WO2020207679A1 - Verfahren zum herstellen einer deckelbaugruppe für ein zellgehäuse einer prismatischen batteriezelle mit einem dichtungselement sowie batteriezelle - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer deckelbaugruppe für ein zellgehäuse einer prismatischen batteriezelle mit einem dichtungselement sowie batteriezelle Download PDF

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    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cover assembly for a
  • the invention also relates to a battery cell.
  • high-voltage batteries or high-voltage accumulators in particular for electrically driven motor vehicles.
  • Such high-voltage batteries have a large number of battery cells, which are usually arranged in a cell network and connected to form a battery module.
  • the battery cells can be prismatic battery cells which have a flat cuboid cell housing, in the interior of which a galvanic element is arranged. Electrodes of the galvanic element are electrically connected to cell terminals of the battery cell, which are passed through a cover plate of the cell housing and via which the
  • galvanic element with an external cell connection for example a cell terminal of another battery cell
  • an external cell connection for example a cell terminal of another battery cell
  • the interior of the housing should be sealed against the exterior of the housing in order to prevent the exchange of substances between the interior and the exterior of the housing. For example, it should be prevented that electrolyte from the
  • a method according to the invention is used to produce a cover assembly for a cell housing of a prismatic battery cell.
  • the method at least one multi-part cell terminal with a plate-shaped first contact section for electrical connection to a cell-external connection, a second
  • a cover plate for covering the cell housing, which has at least one through opening.
  • the cell terminal is arranged on the cover plate in such a way that the connecting section is arranged in the through opening, the first contact section and an upper side of the cover plate overlap to form a first gap and the second contact section and an underside of the cover plate overlap to form a second gap.
  • a sealing element is provided in one of the intermediate spaces, which sealing element is pretensioned by compressing the intermediate space in which the sealing element is arranged. A plastic is introduced into the other space in order to connect the cell terminal to the cover plate and to keep the sealing element in the pretensioned state.
  • the invention also includes a prismatic battery cell for a high-voltage battery with a galvanic element and a cell housing having a
  • Lid assembly produced by a method according to the invention.
  • the cover assembly is in particular welded to a housing jacket of the cell housing and the second contact section is electrically connected to an electrode of the galvanic element.
  • the prismatic battery cells according to the invention can, for example, be connected to form a high-voltage battery.
  • the high-voltage battery is designed in particular as a traction battery for an electrically drivable motor vehicle, for example an electric or hybrid vehicle.
  • the cover assembly and a lower housing part which is formed from a housing jacket and a base plate, form the cell housing for the prismatic battery cell.
  • the cover plate, the housing jacket and the base plate enclose a Housing interior for the galvanic element of the battery cell.
  • the cover plate and the base plate are designed in particular as rectangular, plate-shaped elements, so that a flat, cuboid cell housing is formed.
  • the cell housing is formed in particular from a metallic material, for example aluminum.
  • the cover plate in particular has two through openings for two cell terminals.
  • Cell terminal can be equipped with a first electrode, for example an anode, des
  • galvanic element and a second cell terminal can be electrically connected to a second electrode, for example a cathode, of the galvanic element.
  • At least one of the cell terminals is designed in several parts, in particular in two parts, and has the three sections in the form of the two contact sections and the connecting section.
  • the connecting section is preferably formed in one piece with one of the contact sections.
  • the first contact section is plate-shaped and, in the assembled state of the cell housing, is arranged on an outside of the cell housing. The first contact section extends in
  • the connecting portion is attached to an underside of the first contact portion.
  • the connecting section extends in the arranged state on the first contact section starting from the first
  • the second contact section extends, starting from the connecting section, essentially parallel to the first contact section. In the arranged state of the cell terminal on the cover plate, the second contact section extends essentially parallel to the underside of the cover plate and is arranged at a distance from the underside of the cover plate while forming the second, lower intermediate space in an overlapping area.
  • the sealing element is arranged in one of the spaces.
  • the point in time at which the sealing element is arranged in the intermediate space can be variable.
  • the sealing element can already be arranged on the cell terminal and can be arranged in the intermediate space by inserting the connecting section into the through opening. It can also be provided that the Sealing element only after the connecting portion has been passed through
  • the sealing element can be designed as a sealing ring, for example, or it can be injected into the space.
  • a material and a geometry, in particular a cross section, of the sealing element can be any.
  • This elastic sealing element which is arranged between one of the contact sections and the cover plate in the interspace, is now pretensioned by compressing the interspace.
  • the sealing element can completely fill the associated space and, when compressed, can partially move into a gap between an edge of the through opening and the
  • the plastic is introduced, for example in an injection molding process, at least into the intermediate space in which no sealing element is arranged. In the event that the sealing element does not fit into the gap between the edge of the
  • the plastic can flow through the gap between the edge of the through opening and the connecting section into the space with the sealing element.
  • the plastic connects at least the space adjacent to this space
  • an injection molding tool in which the cover plate, the cell terminal and the sealing element are arranged, the cover plate and one of the contact sections being pressed together by means of the injection molding tool in order to pretension the sealing element. Then the plastic is injected into the gap without the sealing element and the lid assembly remains in the injection mold until the plastic has hardened and that
  • the plastic injected into the space can be a thermoplastic or an elastomer or a thermosetting plastic.
  • a thermoplastic or an elastomer or a thermosetting plastic Preferably a thermoplastic or an elastomer or a thermosetting plastic.
  • thermoset Injected plastic in the form of a thermoset.
  • Duroplasts are plastics that, after hardening, can no longer be deformed through heating or other measures.
  • thermosets are particularly inexpensive and have good temperature resistance.
  • one of the cell terminals for example the anode-side
  • Cell terminal are overmolded with an electrically insulating plastic, while the other cell terminal, for example the cathode-side cell terminal, is overmolded with an electrically conductive plastic.
  • the anode-side cell terminal is electrically isolated from the cell housing, while the cathode-side cell terminal is at the potential of the cell housing. It is also possible that both cell terminals are encapsulated with the electrically insulating plastic.
  • those surface areas of the cell terminal and the cover plate can, for example, have structural elements
  • Dimensions in the nanometer or micrometer range can be designed, for example, as pores, capillaries, cuts, projections and / or undercuts.
  • the structural elements can be produced by means of a laser.
  • the plastic When the plastic is injected into the interspace, the plastic, which is still liquid at this point in time, flows over the structural elements and, when the plastic solidifies or hardens, also connects with these in a form-fitting manner.
  • the cover plate can do without further joining means such as glue or the like, since the plastic and the relevant surface areas form a particularly stable, effective and full-surface connection.
  • a particularly tight connection is to be understood in particular as a connection which is at least helium leak-tight.
  • one of the contact sections is provided as a separate contact part.
  • the connecting section is with another of the
  • the connecting section is passed through the through-opening and the free end of the connecting section passed through the through-opening is electrically and mechanically connected to the separate contact part.
  • the contact part is attached to the connecting portion by laser welding.
  • connection section only connected to a contact section on one side.
  • the connecting section can, for example, be in one piece with one of the contact sections
  • the connecting section can be pushed through the through opening from below.
  • the second contact section is arranged so as to overlap with the underside of the cover plate, forming the second gap.
