WO2022058211A1 - Durchführungssystem, verfahren zur herstellung eines durchführungssystems, elektrochemische zelle und elektrochemisches system - Google Patents

Durchführungssystem, verfahren zur herstellung eines durchführungssystems, elektrochemische zelle und elektrochemisches system Download PDF

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WO2022058211A1
WO2022058211A1 PCT/EP2021/074676 EP2021074676W WO2022058211A1 WO 2022058211 A1 WO2022058211 A1 WO 2022058211A1 EP 2021074676 W EP2021074676 W EP 2021074676W WO 2022058211 A1 WO2022058211 A1 WO 2022058211A1
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WO
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wall component
feedthrough
electrochemical cell
lines
feedthrough system
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PCT/EP2021/074676
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Felix HAULER
Mathias Widmaier
Christian Beck
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Elringklinger Ag
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Publication date
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Feedthrough system method of making a feedthrough system, electrochemical cell and electrochemical system
  • the present invention relates to a feedthrough system for an electrochemical system, for example for an electrochemical cell of an electrochemical system.
  • the present invention relates to a method for producing a feedthrough system, in particular for producing a feedthrough system according to the invention.
  • the present invention also relates to an electrochemical cell and an electrochemical system.
  • An electrochemical cell is known from DE 10 2020 200 063, which comprises a contact element which connects a cell terminal to a connecting conductor and which is fixed in a connection area to a cover element of the electrochemical cell by means of a casting element.
  • DE 10 2012 209 397 A1 discloses a battery cell with a cell housing and an electrode coil arranged inside the cell housing, the electrode coil being covered at least in regions by a pressure-sensitive film sensor.
  • DE 10 2017 117 077 A1 discloses a battery cell and a method for measuring the internal pressure in a battery cell, the battery cell comprising an interior space in which a battery electrolyte is located, and a housing which seals the interior space in a gas-tight manner.
  • the battery cell also includes a gas-tight sealed measurement chamber in which a pressure sensor is arranged and which is separated from the interior by a deformable membrane.
  • DE 10 2013 216 076 A1 discloses a battery cell with a cell housing surrounding the battery cell, with at least part of the cell housing being designed to deform when the pressure inside the cell housing increases, and with the battery cell having a detection device for detecting a deformation of the at least one Includes part of the cell housing.
  • the object of the present invention is to provide a feedthrough system that can be produced as easily as possible and has an optimized service life.
  • the feedthrough system for an electrochemical system includes a wall component which has one or more feedthrough openings.
  • the wall component comprises or is formed from a metallic material.
  • the wall component includes aluminum or is formed from it.
  • the feedthrough system also includes one or more lines which pass through the one or more feedthrough openings. are guided, and a fastening device which connects the one or more lines in one or more connection areas of the lead-through system to the wall component.
  • the fastening device fixes a relative position of the one or more lines to the wall component in the one or more connection areas.
  • a force fit and/or form fit and/or material connection is formed between the one or more lines and the wall component.
  • the fastening device connects the one or more lines to the wall component in a fluid-tight manner in the one or more connection areas.
  • the one or more lines are fixed to the wall component in a fluid-tight manner, for example by the fastening device.
  • the feedthrough system is suitable, for example, for use in an electrochemical cell, for example a lithium-ion battery and/or a lithium-ion accumulator.
  • a tightness to fluids can be and/or are increased by an increased pressure in an interior space of the electrochemical cell compared to the environment.
  • An electrochemical cell preferably comprises a housing which encloses an interior in a fluid-tight manner. In this way, chemical reactions which take place in the interior of the electrochemical cell can be protected from various environmental influences.
  • the electrochemical cell preferably forms part of an electrochemical system, for example a battery module.
  • the electrochemical cell is suitable for use in a vehicle.
  • the electrochemical cell preferably comprises a sensor device.
  • the wall component is a housing of an electrochemical cell or a part thereof.
  • the wall component is a cover element of an electrochemical cell or a part thereof.
  • the one or more lines electrically and/or mechanically and/or fluidically connect a first element arranged in an interior space of the electrochemical cell and a second element arranged in the vicinity of the electrochemical cell.
  • the one or one or more of the plurality of lines is preferably a cable for the electrical connection of a first element, which is arranged in the interior of the electrochemical cell, for example a sensor element, to a second Element which is arranged outside the interior of the electrochemical cell.
