WO2018015184A1 - Batteriezelle mit durch dreilagigen klebeverbund miteinander dicht verklebten gehäuskomponenten sowie verfahren und vorrichtung zu deren fertigung - Google Patents

Batteriezelle mit durch dreilagigen klebeverbund miteinander dicht verklebten gehäuskomponenten sowie verfahren und vorrichtung zu deren fertigung Download PDF

Info

Publication number
WO2018015184A1
WO2018015184A1 PCT/EP2017/067124 EP2017067124W WO2018015184A1 WO 2018015184 A1 WO2018015184 A1 WO 2018015184A1 EP 2017067124 W EP2017067124 W EP 2017067124W WO 2018015184 A1 WO2018015184 A1 WO 2018015184A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
composite component
adhesive composite
adhesive
housing components
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/067124
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas RINGK
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to KR1020197004532A priority Critical patent/KR102445145B1/ko
Priority to US16/317,919 priority patent/US10923692B2/en
Priority to JP2019502615A priority patent/JP6743272B2/ja
Priority to CN201780044862.6A priority patent/CN109478606B/zh
Publication of WO2018015184A1 publication Critical patent/WO2018015184A1/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • H01M50/119Metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/193Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/197Sealing members characterised by the material having a layered structure
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell and to a method and a device for the production thereof.
  • Batteries sometimes referred to as accumulators, are used for the electrochemical storage of energy.
  • the stored energy can be released again for different purposes in the form of electrical power, for example in electric or hybrid vehicles or for various mobile applications.
  • a battery cell In a battery cell, at least two electrodes and an electrolyte are generally included. Depending on the type and material of the electrodes and the electrolyte, different types of batteries are distinguished, e.g. Lithium-ion batteries, nickel-metal hydride batteries, etc. Generally, between battery cells, which have a fixed housing and are often referred to as prismatic battery cells, and those without a fixed housing, in which the electrodes are formed, for example, in one of a film Bag, which are often referred to as pouch-bag battery cells, distinguished.
  • a film Bag which are often referred to as pouch-bag battery cells
  • the housing of prismatic battery cells usually consists of several housing components such as, for example, a pot-like lower component and a cover-like upper component or, alternatively, two Housing halves assembled.
  • the housing components are usually soldered together in conventional manufacturing processes or welded to them on the one hand dimensionally stable and on the other hand tight and thus against a
  • Embodiments of the present invention may advantageously allow a battery cell, in particular a prismatic lithium-ion battery cell, in which a housing is sufficiently mechanically stable and sealed and the housing simple, cost-effective and / or considerable risk
  • a battery cell According to a first aspect of the invention, a battery cell
  • Housing is composed of at least two housing components.
  • the battery cell is characterized in that the housing components are glued together along opposing abutment surfaces by a preferably at least three-layer adhesive composite.
  • the adhesive composite has a first, a second and a third adhesive composite component.
  • the first adhesive composite component is between the each other
  • the second adhesive composite component is applied from the outside over the first adhesive composite component and over regions of the two housing components adjoining the first adhesive composite component and consists of a liquid processable, hardened material.
  • the third adhesive composite component is externally over the second Adhesive composite component and applied to the second adhesive composite component adjacent areas of the two housing components and is impermeable to water and / or oxygen impermeable.
  • the bonding process comprises the following steps, preferably in the order given: Intermediate storage of a first adhesive composite component between the opposing abutment surfaces of the two housing components, wherein the first adhesive composite component is resistant to an electrolyte to be accommodated in the housing of the battery cell; Applying a second adhesive composite component from the outside over the first
  • Adhesive composite component consists of a liquid processable, curable material, which is applied liquid and then cured; and applying a third adhesive composite component from the outside via the second adhesive composite component and over to the second
  • an apparatus for manufacturing a housing for a battery cell is proposed.
  • the device has a
  • Holding means for holding two housing components such that they face each other along abutting surfaces, and an adhesive device for bonding the housing components together along the opposite abutting surfaces by an adhesive bond.
  • the adhesive device has a first feed unit, a second feed unit and a third feed unit.
  • the first feeder unit is for feeding and
  • the second supply unit is for supplying and applying a second adhesive composite component from the outside over the first adhesive composite component and over to the first
  • the third supply unit is for feeding and applying a third adhesive composite component from the outside via the second adhesive composite component and over to the second
  • Housing components are permanently sealed together, so that neither escape electrolyte from the inside of the battery cell surrounded by the housing, e.g. Contaminations such as e.g. Water or oxygen can penetrate from the outside into the interior of the battery cell.
  • Contaminations such as e.g. Water or oxygen can penetrate from the outside into the interior of the battery cell.
  • Adhesive composite components is composed. Each of the Adhesive composite components can then be designed optimized for specific requirements.
  • the first adhesive composite component can be designed to be optimized, an innermost and thus optionally directly with the
  • the first adhesive composite component should be resistant to the electrolyte. Electrolytes used in battery cells can regularly contain aggressive substances such as hydrogen fluoride (HF).
  • HF hydrogen fluoride
  • Resistant in this context can mean that the first
  • Adhesive composite component is not significantly damaged in contact with the electrolyte, in particular that the material of the first
  • Adhesive composite component does not chemically react with the electrolyte, is not attacked by it, and / or does not substantially swell on contact therewith (e.g., more than 5 vol% or more than 10 vol%).
  • the first adhesive composite component should be as impermeable to the electrolyte as possible.
  • the electrolyte or substances released therefrom should not be able to pass through the first adhesive composite component in substantial quantities, in particular not in damaging quantities, and for example overlying them
  • Adhesive composite components can reach or even escape into an environment.
  • the first adhesive composite component should be optimized to effect a mechanically dimensionally stable connection between the housing components or at least significantly support them.
  • the first adhesive composite component has a substantially T-shaped cross-section.
  • the first adhesive composite component may, for example, be provided in the form of an elongate, substantially T-shaped, cross-section band and suitably between the two
  • T-shaped should be interpreted broadly and generally
  • a "Y" herein may be understood to be substantially T-shaped.
  • the vertical leg can be intermediately stored between the opposing abutment surfaces of the two housing components, so that these housing components are kept spaced from each other.
  • the abutment surfaces can each directly to a surface of the
  • the transverse legs can serve to position the two housing components relative to the first adhesive composite component and thus also relative to one another in the desired manner.
  • the housing components consist of an electrically conductive material, in particular of metal.
  • Housing components can be sufficient for a sufficient mechanical
  • the first adhesive composite component is formed with an electrically insulating material.
  • the first adhesive composite component may thus serve to electrically isolate housing components adjacent thereto. Adjacent housing components, which are held electrically insulated from one another by an interposed first adhesive composite component, can thus be used as different electrodes of the
  • the first adhesive composite component is formed with polytetrafluoroethylene.
  • Polytetrafluoroethylene PTFE - sometimes referred to as Teflon®
  • Teflon® is chemically highly resistant and, for example, resistant and dense to hydrogen fluoride.
  • the first adhesive composite component for example plastics, in particular polypropylene (PP) or polyethylene (PE). It is also possible to use highly crosslinked plastics such as epoxides.
  • the second adhesive composite component should consist of a liquid processable and curable material, so that it applied in the liquid state from the outside over the previously introduced first adhesive composite component and adjacent to these areas of the two housing components, ie, for example, poured, sprayed, dropped or dispensed in any other way , can be and then cured. In the liquid state, the second adhesive component can thus flow well into any cavities and seal them tightly after curing.
