersten Komponente und/oder mittels Bewegung der ersten und zweiten Zelle in Richtung der zweiten Komponente gedrückt. Beim Bewegen der ersten und zweiten
Zelle in Richtung der zweiten Komponente wird der teilweise zwischen der zweiten Komponente und der zweiten Zelle eingeklemmte, aus der Zelle herausstehende Bestandteil des Zellabieiters ebenfalls gedrückt. Das aktive Drücken mittels der zweiten Komponente und das Bewegen der ersten und zweiten Zelle (oder auch passives Drücken) in Richtung der zweiten Komponente können zeitgleich stattfinden.
Die erste und zweite Komponente bewegen sich nunmehr
aufeinander zu und fahren dabei die ersten und zweiten
Zellableiter aneinander, wobei es hierbei zu einer Abwinklung des ersten und zweiten Zellableiters jeweils im Bereich des Austrittspunkts kommt. Unter dieser Abwinklung kann hierbei auch eine leicht gekrümmte Abwinklung sondern auch eine Richtungsänderung des Zellableiters im Verhältnis zu dem in der Zelle angeordneten Teil des Zellableiters verstanden werden .
Die Abwinklung kommt dadurch zustande, dass der Zellableiter zwischen der jeweiligen Zelle und der jeweiligen drückenden Komponente eingeklemmt wird, im Austrittspunkt als Hebelpunkt gehalten ist und daher in eine Rotationsbewegung gezwungen wird. Von daher ist darauf zu achten, dass sich die erste und zweite Komponente bzw. die erste und zweite Zelle nicht so schnell bewegen, dass es zu einem Abriss des ersten bzw.
zweiten Zellableiters im Bereich des Austrittspunkts kommt. Dies kann vorteilhafterweise dadurch vermieden werden, dass ein flächiger Zellableiter verwendet wird. Nachdem die erste und zweite Komponente den ersten und zweiten Zellableiter aufeinander zugefahren haben, kommt es zu einem
Aufeinanderdrücken der Endabschnitte zwischen der ersten und zweiten Komponente. Hierbei kommt es vorzugsweise zu einer flächigen Verbindung der Endabschnitte des ersten und zweiten Zellableiters im Abschnitt zwischen der oberen und der unteren Grenze. Die Verbindung ist vorteilhafterweise eine stoffschlüssige Verbindung, wobei die Endabschnitte zwischen der ersten und zweiten Komponente mit einer Energie
(Wärmeenergie, Reibungsenergie) beaufschlagt werden, was letztendlich zur Verbindung bzw. stoffschlüssigen Verbindung führt . Aufgrund der Geometrie der Endabschnitte und der ersten und zweiten Komponente kommt es kurz vor oder während der
Verbindung auch im Bereich der jeweiligen unteren Grenze zu einer weiteren Abwinklung. Somit weist das aus der ersten und zweiten Zelle und dem Zellableiter bestehende System sowohl am ersten als auch am zweiten Zellableiter jeweils eine Abwinklung im Bereich des Austrittspunkts als auch eine Abwinklung im Bereich der unteren Grenze auf. Wie in den vorhergehenden Abschnitten ausgeführt, dient die Verbindungsvorrichtung, insbesondere die erste und zweite Komponente, zum einen zum Positionieren des ersten und zweiten Zellableiters , d. h. zum Aufeinanderzuführen der Zellableiter, und gleichzeitig zur Herstellung der
Verbindung. Dies wird unter anderem dadurch bewirkt, dass die erste Komponente beweglich ausgeführt ist und entweder die zweite Komponente entweder ebenfalls beweglich ausgeführt ist und/oder die erste und zweite Zelle in Richtung der zweiten Komponente bewegbar sind.
Dies sei an einem Beispiel verdeutlicht. Die erste Komponente bewegt sich mit einer Geschwindigkeit Vi in der y-Richtung. Nun kann sich zum einen die zweite Komponente mit der
Geschwindigkeit Vi in der negativen y-Richtung bewegen oder zum anderen können die erste und zweite Zelle mit einer Geschwindigkeit von 0,5 x Vi ebenfalls in der y-Richtung bewegt werden. Dies würde zu einer Relativgeschwindigkeit zwischen den Zellen und der ersten Komponente von 0,5 Vi in y-Richtung und der zweiten Komponente von 0,5 Vx in negativer y-Richtung führen. Da die erste und die zweite Achse in verschiedenen Richtungen verlaufen, werden die erste und die zweite Komponente mit einer in Richtung der Zellableiter betrachtet seitlichen Komponente auf die Zellableiter zugeführt und so lange aufeinander verfahren und anschließend gedrückt, bis es zu einer Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Zellableiter kommt. Somit ist es nicht länger notwendig, den Amboss zwischen Batterie und Zellabieiter zu positionieren. Der ersten und zweiten Zelle kommt jedoch ebenfalls eine Funktion zu, da diese den Zellableiter festhalten und somit den Hebelpunkt bzw. Rotationspunkt zum Abwinkein des Zellableiters im