  • one or more lines are signal conductors, for example in the form of a pin or a screw.
  • the one or more signal conductors are used in particular for a signal line from an interior space of an electrochemical cell to the environment of the electrochemical cell or vice versa.
  • connection areas each comprise or are formed from a volume surrounded by the lead-through openings.
  • the one or one or more of the connecting regions each extend radially inwards from an edge of one of the feedthrough openings in relation to a central axis of the feedthrough opening.
  • connection areas for example one or more sealing elements, to protrude and/or protrude beyond the wall component in the axial direction with respect to the central axis of the respective feed-through opening.
  • the one or more lines are arranged in the one or more feedthrough openings in such a way that their main extension directions run at least approximately perpendicular to a main extension plane of the wall component.
  • the wall component is part of a wall.
  • the wall component which forms part of a wall, is and/or will be connected to one or more other wall components to produce an overall wall.
  • the wall component welded or cast onto a base body of the wall component as an intermediate element.
  • the lead-through system and/or the wall component can thus be of modular design.
  • the wall component forms the wall as a whole.
  • the wall component forms a cover element of an electrochemical cell.
  • the feedthrough system and/or the wall component is non-modular.
  • the one or more lines form part of a sensor device for monitoring a temperature and/or a pressure in an interior of an electrochemical cell.
  • the sensor device preferably comprises a sensor element, for example a temperature sensor and/or a pressure sensor, which is in fluidic contact with the interior of the electrochemical cell.
  • a sensor element for example a temperature sensor and/or a pressure sensor, which is in fluidic contact with the interior of the electrochemical cell.
  • the sensor element is in fluidic contact with the interior of the electrochemical cell via a sensor opening in the wall component.
  • the one or more lines connect at least one sensor element for monitoring a pressure and/or a temperature in an interior of an electrochemical cell with a control and/or regulation device of the sensor device.
  • the one or more lines connect at least one sensor element for monitoring a pressure and/or a temperature in an interior space of an electrochemical cell to a power source.
  • Embodiments of the implementation system which include a plurality of lines are particularly advantageous when the control and/or regulation device is arranged outside of the interior of the electrochemical cell.
  • Embodiments of the feedthrough system which include exactly one line are particularly advantageous when the control and/or regulation device of the sensor device is arranged in the interior of the electrochemical cell.
  • An interference fit is preferably formed between the wall component and the one or more of the lines.
  • a transition fit is formed between the wall component and the one or more lines.
  • a loose fit to be formed between the wall component and the one or more lines.
  • the formation of a loose fit can offer the advantage that a mechanical load on the one or more lines due to friction can be reduced.
  • a volume formed in the one or more feedthrough openings is preferably filled and/or closed in a fluid-tight manner between edge regions of the wall component and the one or more lines.
  • the one or more lead-through openings are preferably at least approximately circular in a cross section taken parallel to the main plane of extent of the wall component. Alternatively, it can be provided that the one or more lead-through openings are at least approximately oval in cross-section taken parallel to the main extension plane of the wall component.
  • the one or more lead-through openings are at least approximately rectangular or slot-shaped in a cross section taken parallel to the main extension plane of the wall component.
  • a plurality of feedthrough openings can also be provided, which have cross-sectional shapes that differ from one another.
  • the one or more lines are preferably at least approximately circular in a cross section taken parallel to the main extension plane of the wall component.
  • the one or more lines are round cables.
  • the one or more lines have an at least approximately oval shape in a cross section taken parallel to the main extension plane of the wall component.
  • the one or more lines are ribbon cables.
  • the one or more lines are at least approximately rectangular in cross-section taken parallel to the main plane of extension of the wall component.
  • the fastening device comprises one or more sealing elements which surround the one or more of the lines in one or more of the connection areas, in particular radially.
  • the one or more sealing elements are formed by pouring a potting material into the respective connection area.
  • a thickness of the one or more sealing elements is preferably at least approximately 10% of an average thickness of the wall component.
  • the thickness of the one or more sealing elements is at most approximately 200% of an average thickness of the wall component.
  • the thickness of the respective connection area and/or the average The thickness of the wall component is preferably defined perpendicular to the main plane of extension of the wall component.
  • the one or more sealing elements being greater than the thickness of the wall component, provision can be made for the one or more sealing elements to have essentially the same thickness as the wall component or a smaller thickness than the wall component.