  • the second adhesive component should preferably be adhesive to the first adhesive composite component
  • the second adhesive component should preferably be sufficiently resistant to one
  • Adhesive component passes.
  • epoxy resin is simple, low-risk and / or processable on an industrial scale.
  • other liquid processable and curable materials especially highly crosslinking polymers, can be used as the second adhesive composite component.
  • e.g. Acrylates are used.
  • the third adhesive composite component is intended to protect in particular as a barrier against ingress of water and / or oxygen. Especially with lithium
  • the third adhesive component should therefore consist of a suitable water and / or oxygen impermeable material or at least have a continuous layer of such a material. Such a third adhesive component can then be applied from the outside over the previously applied second, preferably already cured adhesive component and possibly also overlap their edges and thus abut adjacent areas of the two housing components. Essentially no water and / or oxygen, at least no amount of water and / or oxygen potentially damaging or endangering the battery cell, should overcome the adhesive bond coming from the outside and penetrate into the interior of the adhesive composite provided with the third adhesive component
  • the third is
  • Adhesive composite impermeable to both water and oxygen. However, if e.g. one of the other adhesive composite components is impermeable to water or oxygen, it may suffice for the third
  • Adhesive composite component is only impermeable to the other of these two substances.
  • the third adhesive composite component is formed with a self-adhesive tape, in particular a fabric tape.
  • the self-adhesive tape for example, after the second
  • Adhesive composite component applied and cured was pressed from the outside over this and adjacent areas of the housing component and thereby adhered to this and for the required water and
  • a fabric tape i. with a
  • Fabric-reinforced, third adhesive composite component can additionally provide additional stability for the entire adhesive bond.
  • the band may be designed as a multi-layer tape.
  • the third adhesive composite component especially when used as a tape or
  • Tissue tape is executed, may have a certain elasticity to record advantageous for example from the outside on the battery cell acting vibrations and / or to be able to dampen. This can be one
  • the housing of two is identical
  • Half shells formed housing components composed.
  • the housing can be formed in a simple manner, in which the two half-shells are mechanically stable as well as tightly connected to each other via the adhesive bond. Since the two half shells are identical, only one type of housing components need be manufactured and provided, which can reduce manufacturing, logistics and storage costs. According to one embodiment of the method according to the invention for
  • the three adhesive composite components are sequentially formed. In other words, the three adhesive composite components are sequentially formed.
  • Adhesive composite preferably not provided as a prefabricated unit and then glued the housing components, but the three
  • Adhesive composite components are applied successively to or over the housing components during an adhesive process and only then form the finished adhesive bond. This can simplify both manufacture of the battery cell as well as ultimately achieving achievement of
  • the individual method steps for forming the adhesive bond can be carried out by means of a specially adapted one
  • the first supply unit is designed to be the first
  • Adhesive composite component in the form of an elongated strip successively intermediate between the opposing abutment surfaces of the housing components. Furthermore, the second supply unit is designed to dispense the liquid material forming the second adhesive composite component via the first adhesive composite component and via the regions of the two housing components adjacent to this first adhesive composite component. The third supply unit is designed to successively from the outside to the third adhesive composite component in the form of an elongated self-adhesive tape from the outside to the second adhesive composite component and to the second
  • Enclosing housing components Such a manufacturing device can all be used for bonding
  • Process steps preferably done in a single process passage. It can thus be used for a fast, efficient and / or cost-effective cell production.
  • Fig. 1 illustrates in perspective view a method for manufacturing a housing for a battery cell and components of a device used therefor according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a sectional view through a housing and its adhesive bond of a battery cell according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a manufacture of a battery cell 1 and a device 51 used therefor according to embodiments of the present invention
  • FIG. 2 illustrates in cross section a region of a housing 3 of the battery cell 1.
  • the housing 3 of the battery cell 1 encloses an inner space 5 in which components of the battery cell 1, in particular their electrolyte 7 and their electrodes 9 (only shown very schematically for reasons of clarity) are accommodated.
  • the housing 3 is made of
  • housing components 11 assembled.
  • the housing 3 is composed of two identical half-shells
  • the adhesive composite 13 has a three-layer structure with three
  • Adhesive 52 can be effected.
  • the manufacturing device 51 has a holding device 53 (shown only very schematically) in order to hold the housing components 11 in such a way that they face each other along abutting surfaces 21.
  • Adhesive composite component 15 along the opposite
  • Adhesive composite component 15 in the form of a long band 16 with a T-shaped cross section between the two housing components 11 is arranged.
  • a vertical leg 23 of the T-shaped profile of the belt 16 is thereby pushed between the abutting surfaces 21 of the two housing components 11.
  • Transverse legs 25 of the T-shaped profile of the band 16 abut against an outwardly directed surface of both housing components 11, respectively.
  • Adhesive composite component 15 on the one hand fill a gap extending between the abutment surfaces 21 and on the other hand position the two housing components 11 relative to each other, preferably at a suitable distance relative to each other, to avoid direct contact with the housing components 11.
  • the first adhesive composite component 15 is made of a material which is resistant to the electrolyte 7, for example of PTFE.
  • the second adhesive component 17 is applied from the outside over the first adhesive component 15 as well as over adjacent regions of the two housing components 11.
  • the second adhesive component 17 is thereby by means of a liquid processable substance such as
  • Epoxy resin 27 is formed. With the aid of a second feed unit 57, the epoxy resin 27 in the liquid state is suitable for this purpose by means of a dispenser 59 applied and distributed over the previously arranged first adhesive component 15, so that it also flows over lateral edges of this first adhesive component 15 and there in regions the outwardly directed surface of the
  • the thus applied epoxy resin 27 can be subsequently cured.
  • it can be illuminated by means of a light source 61, in particular a UV light source.
  • the epoxy 27 may also be otherwise, i. E.
  • the third adhesive composite component 19 can be applied in the form of a band 29, in particular a fabric band. Material and / or geometry of the third
  • Adhesive composite component 19 are chosen such that they can provide sufficient tightness against water and oxygen.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Es wird eine Batteriezelle (1) beschrieben, welche Elektroden (9), einen Elektrolyten (7) und ein Gehäuse (3), welches die Elektroden (9) und den Elektrolyten (7) umgibt, aufweist. Das Gehäuse (3) ist dabei aus mehreren Gehäusekomponenten (11) zusammengesetzt. Die Batteriezelle zeichnet sich dadurch aus, dassdie Gehäusekomponenten (11) entlang einander gegenüberliegender Stoßflächen (21) durch einen Klebeverbund (13) dicht miteinander verklebt sind. Der Klebeverbund (13) weisthierzu folgendes auf: eine erste Klebeverbundkomponente (15),beispielsweise in Form eines PTFE- Bandes (16), welche zwischen die einander gegenüberliegenden Stoßflächen (21) der beiden Gehäusekomponenten (11) zwischengelagert ist und welche resistent und undurchlässig gegenüber dem Elektrolyten (9) ist; eine zweite Klebeverbundkomponente (17), welche von außen über die erste Klebeverbundkomponente (15) und über an dieerste Klebeverbundkomponente (15) angrenzende Bereiche der beiden Gehäusekomponenten (11) aufgebracht ist und welche aus einem flüssig verarbeitbaren, ausgehärteten Material,wie z.B. Epoxidharz,besteht;und eine dritte Klebeverbundkomponente (19),beispielsweise in Form eines Klebebandes (29), welche von außen über die zweite Klebeverbundkomponente (17) und über an die zweite Klebeverbundkomponente (17) angrenzende Bereiche der beiden Gehäusekomponenten (11) aufgebracht ist und welche wasserundurchlässig und/odersauerstoffundurchlässig ist. Es wird ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung (51) zum Fertigen solcher Batteriezellen (1) beschrieben.