Bereich des Austrittspunkts definieren.
Mit dem vorgenanten Verfahren ist es möglich, besonders flache Systeme aus einer und zweiten Zelle mit jeweils einem ersten und zweiten Zellableiter herzustellen, wobei der erste und zweite Zellableiter jeweils zwei Abwinklungen aufweisen.
Weitere Ausführungsformen sind in den untergeordneten Ansprüchen ausgeführt. In einer ersten Ausführungsform verläuft die zweite Achse in einer horizontalen Richtung bzw. weist eine horizontale Komponente auf. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die Batterien auf dem Boden platziert werden können und beispielsweise mit einem Förderband verfahren werden können oder sich die erste und zweite Komponente vorzugsweise parallel zum Horizont aufeinander zu bewegen.
In einer weiteren Ausführungsform ist, wie bereits erwähnt, die Verbindung eine Stoffschlüssige Verbindung. Die
Stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch
Aufschmelzen der Zellableiter oder durch mechanische Reibung der Zellableiter hergestellt werden. Ein Verfahren, bei welchem der erste und der zweite Zellableiter mittels mechanischer Reibung verbunden werden, ist das
Ultraschallschweißen. Hierbei ist die Verbindungsvorrichtung eine Ultraschallschweißvorrichtung, wobei die erste
Komponente eine Sonotrode und die zweite Komponente einen Amboss umfasst, zwischen welchen der gesamte Endabschnitt des jeweiligen ersten und zweiten Zellableiters positioniert werden kann. Dabei bildet die untere Grenze beispielsweise den unteren Rand der ersten oder zweiten Komponente.
In einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Verbinden des ersten und zweiten Zellableiters zwischen diesen eine Biegehilfe positioniert. Die Biegehilfe dient einer
verbesserten Abwinklung im Bereich des Austrittspunkts und einer Vorformung der Abwinklung im Bereich der Endabschnitte vor dem eigentlichen Verbinden der Abschnitte miteinander. Hierdurch wird zum einen die geometrische Form der
Abwinklungen vorbestimmt, so dass beim anschließenden
Verbinden die zwei Endabschnitte bereits parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Biegehilfe kann beispielsweise balkenförmig oder T-förmig ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform werden die miteinander verbundenen Endabschnitte des ersten und zweiten
Zellableiters nachträglich nochmals entlang der unteren Grenze umgefaltet. Hierdurch kann eine weitere Reduktion der Bauhöhe erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform werden die ersten und zweiten Zellableiter zudem noch mit einem Deckel abgedeckt, welchem zum einen eine schützende Funktion und zum anderen eine zusätzlich die Bauhöhe reduzierende Aufgabe zukommen kann .
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungs¬ beispiels genauer erläutert werden. Es zeigen:
Fign. la—i einen schematischen beispielhaften
Verfahrensablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 eine Ausführungsform eines Systems mit mehr als zwei Zellen.
In der Fig. la ist eine erste Zelle 1, welche eine Batteriezelle ist, mit einem als metallischer Folienableiter aus- gebildeter Zellableiter 2 gezeigt. Der Zellableiter 2 tritt am Austrittspunkt 3 aus der ersten Zelle 1. Am in x-Richtung betrachtet oberen Ende des Zellableiters 2 befindet sich der Endabschnitt 4, welcher durch die obere Grenze 40 und die untere Grenze 41 definiert ist. Dabei ist die untere Grenze 41 dem Austrittspunkt 3 näher. Analog zur ersten Zelle 1 ist eine zweite Zelle 5 gezeigt, welche ebenfalls eine
Batteriezelle ist. Diese umfasst ebenfalls einen zweiten Zellableiter 6, welcher an einem Austrittspunkt 7 aus der zweiten Zelle 5 tritt. Der Endabschnitt 8 weist eine zum Endabschnitt 4 symmetrische obere Grenze 80 und untere Grenze 81 auf. Als Batterien können beispielsweise Flachzellen in Alu-Verbundfolien (Pouche Zellen) mit Flachableitern (TABS) aus Aluminium und optional vernickelten Kupfer verwendet werden. Allgemein können Batterien wie Lithium Ionen, NiCd, NiMH, Blei, Nickel/Zink, Zink/Luft, Lithium/Luft, Aluminium Batterien, jedoch auch Supercaps und Brennstoffzellen verwendet werden.