  • the first contact section which is present as the separate contact part, can then be arranged so as to overlap with the top of the cover plate, forming the first intermediate space, and connected to the connecting section. If, for example, the connecting section is connected to the first contact section, the connecting section can pass through the through opening from above
  • the first contact section is arranged so as to overlap with the top of the cover plate while forming the first gap.
  • the second contact section which is present as the separate contact part, can then be arranged so as to overlap the underside of the cover plate while forming the second intermediate space and can be connected to the connecting section.
  • the sealing element is arranged around the connecting section. Then the connecting portion is passed through the through hole. The sealing element is clamped between the contact section connected to the connecting section and the cover plate. Finally, the contact part is connected to the free end of the connecting section.
  • the sealing element can be designed, for example, as a closed sealing ring which is slipped over the free end of the connecting section and pulled onto the connecting section. Then the connection section fitted with the sealing element is inserted through the through opening, thereby opening the gap between the cover plate and the one with the
  • Connecting portion connected contact portion forms.
  • Sealing element arranged in this space. If, for example, the connecting section connected to the second contact section is pushed through the through opening from below, the sealing element is arranged in the second intermediate space.
  • the first contact section which is designed as a separate contact part, is then connected to the connecting section and the plastic is introduced into the first interspace after the sealing element has been pretensioned. If, for example, the connecting section connected to the first contact section is pushed through the through opening from above, this is the case
  • the second contact section which is designed as a separate contact part, is then connected to the connecting section and the plastic, after the sealing element has been pretensioned, is introduced into the second intermediate space.
  • the connecting section is guided through the through opening and the sealing element is passed around the through opening
  • the sealing element is arranged on the cover plate. Finally, the contact part is fastened to the free end of the connecting section while forming the space for the sealing element. For example, if the one with the second
  • Passage opening is inserted through and the free end of the
  • Connecting section protrudes on the top of the cover plate, so that
  • Sealing element arranged on the top of the cover plate in such a way that it surrounds the free end.
  • the sealing element can be the sealing ring, which is slipped over the free end.
  • the first contact section which is designed as a separate contact part, is connected to the connecting section to form the first space connected.
  • the plastic is introduced into the second intermediate space. For example, if the connecting portion connected to the first contact portion from above through the
  • Passage opening is inserted through and the free end of the
  • the sealing element is arranged on the underside of the cover plate in such a way that it surrounds the free end. Then the second, designed as a separate contact part
  • the cell terminal is first arranged completely on the cover plate and then the sealing element is inserted into one of the spaces.
  • the sealing element can be, for example, a slotted sealing ring. It is particularly advantageous if the sealing element is injected and is thus designed as an injection-molded part. After the sealing element has been pretensioned, the plastic is again injected into the space without the sealing element.
  • the connecting section and the second contact section are made in one piece by deep-drawing a sheet, for example one
  • connection section is formed by deep drawing with a cup-shaped profile and the second contact section is formed as a collar area protruding from the legs of the cup-shaped profile.
  • the connecting section Due to the cup-shaped profile, the connecting section has a contact area for contact with the first contact section and two legs protruding from the contact area.
  • the legs can be designed, for example, with the formation of a rectangular, pot-shaped profile perpendicularly or with the formation of a trapezoidal, pot-shaped profile protruding obliquely from the contact area.
  • the collar area which is oriented parallel to the contact area, is formed protruding from the legs of the cup-shaped profile.
  • the sealing element can, for example, be slipped over the connecting section and placed on the second contact section.
  • Such a profile can be formed in a particularly simple manner by deep drawing a sheet metal using a punch.
  • the cell terminal is designed with a double-T-shaped profile and for this purpose the first contact section and the second contact section are designed in the form of a plate and the connecting section is designed in the form of a web becomes.
  • the web-shaped or columnar connecting section can, for example, be cuboid or cylindrical.
  • the first contact section is produced by plating two plates, a first plate to be connected to the first connection section being formed from a first metal from which the connection section is also formed, and a second to the cell-external connection
  • the plate to be connected is formed from a second metal different from the first metal.
  • the first plate can be formed from copper and the second plate can be formed from aluminum.
  • the two plates can be connected to form the plate-shaped first contact section by plating, in particular roll plating.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a cover assembly for a
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a cover assembly for a
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of a cover assembly for a
  • 1a to 1e show method steps for producing a first
  • the cover assembly 1 can be part of a not shown here
  • FIG. 1 a components of the cover assembly 1 are shown in the non-assembled state of the cover assembly 1.
  • the cover assembly 1 has a cover plate 2 with a through opening 3.
  • the cover plate 2 is used to cover the
  • the cover assembly 1 has a cell terminal 4 which is designed in two parts.
  • the cell terminal 4 has a plate-shaped first contact section 5, which is plated here, for example roll-plated.
  • the first contact section 5 has a first plate 6 made of a first metal, for example copper, and a second plate 7, which covers the first plate 6, made of a second metal, for example aluminum.
  • the cell terminal 4 has a second contact section 8, which can be connected - directly or indirectly - to an electrode of the galvanic element, and a connection section 9 which is connected to the first contact section 5 and the second contact section 8.
  • the second contact section 8 and the connecting section 9 are formed in one piece here.
  • the connecting section 9 here has a pot-shaped, in particular trapezoidal or conical, profile and thus has a contact area 10 for contact with the first contact section 5 and two legs 11 which extend obliquely away from the contact area 10.
  • a collar area 12 protruding from the legs 11 forms the second
  • Such a one-piece design of the conical connecting section 9 and the second contact section 8 can be formed, for example, by deep-drawing a sheet metal by means of a die.
  • the cover assembly 1 has a sealing element 13, which is designed here as an elastic, closed sealing ring 14.
  • the sealing ring 14 is slipped over the connecting section 9 in the direction of the arrow and thus, as shown in FIG. 1 b, surrounds the first connecting section 9 and rests on the second contact section 8.
  • the connecting section 9 is then inserted from below through the through opening 3 and thus arranged in the through opening 3. This creates a lower intermediate space 15 between an underside 16 of the cover plate 2 and the second contact section 8, in which the sealing ring 14 is located here.
  • the underside 16 of the cover plate 2 faces the interior of the cell housing.
  • the first contact section 5 which is present here as a separate contact part, is placed on a free end E on the connecting section 9 and is arranged to overlap a top side 18 of the cover plate 2, forming an upper gap 17 (see FIG. 1c). Then, the first contact portion 5 is attached to the connecting portion 9 by laser welding 19. The sealing element 13 is then pretensioned by the cover plate 2 and the second contact section 8
  • Sealing element 13 which here completely fills the lower intermediate space 15, pushes here in the pretensioned state into the through opening 3 in some areas.
  • the cell terminal 4 is fastened to the cover plate 2, as shown in FIG. 1d.
  • a liquid plastic 20 is injected into the upper intermediate space 17 between the cover plate 2 and the first contact section 5 in which the sealing element 13 is not located. After the plastic 20 has hardened, it holds the sealing element 13 in the pretensioned state.
  • the sealing element 13 and the plastic 20 seal the through opening 3 so that in the assembled state the Battery cell the liquid electrolyte cannot escape from the cell housing or dirt particles and water can penetrate into the cell housing.