Description

Beschreibung
Batteriezelle mit durch dreilagigen Klebeverbund miteinander dicht verklebten Gehäusekomponenten sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Fertigung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu deren Fertigung.
Stand der Technik
Batterien, manchmal auch als Akkumulatoren bezeichnet, dienen zur elektrochemischen Speicherung von Energie. Die gespeicherte Energie kann für unterschiedliche Zwecke in Form von elektrischer Leistung wieder abgegeben werden, beispielsweise in Elektro- oder Hybridfahrzeugen oder für verschiedene mobile Anwendungen.
In einer Batteriezelle sind dabei im Allgemeinen zumindest zwei Elektroden sowie ein Elektrolyt aufgenommen. Je nach Art und Material der Elektroden und des Elektrolyten werden verschiedene Typen von Batterien unterschieden, z.B. Lithium-Ionen-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien, etc. Generell wird ferner zwischen Batteriezellen, die ein festes Gehäuse aufweisen und oft als prismatische Batteriezellen bezeichnet werden, und solchen ohne festes Gehäuse, bei denen die Elektroden beispielsweise in einem aus einer Folie gebildeten Beutel aufgenommen sind und welche oft als Pouch-Bag- Batteriezellen bezeichnet werden, unterschieden.
Das Gehäuse prismatischer Batteriezellen wird herkömmlich meist aus mehreren Gehäusekomponenten wie beispielsweise einer topfartigen unteren Komponente und einer deckelartigen oberen Komponente oder, alternativ, aus zwei Gehäusehälften zusammengesetzt. Die Gehäusekomponenten werden dabei bei herkömmlichen Fertigungsverfahren meist miteinander verlötet oder verschweißt, um sie einerseits formstabil und andererseits dicht und somit gegen ein
Auslaufen des oft flüssigen Elektrolyten geschützt miteinander zu verbinden.
Allerdings erfordert ein derartiges Verlöten oder Verschweißen einen erheblichen Arbeits-, Energie- und/oder Kostenaufwand. Außerdem wird bei den genannten stoffschlüssigen Verbindungsverfahren erheblich Wärme in die Batteriezelle eingebracht, was bei nicht geeignet ausgelegter Verfahrensführung zu lokalen Überhitzungen innerhalb der Batteriezelle und eventuell zu einer Schädigung von deren Komponenten, insbesondere des Elektrolyts, führen kann.
Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise eine Batteriezelle, insbesondere eine prismatische Lithium-Ionen-Batteriezelle, ermöglichen, bei der ein Gehäuse ausreichend mechanisch stabil und dicht ist und das Gehäuse einfach, kostengünstig und/oder erhebliches Risiko einer
Schädigung aufgrund übermäßigen Wärmeeintrags gefertigt werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Batteriezelle
vorgeschlagen, welche Elektroden, einen Elektrolyten, und
ein Gehäuse, welches die Elektroden und den Elektrolyten umgibt, aufweist. Das
Gehäuse ist aus wenigstens zwei Gehäusekomponenten zusammengesetzt. Die Batteriezelle zeichnet sich dadurch aus, dass die Gehäusekomponenten entlang einander gegenüberliegender Stoßflächen durch einen vorzugsweise wenigstens dreilagigen Klebeverbund dicht miteinander verklebt sind. Der Klebeverbund weist dabei eine erste, eine zweite und eine dritte Klebeverbundkomponente auf.
Die erste Klebeverbundkomponente ist zwischen die einander
gegenüberliegenden Stoßflächen der beiden Gehäusekomponenten
zwischengelagert und ist resistent und undurchlässig gegenüber dem
Elektrolyten. Die zweite Klebeverbundkomponente ist von außen über die erste Klebeverbundkomponente und über an die erste Klebeverbundkomponente angrenzende Bereiche der beiden Gehäusekomponenten aufgebracht und besteht aus einem flüssig verarbeitbaren, ausgehärteten Material. Die dritte Klebeverbundkomponente ist von außen über die zweite Klebeverbundkomponente und über an die zweite Klebeverbundkomponente angrenzende Bereiche der beiden Gehäusekomponenten aufgebracht und ist wasserundurchlässig und/oder sauerstoffundurchlässig. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Fertigen eines Gehäuses für eine Batteriezelle vorgeschlagen. Das Verfahren weist folgende Schritte, vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge, auf:
Bereitstellen mehrerer Gehäusekomponenten, welche zusammengesetzt das Gehäuse bilden; Anordnen zweier Gehäusekomponenten derart, dass sie sich entlang von Stoßflächen gegenüberliegen; Verkleben der Gehäusekomponenten mittels eines Klebevorgangs miteinander entlang der einander
gegenüberliegenden Stoßflächen durch einen Klebeverbund. Dabei weist der Klebevorgang folgende Schritte, vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge auf: Zwischenlagern einer ersten Klebeverbundkomponente zwischen die einander gegenüberliegenden Stoßflächen der beiden Gehäusekomponenten, wobei die erste Klebeverbundkomponente resistent gegenüber einem in dem Gehäuse aufzunehmenden Elektrolyten der Batteriezelle ist; Aufbringen einer zweiten Klebeverbundkomponente von außen über die erste
Klebeverbundkomponente und über an diese erste Klebeverbundkomponente angrenzende Bereiche der beiden Gehäusekomponenten, wobei die zweite
Klebeverbundkomponente aus einem flüssig verarbeitbaren, aushärtbaren Material besteht, welches flüssig aufgebracht wird und dann ausgehärtet wird; und Aufbringen einer dritten Klebeverbundkomponente von außen über die zweite Klebeverbundkomponente und über an die zweite
Klebeverbundkomponente angrenzende Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten, wobei die dritte Klebeverbundkomponente
wasserundurchlässig und/oder sauerstoffundurchlässig ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Fertigen eines Gehäuses für eine Batteriezelle vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist eine
Halteeinrichtung zum Halten zweier Gehäusekomponenten derart, dass sie sich entlang von Stoßflächen gegenüberliegen, und eine Klebeeinrichtung zum Verkleben der Gehäusekomponenten miteinander entlang der einander gegenüberliegenden Stoßflächen durch einen Klebeverbund auf. Dabei weist die Klebeeinrichtung eine erste Zuführeinheit, eine zweite Zuführeinheit und eine dritte Zuführeinheit auf. Die erste Zuführeinheit ist zum Zuführen und
Zwischenlagern einer ersten Klebeverbundkomponente zwischen die einander gegenüberliegenden Stoßflächen der beiden Gehäusekomponenten ausgelegt, wobei die erste Klebeverbundkomponente resistent gegenüber in dem Gehäuse aufzunehmendem Elektrolyten der Batteriezelle ist. Die zweite Zuführeinheit ist zum Zuführen und Aufbringen einer zweiten Klebeverbundkomponente von außen über die erste Klebeverbundkomponente und über an diese erste