Der erste Zellableiter 2 und der zweite Zellableiter 6 erstrecken sich entlang einer ersten Achse, welche parallel zur x-Achse ist. Zudem sind sie entlang einer zweiten Achse, welche durch die y-Achse definiert ist, voneinander
beabstandet.
Auf der linken Seite des ersten Zellableiters 2 ist eine erste Komponente 11 einer Verbindungsvorrichtung 10
angeordnet. Analog hierzu befindet sich auf der rechten Seite des zweiten Zellableiters 6 eine zweite Komponente 12 der Verbindungsvorrichtung. Sowohl die erste Komponente 11 als auch die zweite Komponente 12 können entlang der zweiten in der y-Richtung liegenden Achse aufeinander zu bewegt werden. Die Bewegung wird dabei durch die Steuerung 13, welche über eine Mikroprozessorsteuerung verfügt, geregelt.
Bei der dargestellten Verbindungsvorrichtung handelt es sich um eine Ultraschallschweißvorrichtung. Dabei umfasst die erste Komponente 11 eine Sonotrode 110, welche sich in x- Richtung betrachtet am unteren Rand der ersten Komponente 11 befindet. Auf der in x-Richtung betrachtet selben Höhe befindet sich ein Amboss 120, welcher der zweiten Komponente 12 zugeordnet ist. Es ist zu erkennen, dass die Sonotrode 110 und der Amboss 120 weit unterhalb der unteren Grenze 41 bzw. 81 des
Endabschnitts des jeweiligen Zellableiters 2 bzw. 6
positioniert sind. Erst durch das in den nachfolgenden
Figuren dargestellte Drücken kommen die Endbereiche 4 bzw. 8 in den Bereich der Sonotrode 110 bzw. des Ambosses 120 und werden nach abschließender Vorformung miteinander verbunden. In der Fig. lb ist zwischen dem ersten Zellableiter 2 und dem zweiten Zellableiter 6 eine Positionierhilfe 9 eingebracht worden. Diese ist T-förmig ausgeführt, wobei die Balken 90 bzw. 90' auf der Oberseite der ersten Zelle 1 bzw. zweiten Zelle 5 aufliegen und ein Mittelbalken 91 sich in x-Richtung erstreckt. Des Weiteren ist deutlich zu erkennen, dass die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12 näher an den ersten bzw. zweiten Zellableiter verfahren worden sind und diese nun jeweils berühren. Anschließend werden die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12 in y-Richtung betrachtet näher aufeinander zu gefahren. Dies ist in Fig. lc dargestellt. Durch das Verfahren der ersten Komponente 11 in der y-Richtung und das Verfahren der zweiten Komponente 12 in der negativen y- Richtung werden der erste Zellableiter 2 bzw. der zweite Zellableiter 6 im Bereich des jeweiligen Austrittspunkts abgewinkelt. Die Abwinklung ist für den ersten Zellableiter 2 mit dem Bezugszeichen 30, für den zweiten Zellableiter 6 mit dem Bezugszeichen 70 versehen.
Es kommt zur Abwinklung, da der untere Rand der ersten bzw. zweiten Komponente ohne Hub in x-Richtung entlang der y- Richtung verfahren wird und der Zellableiter 2 bzw. 6 lediglich durch Abwinklung im Bereich des Austrittspunkt seine Form zwischen dem Endabschnitt und dem Austrittspunkt beibehalten kann. Die Formgebung der Abwinklung wird durch die Biegehilfe 9 unterstützt. Die Biegehilfe 9 dient dabei insbesondere einer gewünschten geometrischen Form der gekrümmten Abwinklung 30 bzw . 70.
Anschließend an die in der Fig. lc dargestellte Situation werden die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12 aufeinander zu verfahren, bis die Endabschnitte 4 und 8 am Mittelbalken 91 der Biegehilfe 9 anliegen. Dies ist in Fig. ld gezeigt. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass die
Endabschnitte 4 bzw. 8 nicht derart fest an die Biegehilfe 9 verfahren werden, dass die Biegehilfe 9 nicht mehr entfernt werden kann. In der Fig. le ist der Zeitpunkt dargestellt, an dem die
Biegehilfe 9 -beispielsweise durch Herausziehen senkrecht zur Ebene der Figur- entfernt wurde. Es ist deutlich zu erkennen, dass an der unteren Grenze des Endabschnitts 4 bzw. 8 eine weitere Abwinklung 42 bzw. 82, zusätzlich zur Abwinklung 30 bzw. 70 vorhanden ist.