  • the one or more sealing elements are casting elements.
  • the one or more sealing elements are formed by injecting an injection molding material into the respective connection area.
  • one or more of the lines are molded onto the wall component.
  • one or more of the lines are encapsulated with the injection molding material.
  • the rivet element is formed from a metallic material, for example.
  • the one or more rivet elements can form a line in the form of a signal conductor.
  • the one or more rivet elements are and/or are encapsulated together with a support element, for example a sleeve-like one, wherein the support element is and/or is pressed fluid-tight, for example by a subsequent riveting process.
  • the one or more sealing elements preferably each accommodate one or more lines and/or completely surround one or more of the lines in each connection area.
  • the wall component has one or more receiving depressions which receive the potting material or the injection molding material.
  • the one or more receiving recesses are trough-shaped and/or formed by embossing the wall component.
  • the fastening device has one or more, in particular ring-shaped, frame elements which are completely or partially filled with the casting material and/or which surround and/or delimit the respective connection area.
  • sealing elements formed by filling the frame elements protrude beyond the wall component, in particular in the axial direction with respect to a central axis of a line.
  • the one or more frame elements are preferably placed on and/or fixed to a base body of the wall component on an outside of the wall component facing away from the interior of the electrochemical cell.
  • the frame element comprises or is formed from a polymer material.
  • Preferred polymeric materials are thermoset polymeric materials, thermoplastic polymeric materials, elastomeric polymeric materials, or mixtures thereof.
  • One or more hot-melt materials are preferably used as the material of the frame element.
  • the frame member includes or is formed from one or more of the following polymeric materials:
  • Polyolefin in particular polypropylene and/or polyethylene, polyester, in particular polyethylene terephthalate and/or polybutylene terephthalate, polyamide, polyimide, copolyamide, polyamide elastomer, polyether, in particular epoxy resins, polyurethane, polyurethane acrylate, polyvinyl chloride, polystyrene, polymethyl methacrylate, acryl butadiene styrene , Synthetic rubber, in particular ethylene-propylene-diene rubber, polycarbonate, polyethersulfone, polyoxymethylene, polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene, silicone, in particular silicone rubber and/or silicone-based elastomer.
  • the one or more frame elements are designed as separate elements, it can be provided that the one or more frame elements are formed by elevations in a base body of the wall component.
  • the casting material comprises or is formed from a polymer material.
  • the polymeric material is selected from one or more of the following materials: an epoxy resin material; a phenolic resin material; an aminoplast material; a polyurethane material; a silicone material; a polyester resin material; and an ABS resin material.
  • the potting material is a glass material.
  • the material of the fastening device for example the casting material and/or the injection molding material, is preferably diffusion-tight, in particular in a hardened state.
  • the material of the fastening device for example the potting material and/or the injection molding material, is chemically resistant.
  • the material of the fastening device for example the casting material and/or the injection molding material, is in a range from approx. -20°C to approx. 80°C, in particular approx. -30°C to approx. 100°C , are persistent.
  • the material of the fastening device for example the casting material and/or the injection molding material, is fluid-tight at an internal pressure in an electrochemical cell of up to 10 bar.
  • the casting material comprises one or more fillers.
  • the one or more fillers are preferably inorganic fillers, in particular silicon oxide, carbonate, carbide, for example silicon carbide, nitride, for example metal nitride, metal oxide.
  • a material is selected for the one or more sealing elements which is designed in such a way that a drop of water on a surface of the one or more sealing elements encloses a contact angle with the surface of the respective sealing element of greater than 90°.
  • the contact angle is determined in particular by the DIN 55660 standard and/or the DIN EN 828 standard.
  • the material of the one or more sealing elements is resistant to an electrolyte of the electrochemical cell and/or is electrolyte-repellent. This can prevent electrolytes from creeping along interfaces.
  • a service life of the electrochemical cell can be extended in this way.
  • the material of the one or more sealing elements exhibits a repulsive interaction with the electrolyte of the electrochemical cell.
  • one or more of the lines have one or more adhesion promoter structures.
  • the one or more adhesion promoter structures are, for example, a sheath and/or a coating. It can be favorable if the respective adhesion promoter structure comprises or is formed from a polymer material which is chemically and/or physically compatible with a material of the fastening device.
  • a permanent connection can thus be formed between the one or more lines and the wall component.