  • a second embodiment of the cover assembly 1 is shown. Here the first contact section 5 and the connection section 9 are connected.
  • Contact section 8 is designed as the separate contact part. To this is the
  • Connecting section 9 is formed in one piece with the second plate 7 of the roll-clad first contact section 5. Here the connecting section 9 is pushed through the through opening 3 from above. The free end E of the connecting section 9 protrudes from the underside 16 of the cover plate 2. Then the sealing ring 14 is pushed over the free end E of the connecting portion 9 and thus on the
  • the cell terminal 4 here has a double-T-shaped cross section.
  • FIG. 3 a third embodiment of the cover assembly 1 is shown.
  • a shape of the cell terminal 4 here corresponds to a shape of the cell terminal 4 according to FIGS. 1a to 1e.
  • the connecting section 9 with the trapezoidal profile is first inserted through the through opening 3 from below. The free end of the
  • the connecting section 9 protrudes from the top 18 of the cover plate 2 and is connected to the first contact section 5, which is present here as a separate contact part.
  • the sealing element 13 is then introduced into the upper intermediate space 17 here.
  • the sealing element 13 is here, for example, as an injection molded element 21
  • Interspace 15 is injected with the plastic 20, which is distributed in the lower interspace 15 and flows through the through opening 3 into the upper interspace 17.
  • a fourth embodiment of the cover assembly 1 is shown in FIG.
  • a shape of the cell terminal 4 corresponds here to a shape of the cell terminal 4 according to FIG.
  • Sealing element 13 can be designed as a sealing ring 14, which before passing through the connecting section 9 through the through opening 3 via the Connecting section 9 is turned over and, after passing through the through opening 3, is arranged between the top 18 of the cover plate 2 and the first contact section 5.
  • the second contact section 8 which is present as a separate contact part, is then attached to the free end E, which protrudes from the underside 16 of the cover plate 2.
  • the first contact section 5 can then be pressed in the direction of the cover plate 2, whereby the sealing ring 14 is pretensioned.
  • the sealing ring 14 is thus arranged in the through opening 3 in some areas.
  • the plastic 20 is introduced into the lower interspace 15 and flows here in areas through the through opening 3 into the upper interspace 17, where it hardens and holds the sealing ring 14 in the pretensioned state.
  • the cell terminal 4 can first be arranged completely on the cover plate 2, then the sealing element 13 can be inserted, for example injected, and finally the plastic 20 can be injected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Deckelbaugruppe (5) für ein Zellgehäuse (2) einer prismatischen Batteriezelle (1), bei welchem - ein aus einem drei Abschnitten (5, 8, 9) bestehendes Zellterminal (4) an einer Deckelplatte (2) derart angeordnet wird, dass ein Abschnitt (9) in einer Durchgangsöffnung (3) der Deckelplatte (2) angeordnet ist, ein anderen Abschnitt (5) und die Deckelplatte (2) unter Ausbildung eines ersten Zwischenraumes (17) überlappen und ein weiterer Abschnitt (8) und die Deckelplatte (2) unter Ausbildung eines zweiten Zwischenraumes (15) überlappen, - ein Dichtungselement (13) in einem der Zwischenräume (15, 17) bereitgestellt wird und durch Komprimieren des Zwischenraumes (15, 17) vorgespannt wird, und f) das Zellterminals (4) mit der Deckelplatte (2) durch Einbringen eines Kunststoffs (20) in den Zwischenraum (17, 15) ohne das Dichtungselement (13) verbunden wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batteriezelle.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Deckelbaugruppe für ein Zellgehäuse einer prismatischen Batteriezelle mit einem Dichtungselement sowie Batteriezelle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Deckelbaugruppe für ein
Zellgehäuse einer prismatischen Batteriezelle. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batteriezelle.
Vorliegend richtet sich das Interesse auf Hochvoltbatterien bzw. Hochvoltakkumulatoren, insbesondere für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge. Solche Hochvoltbatterien weisen eine Vielzahl von Batteriezellen auf, welche in der Regel in einem Zellverbund angeordnet und zu einem Batteriemodul verschaltet sind. Die Batteriezellen können prismatische Batteriezellen sein, welche ein flachquaderförmiges Zellgehäuse aufweisen, in dessen Gehäuseinneren ein galvanisches Element angeordnet ist. Elektroden des galvanischen Elementes sind mit Zellterminals der Batteriezelle elektrisch verbunden, welche durch eine Deckelplatte des Zellgehäuses hindurchgeführt sind und über welche das
galvanische Element mit einem zellexternen Anschluss, beispielsweise einem Zellterminal einer anderen Batteriezelle, elektrisch verbindbar ist. Dazu ist aus dem Stand der Technik bekannt, zumindest eines der Zellterminals mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff zu umspritzen, um einerseits das Zellterminal an der Deckelplatte zu befestigen und andererseits das metallische Zellgehäuse gegenüber dem Zellterminal elektrisch zu isolieren.
Darüber hinaus soll das Gehäuseinnere gegenüber einem Gehäuseäußeren dicht sein, um einen Stoffaustausch zwischen dem Gehäuseinneren und dem Gehäuseäußeren zu verhindern. Beispielsweise soll verhindert werden, dass Elektrolyt aus dem
Gehäuseinneren austritt und Feuchtigkeit in das Gehäuseinnere eintritt, wodurch eine Zellalterung der Batteriezellen beschleunigt wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zellgehäuse einer prismatischen
Batteriezelle für eine Hochvoltbatterie dahingehend zu verbessern, dass es besonders dicht ausgebildet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie eine Batteriezelle mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen einer Deckelbaugruppe für ein Zellgehäuse einer prismatischen Batteriezelle. Bei dem Verfahren wird zumindest ein mehrteiliges Zellterminal mit einem plattenförmigen ersten Kontaktabschnitt zum elektrischen Verbinden mit einem zellexternen Anschluss, einem zweiten
Kontaktabschnitt zum elektrischen Verbinden mit einem galvanischen Element der Batteriezelle und einem den ersten Kontaktabschnitt und den zweiten Kontaktabschnitt mechanisch und elektrisch verbindenden Verbindungsabschnittbereitgestellt. Außerdem wird eine Deckelplatte zum Abdecken des Zellgehäuses bereitgestellt, welche zumindest eine Durchgangsöffnung aufweist. Das Zellterminal wird derart an der Deckelplatte angeordnet, dass der Verbindungsabschnitt in der Durchgangsöffnung angeordnet ist, der erste Kontaktabschnitt und eine Oberseite der Deckelplatte unter Ausbildung eines ersten Zwischenraumes überlappen und der zweite Kontaktabschnitt und eine Unterseite der Deckelplatte unter Ausbildung eines zweiten Zwischenraumes überlappen. Darüber hinaus wird in einem der Zwischenräume ein Dichtungselement bereitgestellt, welches durch Komprimieren des Zwischenraumes, in welchem das Dichtungselement angeordnet ist, vorgespannt wird. In den anderen Zwischenraum wird, um das Zellterminal mit der Deckelplatte zu verbinden und um das Dichtungselement in dem vorgespannten Zustand zu halten, ein Kunststoff eingebracht.