Anschließend werden die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12 noch näher zueinander verfahren, bis die beiden jeweiligen Endabschnitte des ersten und zweiten Zellableiters aufeinander aufliegen. Sobald diese aufeinander aufliegen, wird die Sonotrode 110 mit Energie beaufschlagt, und es kommt aufgrund mechanischer Reibung zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Zellableiter .
Dieser Verfahrensschritt ist anhand der Fig. lf verdeutlicht.
Das mittels des vorbeschriebenen Verfahrens hergestellte System 100 ist in der Fig. lg gezeigt. Das System 100 umfasst die erste Zelle 1 und die zweite Zelle 5 sowie den ersten Zellableiter 2 und den zweiten Zellableiter 6, wobei der erste Zellableiter 2 eine erste Abwinklung 30 und eine zweite Abwinklung 42 aufweist. Der zweite Zellableiter 6 weist eine erste Abwinklung 70 und eine zweite Abwinklung 82 auf. Die Endabschnitte 4 und 8, welche in den Fign. la—e sichtbar waren, sind zu einer gemeinsamen Verbindung 48 verbunden worden .
Um eine weitere Reduktion der Bauhöhe zu erreichen, kann, wie in der Fig. lh dargestellt, die Verbindung 48 durch eine weitere Umfaltung 49 abgeknickt werden. Die Umfaltung49 ist hierbei eine Rotationsbewegung im Uhrzeigersinn von der x- Achse in Richtung der y-Achse angedeutet. Eine weitere Alternative zur Reduktion der Bauhöhe kann durch einen Deckel 101 erfolgen, welcher auf die Verbindung 48 drückt und somit die gesamte zwischen den Austrittspunkten liegende Konstruktion des ersten und zweiten Zellableiters 2 bzw. 6 weiter nach unten drückt. Selbstverständlich sind die Merkmale aus den Fign. lh und Ii miteinander kombinierbar, d. h., es kann zunächst eine Umfaltung 49 vorgenommen werden und erst anschließend die miteinander verbundenen
Zellableiter mit einem Deckel 101 abgedeckt werden. Mittels des in den Fign. la—i beschriebenen Verfahrens ist es also möglich, besonders flache miteinander verbundene
Folienableiter bzw. Zellableiter herzustellen.
Anhand der Fig. 2 soll verdeutlicht werden, dass das
Verfahren auch geeignet ist, um mehr als nur eine erste und eine zweite Zelle, welche ein System 100 bilden, miteinander zu verbinden. So sind zum System 100 ein linker und ein rechter Nachbar 100' bzw. 100'' eingezeichnet, wobei das System 100' und das System 100'' nicht vollständig
eingezeichnet sind. Das System 100' ist nicht vollständig dargestellt und es wird lediglich dessen zweite Zelle mit dem zweiten Zellableiter 6' gezeigt, welcher gegen den
Uhrzeigersinn abgewinkelt würde und mit der nicht
dargestellten ersten Zelle des Systems 100' verbunden würde, wenn ein wie in den Fign. la—i beschriebenes Verfahren zur
Geltung käme. Analog hierzu würde der erste Zellableiter 2'' der ersten Zelle 1' ' des Systems 100' ' im Uhrzeigersinn abgewinkelt werden. Eine Verbindung zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 5 ' würde über einen vom ersten
Zellableiter 2 bzw. zweiten Zellableiter 6' getrennt
ausgebildeten Zellableiter, welcher in der Zeichenebene hinter den dargestellten Zellableitern 2 bzw. 6' liegen würde, vorgenommen. Selbiges gilt für die Verbindung zwischen der zweiten Zelle 5 und der ersten Zelle 1 " .
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und des
erfindungsgemäßen System bzw. deren Varianten können die Zellen sowohl seriell als auch parallel miteinander
verschaltet werden, je nachdem, welche Pole der einzelnen Zellen miteinander verbunden werden. Bei einem System, welches mehr als zwei Zellen aufweist, können Blöcke von jeweils parallel miteinander verschalteten Zellen miteinander seriell verbunden werden. Hierdurch kann gemäß den
Rechenregeln für Spannungsquellen eine gewünschte Kapazität oder Spannung eingestellt werden.
Die Anzahl der in einem System seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Zellen kann zwischen zwei und hundert bzw. tausender Zellen betragen. Ein System mit beispielsweise mehreren tausend parallel verschalteter Zellen ist unter anderem für den stationären Gebrauch relevant.
Bezugszeichenliste
1, 1 ' ' erste Zelle
2, 2 ' ' erster Zellableiter 3 Austrittspunkt
4 Endabschnitt
5, 5 ' zweite Zelle
6, 6' zweiter Zellableiter
7 Austrittspunkt
8 Endabschnitt
9 Biegehilfe
10 VerbindungsVorrichtung 11 erste Komponente 12 zweite Komponente 13 Steuerung
30, 70, 42, 82 Abwinklung
40, 80 obere Grenze
41, 81 untere Grenze
90, 90', 91 Balken
100, 100', 100' System
110 Sonotrode
120 Amboss