Klebeverbundkomponente angrenzende Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten ausgelegt, wobei die zweite Klebeverbundkomponente aus einem flüssigen, aushärtbaren Material besteht. Die dritte Zuführeinheit ist zum Zuführen und Aufbringen einer dritten Klebeverbundkomponente von außen über die zweite Klebeverbundkomponente und über an die zweite
Klebeverbundkomponente angrenzende Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten ausgelegt, wobei die dritte Klebeverbundkomponente wasserundurchlässig und/oder sauerstoffundurchlässig ist.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
Um beim Verbinden von Gehäusekomponenten zum Fertigen eines Gehäuses einer Batteriezelle arbeits- und kostenaufwendige Verarbeitungsschritte sowie einen übermäßigen Wärmeeintrag in die Batteriezelle zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die Gehäusekomponenten nicht zu verschweißen oder zu verlöten, sondern durch einen geeignet ausgelegten Klebevorgang miteinander zu verbinden. Dabei soll eine im Rahmen des Klebevorgangs bewirkte
Verklebung sowohl ein formstabiles Verbinden zweier benachbarter
Gehäusekomponenten bewirken als auch sicherstellen, dass die
Gehäusekomponenten dauerhaft dicht miteinander verbunden sind, sodass weder Elektrolyt aus dem von den Gehäuse umgebenen Innern der Batteriezelle austreten noch z.B. Kontaminationen wie z.B. Wasser oder Sauerstoff von außen in das Innere der Batteriezelle eindringen können.
Es wurde dabei festgestellt, dass diese verschiedenen Anforderungen unterschiedliche und sich teilweise sogar widersprechende Eigenschaften von der Verklebung fordern. Daher wird es als schwierig erachtet, die Verklebung mittels lediglich einer einzigen Klebekomponente, d.h. lediglich z.B. eines Klebstoffs, zu bewirken. Stattdessen wird es als vorteilhaft erachtet, die
Verklebung als Klebeverbund auszubilden, der aus wenigstens drei
verschiedenen Klebeverbundkomponenten zusammengesetzt ist. Jede der Klebeverbundkomponenten kann dann auf bestimmte Anforderungen optimiert ausgelegt werden.
Beispielsweise kann die erste Klebeverbundkomponente dazu optimiert ausgelegt werden, eine innerste und somit gegebenenfalls direkt mit dem
Elektrolyten in Kontakt kommende Lage des Klebeverbundes bilden zu können. Hierzu sollte die erste Klebeverbundkomponente resistent gegenüber dem Elektrolyten sein. In Batteriezellen verwendete Elektrolyten können dabei regelmäßig aggressive Substanzen wie beispielsweise Fluorwasserstoff (HF) enthalten.
Resistent kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die erste
Klebeverbundkomponente bei Kontakt mit dem Elektrolyten nicht wesentlich geschädigt wird, insbesondere dass das Material der ersten
Klebeverbundkomponente nicht mit dem Elektrolyten chemisch reagiert, nicht von diesem angegriffen wird und/oder bei Kontakt mit diesem nicht wesentlich (d.h. beispielsweise um mehr als 5 vol-% oder mehr als 10 vol-%) aufquillt.
Ferner sollte die erste Klebeverbundkomponente möglichst undurchlässig bezüglich des Elektrolyten sein. Mit anderen Worten sollte der Elektrolyt bzw. aus diesem freigesetzte Substanzen nicht in wesentlichen Mengen, insbesondere nicht in schädigenden Mengen, durch die erste Klebeverbundkomponente hindurch gelangen können und beispielsweise darüber liegende
Klebeverbundkomponenten erreichen können oder sogar in eine Umgebung entweichen können.
Ferner sollte die erste Klebeverbundkomponente dazu optimiert ausgelegt sein, eine mechanisch formstabile Verbindung zwischen den Gehäusekomponenten zu bewirken oder diese zumindest maßgeblich zu unterstützen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste Klebeverbundkomponente einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf. Die erste Klebeverbundkomponente kann beispielsweise in Form eines länglichen, im Querschnitt im Wesentlichen T- förmigen Bandes bereitgestellt und geeignet zwischen die beiden
Gehäusekomponenten zwischengelagert werden.
Der Begriff„T-förmig" soll hierbei breit ausgelegt werden und allgemein
Geometrien abdecken, die einen ersten Schenkel (nachfolgend als Vertikalschenkel bezeichnet) und zwei an gegenüberliegenden Seiten dieses ersten Schenkels von dem ersten Schenkel quer abragende zweite Schenkel (nachfolgend als Querschenkel bezeichnet) aufweisen. Dieser Definition folgend kann beispielsweise auch ein„Y" hierin als im Wesentlichen T-förmig verstanden werden.
Der Vertikalschenkel kann dabei zwischen die einander gegenüberliegenden Stoßflächen der beiden Gehäusekomponenten zwischengelagert werden, so dass diese Gehäusekomponenten voneinander beabstandet gehalten werden. Die Stoßflächen können dabei jeweils direkt an eine Oberfläche des
Vertikalschenkels angrenzen. Die Querschenkel können dazu dienen, die beiden Gehäusekomponenten relativ zu der ersten Klebeverbundkomponente und damit auch relativ zueinander in gewünschter Weise zu positionieren. Gemäß einer Ausführungsform bestehen die Gehäusekomponenten aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Metall. Die
Gehäusekomponenten können dabei für eine ausreichend mechanische
Festigkeit des Gehäuses sorgen, können zusätzlich aber auch als von außen her kontaktierbare Elektroden für die Batteriezelle dienen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Klebeverbundkomponente mit einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Die erste Klebeverbundkomponente kann somit dazu dienen, an sie angrenzende Gehäusekomponenten elektrisch voneinander zu isolieren. Benachbarte Gehäusekomponenten, welche durch eine zwischengelagerte erste Klebeverbundkomponente voneinander elektrisch isoliert gehalten werden, können somit als verschiedene Elektroden der
Batteriezelle wirken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Klebeverbundkomponente mit Polytetrafluorethylen ausgebildet. Polytetrafluorethylen (PTFE - manchmal auch als Teflon® bezeichnet) ist chemisch hoch widerstandsfähig und beispielsweise resistent und dicht gegenüber Fluorwasserstoff.