Zur Erfindung gehört außerdem eine prismatische Batteriezelle für eine Hochvoltbatterie mit einem galvanischen Element und einem Zellgehäuse aufweisend eine
Deckelbaugruppe, welche durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt ist. Die Deckelbaugruppe ist insbesondere mit einem Gehäusemantel des Zellgehäuses verschweißt und der zweite Kontaktabschnitt ist mit einer Elektrode des galvanischen Elementes elektrisch verbunden. Die erfindungsgemäßen prismatischen Batteriezellen können beispielsweise zu einer Hochvoltbatterie verschaltet werden. Die Hochvoltbatterie ist insbesondere als eine Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, ausgebildet.
Die Deckelbaugruppe und ein Gehäuseunterteil, welches aus einem Gehäusemantel und einer Bodenplatte gebildet ist, bilden das Zellgehäuse für die prismatische Batteriezelle. Die Deckelplatte, der Gehäusemantel und die Bodenplatte umschließen dabei ein Gehäuseinneres für das galvanische Element der Batteriezelle. Die Deckelplatte und die Bodenplatte sind insbesondere als rechteckförmige, plattenförmige Elemente ausgebildet, sodass ein flachquaderförmiges Zellgehäuse gebildet wird. Das Zellgehäuse ist dabei insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Aluminium, gebildet. Die Deckelplatte weist insbesondere zwei Durchgangsöffnungen für zwei Zellterminals auf.
Die Zellterminals werden also durch die Deckelplatte hindurchgeführt. Ein erstes
Zellterminal kann mit einer ersten Elektrode, beispielsweise einer Anode, des
galvanischen Elementes elektrisch verbunden und ein zweites Zellterminal kann mit einer zweiten Elektrode, beispielsweise einer werden Kathode, des galvanischen Elementes elektrisch verbunden werden.
Zumindest eines der Zellterminals ist dabei mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet und weist die drei Abschnitte in Form von den zwei Kontaktabschnitten und dem Verbindungsabschnitt auf. Der Verbindungsabschnitt ist vorzugsweise mit einem der Kontaktabschnitt einteilig ausgebildet. Der erste Kontaktabschnitt ist plattenförmig ausgebildet und im zusammengesetzten Zustand des Zellgehäuses an einer Außenseite des Zellgehäuses angeordnet. Der erste Kontaktabschnitt erstreckt sich dabei im
Wesentlichen parallel zu der Oberseite der Deckelplatte und ist unter Ausbildung des ersten, oberen Zwischenraumes in einem Überlappungsbereich beabstandet zu der Oberseite der Deckelplatte angeordnet. Der Verbindungsabschnitt und der zweite
Kontaktabschnitt sind im zusammengesetzten Zustand des Zellgehäuses in dem
Gehäuseinneren angeordnet, wobei der Verbindungsabschnitt an einer Unterseite des ersten Kontaktabschnittes befestigt ist. Der Verbindungsabschnitt erstreckt sich im angeordneten Zustand am ersten Kontaktabschnitt ausgehend von dem ersten
Kontaktabschnitt schräg, beispielsweise senkrecht, zu dem ersten Kontaktabschnitt. Der zweite Kontaktabschnitt erstreckt sich ausgehend von dem Verbindungsabschnitt im Wesentlichen parallel zu dem ersten Kontaktabschnitt. Im angeordneten Zustand des Zellterminals an der Deckelplatte erstreckt sich also der zweite Kontaktabschnitt im Wesentlichen parallel zu der Unterseite der Deckelplatte und ist unter Ausbildung des zweiten, unteren Zwischenraumes in einem Überlappungsbereich beabstandet zu der Unterseite der Deckelplatte angeordnet.
In einem der Zwischenräume wird das Dichtungselement angeordnet. Der Zeitpunkt, wann das Dichtungselement in dem Zwischenraum angeordnet wird, kann dabei variabel sein. Beispielsweise kann das Dichtungselement bereits an dem Zellterminal angeordnet sein und durch Einführen des Verbindungsabschnittes in die Durchgangsöffnung in dem Zwischenraum angeordnet werden. Auch kann vorgesehen sein, dass das Dichtungselement erst nach Durchführen des Verbindungsabschnittes durch die
Durchgangsöffnung oder nach Anordnen des Zellterminals an der Deckelplatte in dem Zwischenraum angeordnet wird. Die Reihenfolge der Verfahrensschritte ist also nicht obligatorisch, sondern zumindest teilweise fakultativ. Das Dichtungselement kann beispielsweise als ein Dichtungsring ausgebildet werden oder in den Zwischenraum eingespritzt werden. Ein Material und eine Geometrie, insbesondere ein Querschnitt, des Dichtungselementes können dabei beliebig sein.
Dieses elastische Dichtungselement, welches zwischen einem der Kontaktabschnitte und der Deckelplatte in dem Zwischenraum angeordnet ist, wird nun vorgespannt, indem der Zwischenraum komprimiert wird. Dazu können die Deckelplatte und der diesen
Zwischenraum begrenzende Kontaktabschnitt zusammengepresst werden. Das
Dichtungselement wird dadurch komprimiert. Beispielsweise kann das Dichtungselement den zugehörigen Zwischenraum komplett ausfüllen und sich beim Komprimieren teilweise in eine Lücke zwischen einem Rand der Durchgangsöffnung und dem
Verbindungsabschnitt schieben. So kann die Lücke, welche eine undichte Stelle des Zellgehäuses darstellen würde, abgedichtet bzw. verschlossen werden. Um das
Dichtungselement in dem vorgespannt Zustand, in welchem es den zugehörigen
Zwischenraum und beispielsweise auch die Durchgangsöffnung verschließt, zu halten, wird der Kunststoff, beispielsweise in einem Spritzgussprozess, zumindest in den Zwischenraum eingebracht, in welchem kein Dichtungselement angeordnet ist. Im Falle, dass das Dichtungselement sich nicht in die Lücke zwischen dem Rand der
Durchgangsöffnung und dem Verbindungsabschnitt schiebt und beispielsweise den zugehörigen Zwischenraum nicht vollständig ausfüllt, kann der Kunststoff durch die Lücke zwischen dem Rand der Durchgangsöffnung und dem Verbindungsabschnitt in den Zwischenraum mit dem Dichtungselement fließen.
Der Kunststoff verbindet zumindest den an diesen Zwischenraum angrenzenden
Kontaktabschnitt mit der Deckelplatte mechanisch, insbesondere stoffschlüssig, und hält somit die Deckelplatte und das Zellterminal in einer Lage zueinander, welche durch das Komprimieren des Zwischenraumes mit dem Dichtungselement vorgegeben wird.
Beispielsweise kann ein Spritzgießwerkzeug bereitgestellt werden, in welchem die Deckelplatte, das Zellterminal und das Dichtungselement angeordnet werden, wobei zum Vorspannen des Dichtungselementes die Deckelplatte und einer der Kontaktabschnitte mittels des Spritzgießwerkzeuges zusammengepresst werden. Dann wird der Kunststoff in den Zwischenraum ohne das Dichtungselement eingespritzt und die Deckelbaugruppe verbleibt in dem Spritzgießwerkzeug, bis der Kunststoff ausgehärtet ist und das
Dichtungselement in dem vorgespannten Zustand hält.