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbinden von Zellableitern mit einer ersten einen an einem Austrittspunkt (3) austretenden ersten
Zellableiter (2) umfassenden Zelle (1) und einer zweiten einen an einem Austrittspunkt (7) austretenden zweiten
Zellableiter (6) umfassenden Zelle (5), wobei der erste und zweite Zellableiter jeweils einen eine obere (40; 80) und eine untere (41; 81) Grenze aufweisenden Endabschnitt (4; 8) aufweisen, welcher sich jeweils an einem dem Austrittspunkt abgewandten Bereich des jeweiligen Zellableiters befindet, und die untere Grenze (41; 81) dem Austrittspunkt näher ist als die obere Grenze (40; 80)
und das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Anordnung der ersten und zweiten Zelle derart, dass sich der erste und der zweite Zellableiter in Richtung einer ersten Achse (x) erstrecken und voneinander beabstandet sind; b) Anlegen einer in Richtung einer zweiten Achse (y) bewegbaren ersten Komponente (11) einer
Verbindungsvorrichtung (10) an den ersten Zellableiter (2) , und
Anlegen einer zweiten Komponente (12) der Verbindungsvorrichtung an den zweiten Zellableiter (6), so dass der erste und zweite Zellableiter entlang der zweiten Achse betrachtet zwischen der ersten und zweiten Komponente positioniert ist; c) Drücken des ersten Zellableiters (2) in Richtung des zweiten Zellableiters (6) mittels der ersten
Komponente (11), und zusätzliches
Drücken des zweiten Zellableiters (6) in Richtung des ersten Zellableiters (2) mittels Bewegung der zweiten Komponente (12) oder Bewegung der ersten und zweiten Zelle in Richtung der zweiten Komponente, wobei der erste und zweite Zellableiter im Bereich des
Austrittspunkts (3; 7) abgewinkelt werden; d) Herstellen einer Verbindung (48) durch
Aufeinanderdrücken der Endabschnitte (4; 8) mittels der ersten und zweiten Komponente (11; 12) unter
Beaufschlagung der Endabschnitte mit Energie, wobei bei der Verbindung der Endabschnitte eine Abwinkelung (42; 82) des ersten und zweiten Zellableiters im Bereich der jeweiligen unteren Grenze (41; 81) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Achse (y) eine horizontale Komponente aufweist, und vorzugsweise horizontal ausgerichtet ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (48) eine Stoffschlüssige Verbindung ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (10) eine Ultraschallschweißvorrichtung ist und die erste Komponente (11) eine Sonotrode (110) und die zweite Komponente (12) einen Amboss (120) umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verbinden des ersten und zweiten Zellableiters zwischen diesen eine Biegehilfe (9)
positioniert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegehilfe balkenförmig (90; 90') oder T-förmig (91) ausgebildet ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden der Endabschnitte des ersten und zweiten Zellableiters diese entlang der unteren Grenze umgefaltet (49) werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der miteinander verbundene erste und zweite Zellableiter (2; 6) mit einem Deckel (101) abgedeckt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Zelle jeweils eine Batteriezelle oder eine Batterie ist und/oder der erste und zweite Zellableiter ein vorzugsweise metallischer
Folienableiter ist.
10. System (100) aus einer ersten Zelle (1) mit einem an einem Austrittspunkt (3) austretenden ersten Zellableiter (2) und einer zweiten Zelle (5) mit einem an einem Austrittspunkt (7) austretenden zweiten Zellableiter (6), wobei der erste und zweite Zellableiter entlang einem jeweiligen Endabschnitt (4; 8) mit einer oberen und einer unteren Grenze miteinander verbunden sind (48) und sich der Endabschnitt jeweils an einem dem Austrittspunkt abgewandten Bereich des jeweiligen Zellableiters befindet und die untere Grenze dem
Austrittspunkt näher ist als die obere Grenze
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der erste und der zweite Zellableiter (2; 6) im Bereich des Austrittspunkts (3; 7) und im Bereich der unteren Grenze des Endabschnitts (41; 81) jeweils eine Abwinklung (30; 70; 42; 82) aufweisen.
PCT/EP2010/067693 2009-12-18 2010-11-17 Verfahren zum verbinden von zellableitern und batterieanordnung WO2011072974A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201080064210.7A CN102754244B (zh) 2009-12-18 2010-11-17 连接电池引出导体的方法和电池组装置
EP10787713A EP2514006A1 (de) 2009-12-18 2010-11-17 Verfahren zum verbinden von zellableitern und batterieanordnung
KR1020127018756A KR101835542B1 (ko) 2009-12-18 2010-11-17 셀 인출 도체들 및 배터리 어레인지먼트를 접속하기 위한 방법
US13/516,788 US8932745B2 (en) 2009-12-18 2010-11-17 Method for connecting cell outgoing conductors and battery arrangement
JP2012543565A JP5686816B2 (ja) 2009-12-18 2010-11-17 複数のセルの構造高さが低減されたシステムの製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009058883.3 2009-12-18
DE102009058883.3A DE102009058883B4 (de) 2009-12-18 2009-12-18 Verfahren zum Verbinden von Zellableitern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011072974A1 true WO2011072974A1 (de) 2011-06-23