  • the polymer material of the adhesion promoter structure(s) is chemically and/or physically compatible with a material of the wall component.
  • the one or more lines are subjected to a surface treatment and/or have a treated surface, in particular before they are fixed by the fastening device.
  • the components are preferably cleaned before the encapsulation process, in particular plasma cleaning and/or cleaning with isopropanol.
  • an adhesion promoter structure can be and/or be formed by roughening the one or more lines, for example by sandblasting the one or more lines.
  • the feedthrough system comprises one or more adhesion promoter structures which are arranged on a base body of the wall component or are formed by the wall component.
  • the one or more adhesion promoter structures are formed by surface treatment and/or coating of the base body of the wall component.
  • An adhesion promoter for example, can be used as the material for the coating.
  • Cleaning of the wall component for example plasma cleaning and/or cleaning with isopropanol, is preferred as a surface treatment.
  • one or more adhesion promoter structures in the form of one or more depressions can be and/or are formed in the wall component.
  • adhesion promoter structures can be and/or are formed by laser treatment and/or by embossing of the wall component.
  • depressions can be introduced into the wall component by embossing and/or existing webs can be subsequently depressed, for example embossed.
  • the indentations can be T-shaped, for example.
  • a contact surface is increased by roughening a surface of the wall component, for example by sandblasting the wall component.
  • a resulting surface preferably forms an adhesion promoter structure.
  • the fastening device has a protective coating.
  • the protective coating is and/or is arranged and/or applied, for example, to an outer surface of the fastening device.
  • the protective coating comprises or is formed from an oxide or a parylene material.
  • Aluminum oxide (Al2O3) is preferred as the oxide.
  • a protective function and a sealing function of the fastening device can be separated from one another by the protective coating.
  • a less chemically resistant material can be used as a potting material or as an injection molding material and the chemical resistance of this material can be increased by the protective coating.
  • the material is and/or is applied to outer surfaces of a resulting sealing element after a casting material has been poured into the one or more connection areas or after an injection molding material has been injected into the one or more connection areas.
  • one or more of the lines for example in the form of one or more cables and/or one or more signal conductors, can be fixed to the wall component by heat caulking.
  • the one or more of the lines are mechanically compressed and/or pressed in one or more of the connection areas, in particular by reshaping the wall component or by shrinkage on the wall component or by shrinkage on one or more insert elements of the fastening device.
  • a material of the wall component contracts during the manufacture of the feedthrough system, so that the one or more lines are and/or are pressed together and/or will be.
  • a material of the one or more insert members contracts toward the one or more conduits such that the one or more conduits are and/or are compressed and/or compressed.
  • a material of the wall component or a material of the one or more insert elements is preferably selected such that the one or more lines are compressed and/or pressed, but a flow of current and/or fluid can still take place through the one or more lines .
  • the wall component is deformed, for example, by flanging.
  • the fastening device comprises one or more insert elements
  • the one or more insert elements are formed by a casting process of a casting material, which expands during cooling due to a volume change during crystallization and/or thermal expansion of the casting process is reduced.
  • the one or more insert members include or are formed from a glass material or aluminum. It can be favorable if the one or more of the lines are in multiple parts, with a first line component being connected electrically and/or fluidically to a second line component by means of a connecting element.
  • the respective connecting element is accommodated by the fastening device or forms part of the fastening device.
  • the respective connecting element is embedded in a potting material of the one or more sealing elements.
  • the wall component comprises one or more stabilization elements, in which one or more of the lead-through openings are arranged, wherein the one or more stabilization elements each have one or more elevations.
  • the one or more stabilization elements are preferably designed in one piece with a main body of the wall component.
  • the one or more stabilization elements and the base body of the wall component are made from the same sheet metal.
  • the one or more stabilization elements and the base body of the wall component are separate components and/or are manufactured separately from one another.
  • the one or more stabilization elements are and/or will be connected to one another in a material-to-material and/or non-positive and/or positive-locking manner.
  • the one or more elevations preferably extend away from a base body of the respective stabilization element, in particular along a direction running perpendicularly to a main extension plane of the wall component.
  • the one or more elevations extend away from the base body of the respective stabilization element between one or more post-processed areas of the respective stabilization element.
  • the one or more elevations are formed by the one or more post-processed areas.
  • the one or more stabilization elements comprise or are formed from a metallic material, for example aluminum.
  • the one or more post-processed areas are web-shaped.