Der in den Zwischenraum eingespritzte Kunststoff kann dabei ein Thermoplast oder ein Elastomer oder ein Duroplast sein. Vorzugsweise wird in den Zwischenraum ein
Kunststoff in Form von einem Duroplasten eingespritzt. Duroplaste sind Kunststoffe, die nach ihrer Aushärtung durch Erwärmung oder andere Maßnahmen nicht mehr verformt werden können. Duroplaste sind darüber hinaus besonders kostengünstig und weisen eine gute Temperaturbeständigkeit auf.
Beispielsweise kann eines der Zellterminals, beispielsweise das anodenseitige
Zellterminal, mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff umspritzt werden, während das andere Zellterminal, beispielsweise das kathodenseitige Zellterminal, mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff umspritzt wird. Dadurch wird das anodenseitige Zellterminal elektrisch von dem Zellgehäuse isoliert, während das kathodenseitige Zellterminal auf dem Potential des Zellgehäuses liegt. Auch kann sein, dass beide Zellterminals mit dem elektrisch isolierenden Kunststoff umspritzt werden.
Um die Haftung zwischen Kunststoff und Zellterminal sowie zwischen Kunststoff und Deckelplatte zu verbessern, können beispielsweise diejenigen Oberflächenbereiche des Zellterminals und der Deckelplatte mit einer Strukturelemente aufweisenden
Oberflächenstruktur versehen werden, welche dem mit dem Kunststoff zu befüllenden Zwischenraum zugewandt sind. Die Strukturelemente weisen insbesondere
Abmessungen im Nanometer- oder Mikrometerbereich auf und können beispielsweise als Poren, Kapillare, Schnitte, Vorsprünge und/oder Hinterschneidungen ausgebildet werden. Beispielsweise können die Strukturelemente mittels eines Lasers hergestellt werden.
Beim Einspritzen des Kunststoffs in den Zwischenraum fließt der zu diesem Zeitpunkt noch flüssige Kunststoff über die Strukturelemente und verbindet sich beim Erstarren bzw. Aushärten des Kunststoffs mit diesen zusätzlich formschlüssig. Durch das
Strukturieren der betreffenden Oberflächenbereiche des Zellterminals und der
Deckelplatte kann insbesondere auf weitere Fügemittel, wie Klebstoff oder dergleichen, verzichtet werden, da der Kunststoff und die betreffenden Oberflächenbereiche eine besonders stabile, effektive und ganzflächige Verbindung ausbilden.
Durch das Einbringen des Dichtungselementes in den Befestigungsprozess des
Zellterminals an der Deckelplatte kann mit wenigen Verfahrensschritten eine besonders dichte Verbindung zwischen der Deckelplatte und dem Zellterminal hergestellt werden. Unter einer besonders dichten Verbindung ist insbesondere eine Verbindung zu verstehen, welche zumindest heliumleckdicht ist. Somit kann eine besonders langlebige Hochvoltbatterie, insbesondere für den Einsatz in einem elektrisch antreibbaren
Kraftfahrzeug, bereitgestellt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird einer der Kontaktabschnitte als ein separates Kontaktteil bereitgestellt. Der Verbindungsabschnitt ist mit einem anderen der
Kontaktabschnitte verbunden und weist ein freies unverbundenes Ende auf. Der
Verbindungabschnitt wird durch die Durchgangsöffnung durchgeführt und das freie Ende des durch die Durchgangsöffnung hindurchgeführten Verbindungsabschnitts wird mit dem separaten Kontaktteil elektrisch und mechanisch verbunden. Insbesondere wird der Kontaktteil an dem Verbindungsabschnitt durch Laserschweißen befestigt. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Abmessungen der
Kontaktabschnitte größer sind als ein Durchmesser der Durchgangsöffnung, während eine Abmessung, insbesondere ein Durchmesser, des Verbindungsabschnittes kleiner ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnung. Der Verbindungsabschnitt kann also einfach durch die Durchgangsöffnung hindurchgesteckt werden. Dazu ist der
Verbindungsabschnitt nur einseitig mit einem Kontaktabschnitt verbunden. Dazu kann der Verbindungsabschnitt beispielsweise einteilig mit einem der Kontaktabschnitte
ausgebildet sein.
Wenn beispielsweise der Verbindungsabschnitt mit dem zweiten Kontaktabschnitt verbunden ist, so kann der Verbindungsabschnitt von unten durch die Durchgangsöffnung hindurchgesteckt werden. Dabei wird der zweite Kontaktabschnitt unter Ausbildung des zweiten Zwischenraums überlappend mit der Unterseite der Deckelplatte angeordnet. Der erste Kontaktabschnitt, welcher als das separate Kontaktteil vorliegt, kann dann unter Ausbildung des ersten Zwischenraums überlappend zu der Oberseite der Deckelplatte angeordnet werden und mit dem Verbindungsabschnitt verbunden werden. Wenn beispielsweise der Verbindungsabschnitt mit dem ersten Kontaktabschnitt verbunden ist, so kann der Verbindungsabschnitt von oben durch die Durchgangsöffnung
hindurchgesteckt werden. Dabei wird der erste Kontaktabschnitt unter Ausbildung des ersten Zwischenraums überlappend mit der Oberseite der Deckelplatte angeordnet. Der zweite Kontaktabschnitt, welcher als das separate Kontaktteil vorliegt, kann dann unter Ausbildung des zweiten Zwischenraums überlappend zu der Unterseite der Deckelplatte angeordnet werden und mit dem Verbindungsabschnitt verbunden werden. In einer ersten Variante wird das Dichtungselement um den Verbindungsabschnitt herum angeordnet. Dann wird der Verbindungsabschnitt durch die Durchgangsöffnung geführt. Dabei wird das Dichtungselement zwischen dem mit dem Verbindungsabschnitt verbundenen Kontaktabschnitt und der Deckelplatte eingeklemmt. Schließlich wird der Kontaktteil mit dem freien Ende des Verbindungsabschnittes verbunden. In dieser ersten Variante kann das Dichtungselement beispielsweise als ein geschlossener Dichtungsring ausgebildet sein, welcher über das freie Ende des Verbindungsabschnittes gestülpt und auf den Verbindungsabschnitt aufgezogen wird. Dann wird der mit dem Dichtungselement bestückte Verbindungsabschnitt durch die Durchgangsöffnung gesteckt, wobei sich dadurch der Zwischenraum zwischen der Deckelplatte und dem mit dem
Verbindungsabschnitt verbundenen Kontaktabschnitt bildet. Gleichzeitig wird das
Dichtungselement in diesem Zwischenraum angeordnet. Wenn beispielsweise der mit dem zweiten Kontaktabschnitt verbundene Verbindungsabschnitt von unten durch die Durchgangsöffnung hindurchgesteckt wird, so wird das Dichtungselement in dem zweiten Zwischenraum angeordnet. Dann wird der als separates Kontaktteil ausgebildete erste Kontaktabschnitt mit dem Verbindungsabschnitt verbunden und der Kunststoff wird, nach Vorspannen des Dichtungselementes, in den ersten Zwischenraum eingebracht. Wenn beispielsweise der mit dem ersten Kontaktabschnitt verbundene Verbindungsabschnitt von oben durch die Durchgangsöffnung hindurchgesteckt wird, so wird das
Dichtungselement in dem ersten Zwischenraum angeordnet. Dann wird der als separates Kontaktteil ausgebildete zweite Kontaktabschnitt mit dem Verbindungsabschnitt verbunden und der Kunststoff wird, nach Vorspannen des Dichtungselementes, in den zweiten Zwischenraum eingebracht.