Family

ID=43530432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/067693 WO2011072974A1 (de) 2009-12-18 2010-11-17 Verfahren zum verbinden von zellableitern und batterieanordnung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8932745B2 (de)
EP (1) EP2514006A1 (de)
JP (1) JP5686816B2 (de)
KR (1) KR101835542B1 (de)
CN (1) CN102754244B (de)
DE (1) DE102009058883B4 (de)
WO (1) WO2011072974A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011121488A1 (de) 2011-12-16 2013-06-20 Audi Ag Batterie für ein Kraftfahrzeug

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014015237A1 (de) * 2014-10-16 2016-04-21 Daimler Ag Batterie und Verfahren zur Herstellung einer solchen Batterie
JP6789858B2 (ja) * 2017-03-13 2020-11-25 株式会社エンビジョンＡｅｓｃエナジーデバイス 組電池の製造方法及び製造装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001325945A (ja) 2000-03-06 2001-11-22 Mitsubishi Chemicals Corp 電池及びその製造方法
JP2005116434A (ja) 2003-10-10 2005-04-28 Nissan Motor Co Ltd 電池電極の溶接方法、および組電池
JP2006294340A (ja) 2005-04-07 2006-10-26 Nissan Motor Co Ltd 単電池および組電池
WO2008144994A1 (en) 2007-05-29 2008-12-04 Byd Company Limited Battery pack