  • the one or more elevations are at least approximately triangular in a cross section taken parallel to the main extension plane of the wall component.
  • the one or more elevations are at least approximately rectangular or oval in a cross section taken parallel to the main extension plane of the wall component.
  • the one or more post-processed areas are preferably formed and/or processed in an embossing process and/or a milling process.
  • the one or more stabilization elements each have a bulge around the respective feedthrough opening and/or around a sensor opening.
  • one or more bulges are formed by reworked areas, which are delimited by arched and/or curved walls of the one or more elevations.
  • a peripheral frame is formed by one or more of the post-processed areas, which in particular forms an edge of the or one or more of the connecting areas.
  • the one or more stabilization elements preferably serve as a receptacle and/or basin for casting material.
  • potting material can preferably be added in a potting process.
  • the one or more post-processed areas form, for example, part of a casting material guide channel, along which the casting material in a free-flowing state flows and/or flows during production of the feedthrough system.
  • the one or more elevations and the one or more post-processed areas preferably form an enlarged surface of the wall component in the one or more connection areas.
  • adhesion of the potting material to the wall component is optimized by the one or more elevations and the one or more post-processed areas.
  • the wall component includes exactly one stabilization element, which in particular forms the connection area.
  • the one or more elevations preferably form stiffening areas.
  • the one or more elevations are and/or are preferably flown around and/or surrounded by potting material.
  • the one or more post-processed areas have a reduced material thickness compared to the one or more elevations.
  • a thickness of the stabilization element in the area of the one or more reworked areas is preferably about 80% or less, in particular about 60% or less, for example about 40% or less, of an average thickness of the wall component outside of the respective connection area and/or an average thickness of the one or more bumps.
  • the thickness of the stabilization element in the area of the one or more post-processed areas is preferably about 1% or more, in particular about 2% or more, for example about 5% or more, of an average thickness of the wall component outside of the respective connection area and/or an average thickness of the one or more bumps.
  • the thickness of said elements is preferably defined perpendicular to the main plane of extent of the wall component.
  • the one or more elevations are preferably completely surrounded by the one or more post-processed areas in a plane arranged parallel to the main extension plane of the wall component.
  • the one or more post-processed areas form indentations in the respective stabilization element.
  • a surface structuring and/or a contouring of the wall component is preferably formed by the one or more elevations and the one or more post-processed areas.
  • the fastening device comprises one or more support elements for supporting and/or positioning the one or one or more lines.
  • the one or more support elements are disc-shaped and/or sleeve-shaped.
  • the one or more support elements are preferably separately manufactured and/or separately manageable components.
  • one or more of the support elements on an outside of the wall component facing away from the interior and/or on an inside of the wall component facing the interior protrude in the axial direction with respect to a central axis of a line.
  • the one or more support elements form an overhang beyond the one or more feedthrough openings in the axial direction with respect to a central axis of the respective line.
  • two support elements are arranged one inside the other, with one or more lines being accommodated in the radially inner support element.
  • the two support elements project over and/or in particular on opposite sides of the wall component.
  • a feed-through channel is preferably formed by the one or more support elements.
  • the one or more sealing elements and the one or more supporting elements are preferably components that are different from one another.
  • the one or more support members in the one or are cast into the plurality of connection regions by means of the casting material and are and/or are thus each accommodated by a sealing element formed by curing of the casting material.
  • the wall component has one or more elevations in a direction perpendicular to the main plane of extent of the wall component, which in particular form part of a form fit with one or more lines.
  • the elevations preferably form support elements. This design of the support elements can be advantageous in particular for a pressure sensor.
  • the one or more support elements are used in particular for thermal and/or electrical insulation. Additionally or alternatively, the one or more support elements serve to center the line(s) accommodated therein and/or to position the respective line(s).
  • the one or more support elements can also be fixed to the wall component by spraying and/or overmolding.
  • the one or more support elements are fixed to the wall component by means of clamps, for example one support element is clamped and/or clamped in each case in a feed-through opening.
  • the one or more support elements can form relief elements for strain relief, for example.
  • the fastening device comprises one or more relief elements, by means of which the one or more of the lines on one side of the wall component, for example on an outside facing away from an interior, materially, for example by casting, and/or form-fitting, for example by forming a relief element as a clamp or sealing bead, and/or fixed in a non-positive manner.