In einer zweiten Variante wird der Verbindungsabschnitt durch die Durchgangsöffnung geführt und das Dichtungselement wird um das durch die Durchgangsöffnung
durchgeführte freie Ende des Verbindungsabschnitts herum angeordnet. Dabei wird das Dichtungselement an der Deckelplatte angeordnet. Schließlich wird der Kontaktteil unter Ausbildung des Zwischenraumes für das Dichtungselement an dem freien Ende des Verbindungsabschnittes befestigt. Wenn beispielsweise der mit dem zweiten
Kontaktabschnitt verbundene Verbindungsabschnitt von unten durch die
Durchgangsöffnung hindurchgesteckt wird und das freie Ende des
Verbindungsabschnittes an der Oberseite der Deckelplatte übersteht, so wird das
Dichtungselement an der Oberseite der Deckelplatte derart angeordnet, dass es das freie Ende umgibt. Beispielsweise kann das Dichtungselement der Dichtungsring sein, welcher über das freie Ende übergestülpt wird. Dann wird der als separates Kontaktteil ausgebildete erste Kontaktabschnitt mit dem Verbindungsabschnitt unter Ausbildung des ersten Zwischenraums verbunden. Nach Vorspannen des Dichtungselementes wird der Kunststoff in den zweiten Zwischenraum eingebracht. Wenn beispielsweise der mit dem ersten Kontaktabschnitt verbundene Verbindungsabschnitt von oben durch die
Durchgangsöffnung hindurchgesteckt wird und das freie Ende des
Verbindungsabschnittes an der Unterseite der Deckelplatte übersteht, so wird das Dichtungselement an der Unterseite der Deckelplatte derart angeordnet, dass es das freie Ende umgibt. Dann wird der als separates Kontaktteil ausgebildete zweite
Kontaktabschnitt mit dem Verbindungsabschnitt unter Ausbildung des zweiten
Zwischenraums verbunden. Nach Vorspannen des Dichtungselementes wird der
Kunststoff in den ersten Zwischenraum eingebracht.
In einer anderen Variante wird zuerst das Zellterminal komplett an der Deckelplatte angeordnet und dann wird das Dichtungselement in einen der Zwischenräume eingelegt. Das Dichtungselement kann hier beispielsweise ein geschlitzter Dichtungsring sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Dichtungselement eingespritzt wird und somit als ein Spritzgussteil ausgebildet ist. Nach Vorspannen des Dichtungselementes wird wiederum der Kunststoff in den Zwischenraum ohne das Dichtungselement eingespritzt.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden der Verbindungsabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt einteilig durch Tiefziehen eines Bleches, beispielsweise eines
Kupferblechs, ausgebildet, wobei der Verbindungsabschnitt durch das Tiefziehen mit einem topfförmigen Profil ausgebildet wird und der zweite Kontaktabschnitt als ein von Schenkeln des topfförmigen Profils abstehender Kragenbereich ausgebildet wird. Durch das topfförmige Profil weist der Verbindungsabschnitt einen Anlagebereich zum Anlegen an den ersten Kontaktabschnitt und zwei von dem Anlagebereich abstehende Schenkel auf. Die Schenkel können dabei beispielsweise unter Ausbildung eines rechteckförmigen- topfförmigen Profils senkrecht oder unter Ausbildung eines trapezförmigen-topfförmigen Profils schräg abstehend von dem Anlagebereich ausgebildet sein. Abstehend von den Schenkel des topfförmigen Profils wird der Kragenbereich ausgebildet, welcher parallel zu dem Anlagebereich orientiert ist. Das Dichtungselement kann dabei beispielsweise über den Verbindungsabschnitt gestülpt werden und auf den zweiten Kontaktabschnitt aufgelegt werden. Ein solches Profil kann besonders einfach durch Tiefziehen eines Bleches mittels eines Stempels gebildet werden.
Auch kann vorgesehen sein, dass das Zellterminal mit einem Doppel-T-förmigen Profil ausgebildet wird und dazu der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt plattenförmig ausgebildet werden und der Verbindungsabschnitt stegförmig ausgebildet wird. Der stegförmige bzw. säulenartige Verbindungsabschnitt kann beispielsweise quaderförmig oder zylinderförmig sein. Beim Durchführen des stegförmigen
Verbindungsabschnittes durch die Durchgangsöffnung kann dieser bereits mit einem der plattenförmigen Kontaktabschnitte verbunden sein.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Kontaktabschnitt durch Plattieren zweier Platten hergestellt wird, wobei eine erste, mit dem ersten Verbindungsabschnitt zu verbindende Platte aus einem ersten Metall gebildet ist, aus welchem auch der Verbindungsabschnitt gebildet ist, und eine zweite, mit dem zellexternen Anschluss zu verbindende Platte aus einem zu dem ersten Metall unterschiedlichen zweiten Metall gebildet ist. Beispielsweise kann die erste Platte aus Kupfer gebildet sein und die zweite Platte aus Aluminium gebildet sein. Durch Plattieren, insbesondere Walzplattieren, können die beiden Platten zu dem plattenförmigen ersten Kontaktabschnitt verbunden werden.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Batteriezelle.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1a bis 1e Verfahrensschritte zur Herstellung einer ersten Ausführungsform einer Deckelbaugruppe für eine Batteriezelle;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Deckelbaugruppe für eine
Batteriezelle; Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer Deckelbaugruppe für eine
Batteriezelle; und
Fig. 4 eine vierte Ausführungsform einer Deckelbaugruppe für eine
Batteriezelle.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Fig. 1a bis Fig.1e zeigen Verfahrensschritte zur Herstellung einer ersten
Ausführungsform einer Deckelbaugruppe 1 , wie sie im zusammengesetzten Zustand in Fig. 1e gezeigt ist. Die Deckelbaugruppe 1 kann Teil eines hier nicht gezeigten
Zellgehäuses einer prismatischen Batteriezelle sein, welche beispielsweise in einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann. In Fig. 1a sind Komponenten der Deckelbaugruppe 1 im nicht zusammengesetzten Zustand der Deckelbaugruppe 1 gezeigt. Die Deckelbaugruppe 1 weist eine Deckelplatte 2 mit einer Durchgangsöffnung 3 auf. Die Deckelplatte 2 dient zum Abdecken des
Zellgehäuses der prismatischen Batteriezelle, wobei in dem Zellgehäuse ein galvanisches Element der Batteriezelle in Form von einer elektrolytgetränkten Elektroden-Separator- Anordnung angeordnet ist. Außerdem weist die Deckelbaugruppe 1 ein Zellterminal 4 auf, welches zweiteilig ausgebildet ist. Das Zellterminal 4 weist einen plattenförmigen ersten Kontaktabschnitt 5 auf, welcher hier plattiert, beispielsweise walzplattiert, ist. Der erste Kontaktabschnitt 5 weist eine erste Platte 6 aus einem ersten Metall, beispielsweise Kupfer, und eine die erste Platte 6 überdeckende zweite Platte 7 aus einem zweiten Metall, beispielsweise Aluminium, auf.