Alternativ können auch andere chemisch widerstandsfähige und/oder elektrisch isolierende Materialien zur Bildung der ersten Klebeverbundkomponente eingesetzt werden, beispielsweise Kunststoffe, insbesondere Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE). Es können auch stark vernetzte Kunststoffe wie z.B. Epoxide eingesetzt werden. Die zweite Klebeverbundkomponente soll aus einem flüssig verarbeitbaren und aushärtbaren Material bestehen, so dass sie in flüssigem Zustand von außen her über die zuvor eingebrachte erste Klebeverbundkomponente sowie an diese angrenzende Bereiche der beiden Gehäusekomponenten aufgebracht, d.h. beispielsweise aufgegossen, aufgespritzt, aufgetropft oder in anderer Weise dispensiert, werden kann und anschließend ausgehärtet werden kann. Im flüssigen Zustand kann die zweite Klebekomponente somit gut in etwaige Hohlräume fließen und diese nach dem Aushärten dicht verschließen. Die zweite Klebekomponente sollte dabei vorzugsweise klebend an der ersten
Klebekomponente und/oder an den Gehäusekomponenten anhaften können. Nach dem Aushärten kann die zweite Klebekomponente somit die erste
Klebekomponente und die beiden Gehäusekomponenten aneinander fixieren und eine relative Positionierung zwischen diesen unterstützen. Ferner sollte die zweite Klebekomponente vorzugsweise ausreichend resistent gegenüber einem
Angriff durch Elektrolyt sein, insbesondere sofern die erste Klebekomponente nicht absolut sicherstellen kann, dass Elektrolyt bis hin zur zweiten
Klebekomponente gelangt. Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Klebeverbundkomponente mit
Epoxidharz ausgebildet. Epoxidharz wird als hervorragend dazu geeignet angesehen, die zuvor genannten Anforderungen an die zweite
Klebeverbundkomponente zu erfüllen. Ferner ist Epoxidharz einfach, risikoarm und/oder im industriellen Maßstab verarbeitbar. Alternativ können jedoch auch andere flüssig verarbeitbare und aushärtbare Materialien, insbesondere stark vernetzende Polymere, als zweite Klebeverbundkomponente eingesetzt werden. Insbesondere können z.B. Acrylate eingesetzt werden.
Die dritte Klebeverbundkomponente soll insbesondere als Barriere gegen ein Eindringen von Wasser und/oder Sauerstoff schützen. Insbesondere bei Lithium-
Ionen-Batterien muss zuverlässig verhindert werden, dass Fremdstoffe, insbesondere Wasser oder Sauerstoff, ins Innere der Batteriezelle gelangen können, da es ansonsten zu unerwünschten chemischen Reaktionen kommen kann. Die dritte Klebekomponente sollte daher aus einem geeigneten Wasser- und/oder Sauerstoff-undurchlässigen Material bestehen oder zumindest eine durchgängige Schicht aus einem solchen Material aufweisen. Eine solche dritte Klebekomponente kann dann von außen her über die zuvor aufgebrachte zweite, vorzugsweise bereits ausgehärtet Klebekomponente aufgebracht werden und dabei möglichst auch deren Ränder überlappen und somit an angrenzende Bereiche der beiden Gehäusekomponenten anstoßen. Durch einen derart mit der dritten Klebekomponente ausgestatteten Klebeverbund soll im Wesentlichen kein Wasser und/oder kein Sauerstoff, zumindest keine die Batteriezelle potenziell schädigenden oder gefährdenden Mengen an Wasser und/oder Sauerstoff, von außen her kommend den Klebeverbund überwinden und ins Innere der
Batteriezelle gelangen können. Vorzugsweise ist die dritte
Klebeverbundkomponente undurchlässig sowohl für Wasser als auch für Sauerstoff. Wenn jedoch z.B. eine der anderen Klebeverbundkomponenten undurchlässig für Wasser oder Sauerstoff ist, kann es genügen, dass die dritte
Klebeverbundkomponente nur undurchlässig für den jeweils anderen dieser beiden Stoffe ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die dritte Klebeverbundkomponente mit einem selbstklebenden Band, insbesondere einem Gewebeband, ausgebildet. Das selbstklebende Band kann beispielsweise nach dem die zweite
Klebeverbundkomponente aufgebracht und ausgehärtet wurde von außen über diese und angrenzende Bereiche der Gehäusekomponente ausgepresst und dadurch an diese angeklebt werden und für die benötigte Wasser- und
Sauerstoff-Dichtheit sorgen. Eine als Gewebeband ausgeführte, d.h. mit einem
Gewebe verstärkte, dritte Klebeverbundkomponente kann ergänzend eine zusätzliche Stabilität für den gesamten Klebeverbund bewirken. Gegebenenfalls kann das Band als mehrlagiges Band ausgeführt sein. Die dritte Klebeverbundkomponente, insbesondere wenn sie als Band oder
Gewebeband ausgeführt ist, kann eine gewisse Elastizität aufweisen, um vorteilhaft beispielsweise von außen her auf die Batteriezelle einwirkende Vibrationen aufnehmen und/oder dämpfen zu können. Dies kann eine
Langlebigkeit der Batteriezelle verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Gehäuse aus zwei als identische
Halbschalen ausgebildeten Gehäusekomponenten zusammengesetzt. Das Gehäuse kann hierbei in einfacher Weise gebildet werden, in dem die beiden Halbschalen über den Klebeverbund miteinander mechanisch stabil wie auch dicht verbunden werden. Da die beiden Halbschalen identisch sind, braucht lediglich eine Art von Gehäusekomponenten gefertigt und bereitgestellt werden, was Fertigungs-, Logistik- und Lagerkosten reduzieren kann. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Fertigung der Batteriezellen werden die drei Klebeverbundkomponenten sequentiell nacheinander ausgebildet. Mit anderen Worten wird der
Klebeverbund vorzugsweise nicht als vorgefertigte Einheit bereitgestellt und dann die Gehäusekomponenten damit verklebt, sondern die drei
Klebeverbundkomponenten werden während eines Klebevorgangs nacheinander an bzw. über die Gehäusekomponenten aufgebracht und bilden erst dort den fertigen Klebeverbund. Dies kann sowohl eine Fertigung der Batteriezelle vereinfachen als auch ein letztendlich zu bewirkendes Erreichen von
Funktionalitäten wie mechanische Stabilisierung und Dichtheit unterstützen.
Insbesondere können die einzelnen Verfahrensschritte zum Ausbilden des Klebeverbundes mittels einer speziell hierfür adaptierten einzigen
Fertigungsvorrichtung durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fertigungsvorrichtung ist die erste Zuführeinheit dabei dazu ausgebildet, die erste
Klebeverbundkomponente in Form eines länglichen Bandes sukzessive zwischen die einander gegenüberliegenden Stoßflächen der Gehäusekomponenten zwischenzulagern. Ferner ist die zweite Zuführeinheit dazu ausgebildet, das die zweite Klebeverbundkomponente bildende flüssige Material über die erste Klebeverbundkomponente und über die an diese erste Klebeverbundkomponente angrenzenden Bereiche der beiden Gehäusekomponenten zu dispensen. Die dritte Zuführeinheit ist dazu ausgebildet, die dritte Klebeverbundkomponente in Form eines länglichen selbstklebenden Bandes sukzessive von außen an die zweite Klebeverbundkomponente und an die an die zweite
Klebeverbundkomponente angrenzenden Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten anzuhaften. Eine solche Fertigungsvorrichtung kann alle zum Verkleben von