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5849431A (en) * 1995-09-27 1998-12-15 Sony Corporation High capacity secondary battery of jelly roll type
US6849358B2 (en) * 2001-04-06 2005-02-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Lithium ion battery
JP2004178860A (ja) 2002-11-25 2004-06-24 Nissan Motor Co Ltd シート状二次電池の電極接続方法
DE60307750T2 (de) 2002-05-08 2006-12-14 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Sekundärzellenmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
JP2006196428A (ja) * 2004-05-31 2006-07-27 Nissan Motor Co Ltd 組電池およびその製造方法
WO2006109610A1 (ja) 2005-04-05 2006-10-19 Nec Corporation 電気デバイス集合体の製造方法および電気デバイス集合体
US20070134551A1 (en) 2005-12-14 2007-06-14 Avestor Limited Partnership Electrochemical battery and method for making same
JP5002984B2 (ja) * 2006-03-07 2012-08-15 日産自動車株式会社 組電池の製造方法および製造装置
KR100824865B1 (ko) 2007-03-16 2008-04-23 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
US8193770B2 (en) 2007-12-25 2012-06-05 BYD Co. Ltd Battery system for a vehicle having an over-current/over-temperature protective feature

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001325945A (ja) 2000-03-06 2001-11-22 Mitsubishi Chemicals Corp 電池及びその製造方法
JP2005116434A (ja) 2003-10-10 2005-04-28 Nissan Motor Co Ltd 電池電極の溶接方法、および組電池
JP2006294340A (ja) 2005-04-07 2006-10-26 Nissan Motor Co Ltd 単電池および組電池
WO2008144994A1 (en) 2007-05-29 2008-12-04 Byd Company Limited Battery pack

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011121488A1 (de) 2011-12-16 2013-06-20 Audi Ag Batterie für ein Kraftfahrzeug
DE102011121488B4 (de) 2011-12-16 2020-01-23 Audi Ag Batterie für ein Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
EP2514006A1 (de) 2012-10-24
US8932745B2 (en) 2015-01-13
KR101835542B1 (ko) 2018-03-07
KR20120105529A (ko) 2012-09-25
CN102754244B (zh) 2015-09-30
US20120276773A1 (en) 2012-11-01
JP2013514611A (ja) 2013-04-25
DE102009058883A1 (de) 2011-06-22
JP5686816B2 (ja) 2015-03-18
DE102009058883B4 (de) 2020-06-25
CN102754244A (zh) 2012-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2842183A1 (de) Verfahren zum verbinden von polen von batteriezellen
DE102010013351A1 (de) Kontaktelement für Ableiter galvanischer Zellen
DE102017219768B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Kontaktplatte für einen Batteriestapel, Kontaktplatte für einen Batteriestapel sowie Batteriestapel
EP2514006A1 (de) Verfahren zum verbinden von zellableitern und batterieanordnung
DE102019215181A1 (de) Verfahren zum Laserschweißen und Bauteilverbund
WO2014114541A1 (de) Vorrichtung zum verbinden von aufeinanderfolgend in eine bandbehandlungsanlage einlaufenden metallflachprodukten
EP3170570B1 (de) Verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeugbauteils
WO2015043951A1 (de) Verfahren zur herstellung von bändern und streifen aus zwei metallischen materialien
EP2827043B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Doppelschiene sowie Doppelschiene
EP1853785B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Abstandhaltern für Isolierglasscheiben
EP1371430B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlprofils
DE102005002005B4 (de) Kühlvorrichtung insbesondere für einen elektrischen Transformator
DE102018216047A1 (de) Kühlstruktur
DE2733252C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Gitterträgers
DE102017202502A1 (de) Fördervorrichtung zum Fördern eines Kabelabschnitts
WO2008055570A1 (de) Verfahren und anlage zum herstellen von verstärkten blechplatinen
EP2742553B1 (de) Verbindungsvorrichtung zum verbinden von wenigstens zwei batteriezellen
DE102019008434A1 (de) Spannvorrichtung und Verfahren zum Verschweißen eines Folienstapels
EP3513886B1 (de) Verfahren zum herstellen von zellverbindern
EP2529851B1 (de) Rollgeformtes Konvektorblech
AT512206B1 (de) Verfahren sowie formwerkzeug zur herstellung eines räumlichen flächengebildes
DE102017106635A1 (de) Verfahren zur Verbindung von drei Bauteilen und verbindbares System zur Durchführung des Verfahrens
DE102007043015A1 (de) Verfahren zum Herstellen von verstärkten Blechplatinen
DE102015226120A1 (de) Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile und Bauteileverbund
EP4287384A1 (de) Verbinder aus zwei metallischen materialien

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080064210.7

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10787713

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010787713

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012543565

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127018756

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13516788

Country of ref document: US