Außerdem weist das Zellterminal 4 einen zweiten Kontaktabschnitt 8, welcher -mittelbar oder unmittelbar- mit einer Elektrode des galvanischen Elementes verbunden werden kann, und einen Verbindungsabschnitt 9, welcher mit dem ersten Kontaktabschnitt 5 und dem zweiten Kontaktabschnitt 8 verbunden wird, auf. Der zweite Kontaktabschnitt 8 und der Verbindungsabschnitt 9 sind hier einteilig ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 9 weist hier ein topfförmiges, insbesondere trapezförmiges bzw. konisches, Profil auf und weist somit einen Anlagebereich 10 zum Anlegen an den ersten Kontaktabschnitt 5 und zwei Schenkel 11 auf, welche sich schräg von dem Anlagebereich 10 weg erstrecken. Ein von den Schenkeln 11 abstehender Kragenbereich 12 bildet den zweiten
Kontaktabschnitt 9 aus, welcher sich parallel zu dem ersten Kontaktabschnitt 5 erstreckt. Eine solche einteilige Ausbildung des konischen Verbindungsabschnitts 9 und des zweiten Kontaktabschnitts 8 kann beispielsweise durch Tiefziehen eines Blechs mittels eines Stempels gebildet werden.
Außerdem weist die Deckelbaugruppe 1 ein Dichtungselement 13 auf, welches hier als ein elastischer, geschlossener Dichtungsring 14 ausgebildet ist. Der Dichtungsring 14 wird in Richtung des Pfeils über den Verbindungsabschnitt 9 gestülpt und umgibt somit, wie in Fig. 1 b gezeigt ist, den ersten Verbindungsabschnitt 9 und liegt auf dem zweiten Kontaktabschnitt 8 auf. Dann wird der Verbindungsabschnitt 9 von unten durch die Durchgangsöffnung 3 gesteckt und damit in der Durchgangsöffnung 3 angeordnet. Dabei entsteht ein unterer Zwischenraum 15 zwischen einer Unterseite 16 der Deckelplatte 2 und dem zweiten Kontaktabschnitt 8, in welchem sich hier der Dichtungsring 14 befindet. Die Unterseite 16 der Deckelplatte 2 ist dem Gehäuseinneren des Zellgehäuses zugewandt.
Dann wird der erste Kontaktabschnitt 5, welcher hier als ein separates Kontaktteil vorliegt, auf ein freies Ende E auf den Verbindungsabschnitt 9 aufgesetzt und unter Ausbildung eines oberen Zwischenraums 17 (siehe Fig. 1c) überlappend zu einer Oberseite 18 der Deckelplatte 2 angeordnet. Dann wird der erste Kontaktabschnitt 5 durch Laserschweißen 19 an dem Verbindungsabschnitt 9 befestigt. Anschließend wird das Dichtungselement 13 vorgespannt, indem die Deckelplatte 2 und der zweite Kontaktabschnitt 8
zusammengepresst werden. Dadurch werden der untere Zwischenraum 15 und das Dichtungselement 13 komprimiert. Zum Zusammenpressen kann, wie in Fig. 1 d, gezeigt, eine Kraft F auf die Deckelplatte 2 aufgebracht werden und diese dadurch in Richtung des ortsfest gehaltenen zweiten Kontaktabschnittes 8 gedrückt werden. Das
Dichtungselement 13, welches hier den unteren Zwischenraum 15 komplett ausfüllt, schiebt sich hier in dem vorgespannten Zustand bereichsweise in die Durchgangsöffnung 3.
Um das Dichtungselement 13 in dem vorgespannten Zustand zu halten, wird, wie in Fig. 1d gezeigt, das Zellterminal 4 an der Deckelplatte 2 befestigt. Dazu wird ein flüssiger Kunststoff 20 in den hier oberen Zwischenraum 17 zwischen der Deckelplatte 2 und dem ersten Kontaktabschnitt 5, in welchem sich das Dichtungselement 13 nicht befindet, eingespritzt. Nach dem Aushärten des Kunststoffes 20 hält dieser das Dichtungselement 13 in dem vorgespannten Zustand. Das Dichtungselement 13 und der Kunststoff 20 dichten die Durchgangsöffnung 3 ab, sodass im zusammengesetzten Zustand der Batteriezelle der flüssige Elektrolyt nicht aus dem Zellgehäuse austreten kann oder Schmutzpartikel und Wasser in das Zellgehäuse eindringen können.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Deckelbaugruppe 1 gezeigt. Hier sind der erste Kontaktabschnitt 5 und der Verbindungsabschnitt 9 verbunden. Der zweite
Kontaktabschnitt 8 ist als das separate Kontaktteil ausgebildet. Dazu ist der
Verbindungsabschnitt 9 einteilig mit der zweiten Platte 7 des walzplattierten ersten Kontaktabschnittes 5 ausgebildet. Hier wird der Verbindungsabschnitt 9 von oben durch die Durchgangsöffnung 3 hindurchgesteckt. Das freie Ende E des Verbindungsabschnitts 9 steht an der Unterseite 16 der Deckelplatte 2 über. Dann wird der Dichtungsring 14 über das freie Ende E des Verbindungsabschnitts 9 geschoben und damit an der
Unterseite 16 der Deckelplatte 2 angeordnet. Dann wird der zweite, hier plattenförmige Kontaktabschnitt 8 unter Ausbildung des unteren Zwischenraums 15 an dem
Verbindungsabschnitt 9 angeordnet und, beispielsweise mittels Laserschweißens, befestigt. Das Zellterminal 4 weist hier einen Doppel-T-förmigen Querschnitt auf.
Schließlich wird, nach Vorspannen des Dichtungselementes 13 durch Komprimieren des unteren Zwischenraums 15, der Kunststoff 20 in den oberen Zwischenraum 17
eingespritzt.
In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform der Deckelbaugruppe 1 gezeigt. Eine Form des Zellterminals 4 entspricht hier einer Form des Zellterminals 4 gemäß Fig. 1a bis Fig. 1e. Hier wird beispielsweise zunächst der Verbindungsabschnitt 9 mit dem trapezförmigen Profil von unten durch die Durchgangsöffnung 3 gesteckt. Das freie Ende E des
Verbindungsabschnitts 9 steht an der Oberseite 18 der Deckelplatte 2 über und wird mit dem ersten Kontaktabschnitt 5, welcher hier als separates Kontaktteil vorliegt, verbunden. Dann wird das Dichtungselement 13 hier in den oberen Zwischenraum 17 eingebracht. Das Dichtungselement 13 ist hier beispielsweise als ein Spritzgusselement 21
ausgebildet. Hier füllt das Dichtungselement 13 den zugehörigen Zwischenraum 17 nicht komplett aus. Das Spritzgusselement 21 wird vorgespannt und in den unteren
Zwischenraum 15 wird der Kunststoff 20 eingespritzt, welcher sich in dem unteren Zwischenraum 15 verteilt und durch die Durchgangsöffnung 3 hindurch bis in den oberen Zwischenraum 17 fließt.