Gehäusekomponenten zum Bilden einer Batteriezelle notwendigen
Verfahrensschritte vorzugsweise in einem einzigen Verfahrensdurchgang erledigen. Sie kann somit für eine schnelle, effiziente und/oder kostengünstige Zellfertigung eingesetzt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen einer Batteriezelle, eines Verfahrens zum Fertigen eines Gehäuses für eine Batteriezelle sowie einer Vorrichtung zum Fertigen eines Gehäuses für eine Batteriezelle beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise übertragen, kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
Fig. 1 veranschaulicht in perspektivische Ansicht ein Verfahren zum Fertigen eines Gehäuses für eine Batteriezelle sowie Komponenten einer hierfür eingesetzten Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht durch ein Gehäuse und dessen Klebeverbund einer erfindungsgemäßen Batteriezelle.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende
Merkmale.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 veranschaulicht eine Fertigung einer Batteriezelle 1 sowie eine hierfür eingesetzte Vorrichtung 51 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung. Fig. 2 veranschaulicht im Querschnitt einen Bereich eines Gehäuses 3 der Batteriezelle 1.
Das Gehäuse 3 der Batteriezelle 1 umschließt einen Innenraum 5, in dem Komponenten der Batteriezelle 1 wie insbesondere deren Elektrolyt 7 sowie deren Elektroden 9 (aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich sehr schematisch dargestellt) aufgenommen sind. Das Gehäuse 3 ist dabei aus
Gehäusekomponenten 11 zusammengesetzt. Im dargestellten Beispiel setzt sich das Gehäuse 3 aus zwei als identische Halbschalen ausgebildeten
Gehäusekomponenten 11 zusammen. Um die Gehäusekomponenten 11 sowohl stabil als auch dicht miteinander zu verbinden, werden diese mithilfe eines Klebeverbunds 13 miteinander verklebt. Der Klebeverbund 13 weist dabei einen dreilagigen Aufbau mit drei
Klebeverbundkomponenten 15, 17,19 auf und kann mittels einer
Klebeeinrichtung 52 bewirkt werden.
Um die Gehäusekomponenten 11 während des Verklebens geeignet anordnen zu können, weist die Fertigungsvorrichtung 51 eine Halteeinrichtung 53 (lediglich sehr schematisch dargestellt) auf, um die Gehäusekomponenten 11 derart zu halten, dass sie sich entlang von Stoßflächen 21 gegenüberliegen.
Zum Fertigen des Klebeverbunds 13 wird zunächst die erste
Klebeverbundkomponente 15 entlang der einander gegenüberliegenden
Stoßflächen 21 beider Gehäusekomponenten 11 zwischengelagert. Im dargestellten Beispiel wird hierzu von einer ersten Zuführeinheit 55 die erste
Klebeverbundkomponente 15 in Form eines langen Bandes 16 mit T-förmigem Querschnitt zwischen den beiden Gehäusekomponenten 11 angeordnet.
Ein Vertikalschenkel 23 des T-förmigen Profils des Bandes 16 wird dabei zwischen die Stoßflächen 21 der beiden Gehäusekomponenten 11 geschoben.
Querschenkel 25 des T-förmigen Profils des Bandes 16 liegen jeweils an einer nach außen gerichteten Oberfläche beider Gehäusekomponenten 11 an.
Aufgrund dieser geometrischen Ausgestaltung kann die erste
Klebeverbundkomponente 15 einerseits einen sich zwischen den Stoßflächen 21 erstreckenden Spalt füllen und andererseits die beiden Gehäusekomponenten 11 relativ zueinander positionieren, vorzugsweise in geeignetem Abstand relativ zueinander, um einen direkten Kontakt bei der Gehäusekomponenten 11 zu vermeiden. Die erste Klebeverbundkomponente 15 besteht aus einem Material, welches resistent gegenüber dem Elektrolyten 7 ist, beispielsweise aus PTFE.
Anschließend wird die zweite Klebekomponente 17 von außen über die erste Klebekomponente 15 sowie über an diese angrenzende Bereiche der beiden Gehäusekomponenten 11 aufgebracht. Die zweite Klebekomponente 17 wird dabei mittels einer flüssig verarbeitbaren Substanz wie beispielsweise
Epoxidharz 27 ausgebildet. Mithilfe einer zweiten Zuführeinheit 57 wird hierfür das Epoxidharz 27 im flüssigen Zustand mittels eines Dispensers 59 geeignet über die zuvor angeordnete erste Klebekomponente 15 aufgebracht und verteilt, sodass sie auch über seitliche Ränder dieser ersten Klebekomponente 15 fließt und dort bereichsweise die nach außen gerichtete Oberfläche der
Gehäusekomponenten 11 bedeckt. Das derart aufgebrachte Epoxidharz 27 kann nachfolgend ausgehärtet werden. Beispielsweise kann es hierfür mithilfe einer Lichtquelle 61, insbesondere einer UV-Lichtquelle, beleuchtet werden. Alternativ kann das Epoxidharz 27 aber auch in anderer Weise, d.h. beispielsweise thermisch, durch Zugabe eines Härters, etc. ausgehärtet werden.
Abschließend wird mithilfe einer dritten Zuführeinheit 63 die dritte
Klebeverbundkomponente 19 über die zuvor aufgebrachte zweite
Klebeverbundkomponente 17 und an diese angrenzende Bereiche der beiden Gehäusekomponenten 11 aufgebracht. Die dritte Klebeverbundkomponente 19 kann dabei in Form eines Bandes 29, insbesondere eines Gewebebandes, aufgebracht werden. Material und/oder Geometrie der dritten
Klebeverbundkomponente 19 sind dabei derart gewählt, dass diese für eine ausreichende Dichtheit gegenüber Wasser und Sauerstoff sorgen kann.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend", „umfassend", etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
Batteriezelle (1), aufweisend:
Elektroden (9),
einen Elektrolyten (7), und
ein Gehäuse (3), welches die Elektroden (9) und den Elektrolyten (7) umgibt, wobei das Gehäuse (3) aus mehreren Gehäusekomponenten (11) zusammengesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gehäusekomponenten (11) entlang einander gegenüberliegender Stoßflächen (21) durch einen Klebeverbund (13) dicht miteinander verklebt sind, wobei der Klebeverbund (13) aufweist:
eine erste Klebeverbundkomponente (15), welche zwischen die einander gegenüberliegenden Stoßflächen (21) der beiden Gehäusekomponenten (11) zwischengelagert ist und welche resistent und undurchlässig gegenüber dem Elektrolyten (7) ist,
eine zweite Klebeverbundkomponente (17), welche von außen über die erste Klebeverbundkomponente (15) und über an die erste
Klebeverbundkomponente (15) angrenzende Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten (11) aufgebracht ist und welche aus einem flüssig verarbeitbaren, ausgehärteten Material besteht,
eine dritte Klebeverbundkomponente (19), welche von außen über die zweite Klebeverbundkomponente (17) und über an die zweite
Klebeverbundkomponente (17) angrenzende Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten (11) aufgebracht ist und welche wasserundurchlässig und/oder sauerstoffundurchlässig ist.
2. Batteriezelle nach Anspruch 1, wobei die erste Klebeverbundkomponente (15) einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt aufweist.
3. Batteriezelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Gehäusekomponenten (11) aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Metall, bestehen.
4. Batteriezelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Klebeverbundkomponente (15) mit einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist.
5. Batteriezelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Klebeverbundkomponente (15) mit Polytetrafluorethylen ausgebildet ist.
6. Batteriezelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zweite
Klebeverbundkomponente (17) mit Epoxidharz (27) ausgebildet ist.
7. Batteriezelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dritte
Klebeverbundkomponente (19) mit einem selbstklebenden Band (29), insbesondere einem Gewebeband, ausgebildet ist.
8. Batteriezelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das
Gehäuse (3) aus zwei als identische Halbschalen ausgebildeten
Gehäusekomponenten (11) zusammengesetzt ist.
9. Verfahren zum Fertigen eines Gehäuses (3) für eine Batteriezelle (1),
aufweisend:
Bereitstellen mehrerer Gehäusekomponenten (11), welche
zusammengesetzt das Gehäuse (3) bilden,
Anordnen zweier Gehäusekomponenten (11) derart, dass sie sich entlang von Stoßflächen (21) gegenüberliegen,
Verkleben der Gehäusekomponenten (11) miteinander entlang der einander gegenüberliegenden Stoßflächen (21) durch einen Klebeverbund (13), wobei ein Klebevorgang aufweist:
Zwischenlagern einer ersten Klebeverbundkomponente (15) zwischen die einander gegenüberliegenden Stoßflächen (21) der beiden
Gehäusekomponenten (11), wobei die erste Klebeverbundkomponente (15) resistent gegenüber einem in dem Gehäuse (3) aufzunehmenden
Elektrolyten (7) der Batteriezelle (1) ist,
Aufbringen einer zweiten Klebeverbundkomponente (17) von außen über die erste Klebeverbundkomponente (15) und über an diese erste
Klebeverbundkomponente (15) angrenzende Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten (11), wobei die zweite Klebeverbundkomponente (17) aus einem flüssig verarbeitbaren, aushärtbaren Material besteht, welches flüssig aufgebracht wird und dann ausgehärtet wird, Aufbringen einer dritten Klebeverbundkomponente (19) von außen über die zweite Klebeverbundkomponente (17) und über an die zweite
Klebeverbundkomponente (17) angrenzende Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten (11), wobei die dritte Klebeverbundkomponente (19) wasserundurchlässig und/oder sauerstoffundurchlässig ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die drei Klebeverbundkomponenten (15, 17, 19) sequentiell nacheinander ausgebildet werden.
11. Vorrichtung (51) zum Fertigen eines Gehäuses (3) für eine Batteriezelle (1), aufweisend:
eine Halteeinrichtung (53) zum Halten zweier Gehäusekomponenten (11) derart, dass sie sich entlang von Stoßflächen (21) gegenüberliegen, eine Klebeeinrichtung (52) zum Verkleben der Gehäusekomponenten (11) miteinander entlang der einander gegenüberliegenden Stoßflächen (11) durch einen Klebeverbund (13),
wobei die Klebeeinrichtung (52) aufweist:
eine erste Zuführeinheit (55) zum Zuführen und Zwischenlagern einer ersten Klebeverbundkomponente (15) zwischen die einander gegenüberliegenden Stoßflächen (21) der beiden Gehäusekomponenten (11), wobei die erste
Klebeverbundkomponente (15) resistent gegenüber in dem Gehäuse (3) aufzunehmendem Elektrolyten (7) der Batteriezelle (1) ist,
eine zweite Zuführeinheit (57) zum Zuführen und Aufbringen einer zweiten Klebeverbundkomponente (17) von außen über die erste
Klebeverbundkomponente (15) und über an diese erste
Klebeverbundkomponente (15) angrenzende Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten (11), wobei die zweite Klebeverbundkomponente (17) aus einem flüssigen, aushärtbaren Material besteht;
eine dritte Zuführeinheit (63) zum Zuführen und Aufbringen einer dritten Klebeverbundkomponente (19) von außen über die zweite
Klebeverbundkomponente (17) und über an die zweite
Klebeverbundkomponente (17) angrenzende Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten (11), wobei die dritte Klebeverbundkomponente (19) wasserundurchlässig und/oder sauerstoffundurchlässig ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Zuführeinheit (55) dazu
ausgebildet ist, die erste Klebeverbundkomponente (15) in Form eines länglichen Bandes (16) sukzessive zwischen die einander gegenüberliegenden Stoßflächen (21) der Gehäusekomponenten (11) zwischenzulagern,
wobei die zweite Zuführeinheit (57) dazu ausgebildet ist, das die zweite Klebeverbundkomponente (17) bildende flüssige Material über die erste Klebeverbundkomponente (15) und über die an diese erste
Klebeverbundkomponente (15) angrenzenden Bereiche der beiden
Gehäusekomponenten (11) zu dispensen, und
wobei die dritte Zuführeinheit (63) dazu ausgebildet ist, die dritte
Klebeverbundkomponente (19) in Form eines länglichen selbstklebenden Bandes (29) sukzessive von außen an die zweite Klebeverbundkomponente (17) und an die an die zweite Klebeverbundkomponente (17) angrenzenden Bereiche der beiden Gehäusekomponenten (11) anzuhaften.
PCT/EP2017/067124 2016-07-19 2017-07-07 Batteriezelle mit durch dreilagigen klebeverbund miteinander dicht verklebten gehäuskomponenten sowie verfahren und vorrichtung zu deren fertigung WO2018015184A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020197004532A KR102445145B1 (ko) 2016-07-19 2017-07-07 3층 접착 연결부를 통해 서로 밀봉 접착된 하우징 구성요소를 구비한 배터리셀과, 그 제조를 위한 방법 및 장치
US16/317,919 US10923692B2 (en) 2016-07-19 2017-07-07 Battery cell with housing components which are adhesively bonded to one another in a sealed manner by a three-layer adhesive composite, and method and apparatus for manufacturing said battery cell
JP2019502615A JP6743272B2 (ja) 2016-07-19 2017-07-07 三層から成る接着複合体により互いに密に接着されたハウジング部品を含む電池セル、並びに、その製造のための方法及び装置
CN201780044862.6A CN109478606B (zh) 2016-07-19 2017-07-07 电池单池以及用于制造电池单池的方法和装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016213138.9A DE102016213138A1 (de) 2016-07-19 2016-07-19 Batteriezelle mit durch dreilagigen Klebeverbund miteinander dicht verklebten Gehäusekomponenten sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Fertigung
DE102016213138.9 2016-07-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018015184A1 true WO2018015184A1 (de) 2018-01-25