In Fig. 4 ist eine vierte Ausführungsform der Deckelbaugruppe 1 gezeigt. Eine Form des Zellterminals 4 entspricht hier einer Form des Zellterminals 4 gemäß Fig. 2. Das
Dichtungselement 13 kann als ein Dichtungsring 14 ausgebildet sein, welcher vor dem Durchführen des Verbindungsabschnittes 9 durch die Durchgangsöffnung 3 über den Verbindungsabschnitt 9 gestülpt wird und nach Durchführen durch die Durchgangsöffnung 3 zwischen der Oberseite 18 der Deckelplatte 2 und dem ersten Kontaktabschnitt 5 angeordnet wird. Dann wird der als separates Kontaktteil vorliegende zweite Kontaktabschnitt 8 an dem freien Ende E, welches an der Unterseite 16 der Deckelplatte 2 übersteht, befestigt. Der erste Kontaktabschnitt 5 kann dann in Richtung der Deckelplatte 2 gepresst werden, wodurch der Dichtungsring 14 vorgespannt wird. Der Dichtungsring 14 wird dadurch bereichsweise in der Durchgangsöffnung 3 angeordnet. Dann wird der Kunststoff 20 in den unteren Zwischenraum 15 eingebracht und fließt hier bereichsweise durch die Durchgangsöffnung 3 in den oberen Zwischenraum 17, wo er aushärtet und den Dichtungsring 14 in dem vorgespannten Zustand hält. Alternativ dazu kann das Zellterminal 4 zuerst vollständig an der Deckelplatte 2 angeordnet werden, dann das Dichtungselement 13 eingelegt, beispielsweise eingespritzt werden, und letztlich der Kunststoff 20 eingespritzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Deckelbaugruppe (1) für ein Zellgehäuse einer
prismatischen Batteriezelle, mit den Schritten:
a) Bereitstellen zumindest eines mehrteiligen Zellterminals (4) mit einem
plattenförmigen ersten Kontaktabschnitt (5) zum elektrischen Verbinden mit einem zellexternen Anschluss, einem zweiten Kontaktabschnitt (8) zum elektrischen
Verbinden mit einem galvanischen Element der Batteriezelle und einem den ersten Kontaktabschnitt (5) und den zweiten Kontaktabschnitt (8) mechanisch und elektrisch verbindenden Verbindungsabschnitt (9);
b) Bereitstellen einer Deckelplatte (2) zum Abdecken des Zellgehäuses, welche zumindest eine Durchgangsöffnung (3) aufweist;
c) Anordnen des Zellterminals (4) an der Deckelplatte (2) derart, dass der
Verbindungsabschnitt (9) in der Durchgangsöffnung (3) angeordnet ist, der erste Kontaktabschnitt (5) und eine Oberseite (18) der Deckelplatte (2) unter Ausbildung eines ersten Zwischenraumes (17) überlappen und der zweite Kontaktabschnitt (8) und eine Unterseite (16) der Deckelplatte (2) unter Ausbildung eines zweiten
Zwischenraumes (15) überlappen;
d) Bereitstellen eines Dichtungselementes (13) in einem der Zwischenräume (15, 17); e) Vorspannen des Dichtungselementes (13) durch Komprimieren des
Zwischenraumes (15, 17), in welchem das Dichtungselement (13) angeordnet ist, und f) Verbinden des Zellterminals (4) mit der Deckelplatte (2) und Halten des
Dichtungselementes (13) in dem vorgespannten Zustand durch Einbringen eines Kunststoffs (20) in den anderen Zwischenraum (17; 15).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtungselement (13) als ein Dichtungsring (14) ausgebildet wird oder in den Zwischenraum (15, 17) eingespritzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Durchführen von Schritt c) einer der Kontaktabschnitte (5, 8) als ein separates Kontaktteil bereitgestellt wird und der Verbindungsabschnitt (9) mit einem anderen der Kontaktabschnitte (8, 5) verbunden ist und ein freies unverbundenes Ende (E) aufweist, wobei der Verbindungabschnitt (9) durch die Durchgangsöffnung (3) durchgeführt wird und das freie Ende (E) des durch die Durchgangsöffnung (3) hindurchgeführten Verbindungsabschnitts (9) mit dem separaten Kontaktteil (8, 5) elektrisch und mechanisch verbunden wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schritte c) und d) durchgeführt werden, indem das Dichtungselement (13) um den Verbindungsabschnitt (9) herum angeordnet wird, der Verbindungsabschnitt (9) durch die Durchgangsöffnung (3) geführt wird und dabei das Dichtungselement (13) zwischen dem mit dem Verbindungsabschnitt (9) verbundenen Kontaktabschnitt (5, 8) und der Deckelplatte (2) eingeklemmt wird, und der Kontaktteil (8, 5) mit dem freien Ende des Verbindungsabschnittes (9) verbunden wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schritte c) und d) durchgeführt werden, indem der Verbindungsabschnitt (9) durch die Durchgangsöffnung (3) geführt wird, das Dichtungselement (13) um das durch die Durchgangsöffnung (3) durchgeführte freie Ende (E) des Verbindungsabschnitts (9) herum angeordnet wird und dabei an der Deckelplatte (2) angeordnet wird, und der Kontaktteil (8, 5) unter Ausbildung des Zwischenraumes (15, 17) für das
Dichtungselement an dem freien Ende (E) des Verbindungsabschnittes (9) befestigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
zunächst Schritt c) durchgeführt wird und dann Schritt d) durchgeführt wird, indem das Dichtungselement (13) nach Verbinden des Kontaktteils (8, 5) mit dem freien Ende (E) des Verbindungsabschnittes (9) in einen der Zwischenräume (15, 17) eingelegt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verbindungsabschnitt (9) und der zweite Kontaktabschnitt (8) einteilig durch Tiefziehen eines Bleches ausgebildet werden, wobei der Verbindungsabschnitt (9) durch das Tiefziehen mit einem topfförmigen Profil ausgebildet wird und der zweite Kontaktabschnitt (8) als ein von Schenkeln (11) des konischen Profils abstehender Kragenbereich (12) ausgebildet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zellterminal (4) mit einem Doppel-T-förmigen Profil ausgebildet wird und dazu der erste Kontaktabschnitt (5) und der zweiten Kontaktabschnitt (8) plattenförmig ausgebildet werden und der Verbindungsabschnitt (9) stegförmig ausgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Kontaktabschnitt (5) durch Plattieren zweier Platten (6, 7) hergestellt wird, wobei eine erste, mit dem Verbindungsabschnitt (9) zu verbindende Platte (6) aus einem ersten Metall gebildet ist, aus welchem auch der Verbindungsabschnitt (9) gebildet ist, und eine zweite, mit dem zellexternen Anschluss zu verbindende Platte (7) aus einem zu dem ersten Metall unterschiedlichen zweiten Metall gebildet ist.
10. Prismatische Batteriezelle für eine Hochvoltbatterie mit einem galvanischen Element und einem Zellgehäuse aufweisend eine Deckelbaugruppe (1), welche nach einem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
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