Family

ID=59296857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/067124 WO2018015184A1 (de) 2016-07-19 2017-07-07 Batteriezelle mit durch dreilagigen klebeverbund miteinander dicht verklebten gehäuskomponenten sowie verfahren und vorrichtung zu deren fertigung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10923692B2 (de)
JP (1) JP6743272B2 (de)
KR (1) KR102445145B1 (de)
CN (1) CN109478606B (de)
DE (1) DE102016213138A1 (de)
WO (1) WO2018015184A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3097079A1 (fr) * 2019-06-06 2020-12-11 Valeo Systemes Thermiques Enveloppe pour un module de stockage d’énergie électrique
DE102022103702A1 (de) 2022-02-17 2023-08-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriezelle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3150944A1 (de) * 1981-12-23 1983-06-30 Christoph Emmerich GmbH & Co KG, 6000 Frankfurt Gas- und fluessigkeitsdichter akkumulator und verfahren zu seiner herstellung
JP2000251854A (ja) * 1999-02-25 2000-09-14 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系二次電池
JP2002184364A (ja) * 2000-12-19 2002-06-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角型電池およびその外装方法
US20060127760A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Sony Corporation Cell
EP2333869A1 (de) * 2009-12-11 2011-06-15 Samsung SDI Co., Ltd. Lithium-Zweitbatterie

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE996C (de) * 1877-10-02 A. KLEINAU in Hamburg Einrichtungen an einem auf der Nürnberger Scheere basirenden Lösch- und Rettungsapparat
JPS53143985U (de) 1977-04-19 1978-11-13
JPS594447Y2 (ja) 1978-10-18 1984-02-08 松下電器産業株式会社 扁平形電池
JPS6039419U (ja) 1983-08-26 1985-03-19 新東工業株式会社 鋳造品の押湯・ばり取り機用刃具
JPS61156176U (de) 1985-03-19 1986-09-27
US4623599A (en) * 1985-06-27 1986-11-18 Union Carbide Corporation Double-grooved gasket for galvanic cells
JPH04167351A (ja) 1990-10-30 1992-06-15 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 密閉型電池
US20040047892A1 (en) * 2000-11-15 2004-03-11 Desrosiers Eric Andre Filler composition for soft tissue augmentation and reconstructive surgery
JP2005209819A (ja) 2004-01-21 2005-08-04 Tdk Corp 電気化学デバイス及び電気化学デバイスの製造方法
JP4559406B2 (ja) * 2005-12-29 2010-10-06 三星エスディアイ株式会社 パウチ型電池
KR100778982B1 (ko) * 2005-12-29 2007-11-22 삼성에스디아이 주식회사 파우치 케이스 및 이를 채용한 파우치 이차 전지
KR101968640B1 (ko) * 2012-04-03 2019-04-12 삼성전자주식회사 가요성 2차전지
DE102014018996A1 (de) * 2014-12-18 2016-06-23 Daimler Ag Batteriezelle, insbesondere für eine Hochvolt-Kraftfahrzeugbatterie

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3150944A1 (de) * 1981-12-23 1983-06-30 Christoph Emmerich GmbH & Co KG, 6000 Frankfurt Gas- und fluessigkeitsdichter akkumulator und verfahren zu seiner herstellung
JP2000251854A (ja) * 1999-02-25 2000-09-14 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系二次電池
JP2002184364A (ja) * 2000-12-19 2002-06-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角型電池およびその外装方法
US20060127760A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Sony Corporation Cell
EP2333869A1 (de) * 2009-12-11 2011-06-15 Samsung SDI Co., Ltd. Lithium-Zweitbatterie

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016213138A1 (de) 2018-01-25
JP6743272B2 (ja) 2020-08-19
JP2019521498A (ja) 2019-07-25
KR20190029683A (ko) 2019-03-20
US20190296277A1 (en) 2019-09-26
CN109478606B (zh) 2021-06-04
KR102445145B1 (ko) 2022-09-21
CN109478606A (zh) 2019-03-15
US10923692B2 (en) 2021-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013108413B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenstapels sowie Brennstoffzellenstapel und Brennstoffzelle/Elektrolyseur
DE102015208501A1 (de) Elektrochemische Vorrichtung
DE102012218188B4 (de) Batteriezelle mit in Gehäuse durch Einkleben fixierter Deckplatte
DE102010052397A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen einer elektrochemischen Zelle
DE102009010794A1 (de) Galvanische Zelle mit Rahmen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE112012006588T5 (de) Verfahren zur Herstellung einer Batterie und Batterie
DE102010050040A1 (de) Anordnung eines Elektrodenstapels einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung
DE112017005247B4 (de) Energiespeichervorrichtung und Herstellungsverfahren einer Energiespeichervorrichtung
DE102017200823A1 (de) Energiespeichervorrichtung, Energiespeichergerät und Verfahren zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung
DE102012113062A1 (de) Anschlussleiter
WO2017174053A9 (de) Zelle und zellstack einer redox-flow-batterie und verfahren zur herstellung dieses zellstacks
WO2018015184A1 (de) Batteriezelle mit durch dreilagigen klebeverbund miteinander dicht verklebten gehäuskomponenten sowie verfahren und vorrichtung zu deren fertigung
DE102013016618A1 (de) Batterieeinzelzelle und Hochvoltbatterie
WO2011012201A1 (de) Batterie und verfahren zum herstellen einer batterie
DE102015208652A1 (de) Hybride Batteriekomponente und Verfahren zu deren Herstellung
DE102018204522A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bipolarbatteriezellen-Stapels
WO2014016078A1 (de) Akkumulator mit galvanischen zellen
DE102010050046A1 (de) Elektrochemiche Zelle und Verfahren zu deren Herstellung
WO2011000454A1 (de) Verfahren zum herstellen einer batterieanordnung
DE102013002152A1 (de) Elektrische Speicherzelle, elektrisches Speichermodul sowie Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Speicherzelle
DE112011103738B4 (de) Verfahren zum Verschließen eines Batteriefaches
DE102012006303B4 (de) Batterie für ein Fahrzeug und Verfahren zum Fertigen einer solchen Batterie
DE202014103521U1 (de) Batteriemodul und Batterie mit mehreren Batteriemodulen
DE102014205580A1 (de) Speicherzelle und Verfahren zur Herstellung der Speicherzelle
WO2019201361A1 (de) Verfahren zum herstellen einer kontaktierungseinrichtung

Legal Events

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

Ref document number: 17736951

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019502615

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197004532

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17736951

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1