  • the one or more load-relieving elements are separate components which are materially fixed, for example by gluing and/or welding, to the wall component and, for example, fix one or more lines in a form-fitting and/or non-positive manner.
  • one or more relief elements are each placed around one or more lines and clipped onto the wall component and/or clipped to the wall component.
  • the one or more lines can be formed by a stress-relieving element, in particular a cord-shaped one, which is pressed against the respective line, for example in the free-flowing state, during production.
  • the relief element is a sealing bead, for example.
  • one or more relief elements can be formed by depressions in the wall component, in which the one or more lines are cohesively fixed, for example in a casting process.
  • the one or more indentations in the wall component can be part of the receiving indentations that form part of the connection area.
  • the depressions in the wall component which form relief elements, are spatially separated from the one or more receiving depressions, which form part of a connection area.
  • one or more lines are pressed into and/or immersed in the casting material before the casting material hardens.
  • the invention also relates to a method for producing a feedthrough system, in particular a feedthrough system according to the invention.
  • the invention is based on the object of providing a method by means of which a feedthrough system which has an optimized service life can be produced as simply as possible.
  • a wall component which has one or more feedthrough openings.
  • One or more wires are routed through the one or more feedthrough openings.
  • the one or more lines are fixed to the wall component in one or more connection areas by means of a fastening device.
  • the one or more lines are fixed to the wall component in such a way that a relative position of the one or more lines is fixed relative to the wall component, in particular in a fluid-tight manner.
  • one or more elevations are formed by embossing or milling a stabilization element.
  • the one or more lines are fixed in a two-stage casting process relative to the wall component and/or on the wall component and/or in the one or more feedthrough openings.
  • the one or more lines are preferably fixed with a fixing material relative to the wall component and/or in the one or more feedthrough openings.
  • a casting filling material is poured and/or filled into the one or more connection regions.
  • the fixing material is dried and/or cured until it has a viscosity of about 10 10 mPa ⁇ s or more at 25°C.
  • the fixing material and/or the casting filling material are preferably casting materials.
  • a casting material for example the casting filling material, flows around one or more elevations of a stabilization element of the wall component.
  • the present invention further relates to an electrochemical cell.
  • the invention is based on the object of providing an electrochemical cell which has an optimized service life.
  • the electrochemical cell comprises one or more feedthrough systems according to the invention.
  • One or more of the features mentioned in connection with the feedthrough system according to the invention and/or one or more of the advantages mentioned in connection with the feedthrough system according to the invention apply in particular equally to the electrochemical cell according to the invention.
  • part of a housing of the electrochemical cell which surrounds an interior space of the electrochemical cell, forms a wall component of at least one of the one or more leadthrough systems.
  • a cover element of the housing of the electrochemical cell forms a wall component of at least one of the one or more feedthrough systems, in particular all wall components of all feedthrough systems.
  • one or more of the feedthrough systems form part of the cover element.
  • one or more wall components of one or more leadthrough systems are cast into and/or cast onto a base body of the cover element of the electrochemical cell.
  • one or more of the feedthrough systems form a component of a terminal feedthrough in the area in which a connecting conductor of the electrochemical cell is fixed to the cover element of the electrochemical cell.
  • one or more of the implementation systems comprise or form a bursting element which is arranged and/or designed in such a way that it Exceeding a critical pressure and / or a critical temperature in the interior of the electrochemical cell breaks.
  • the feedthrough system which includes or forms a bursting element, is preferably welded to a base body of the cover element.
  • one or more of the feedthrough systems include or form a safety fuse.
  • the safety fuse preferably melts when a critical electric current is exceeded and thus interrupts a current flow from the electrochemical element (cell winding) to a cell terminal.
  • the respective line is destroyed or damaged when the bursting element breaks and/or the fuse is triggered, in particular in such a way that a current, for example an information current, is interrupted.
  • the implementation system can fulfill several functions.
  • the present invention includes an electrochemical system comprising one or more electrochemical cells according to the invention.
  • the invention is based on the object of providing an electrochemical system which has an optimized service life.
  • an electrochemical system according to the independent claim directed to an electrochemical system.
  • One or more of the features mentioned in connection with the electrochemical cell according to the invention and/or one or more of the advantages mentioned in connection with the electrochemical cell according to the invention apply equally to the electrochemical system in particular.
  • Fig. 1 shows a schematic plan view of a wall component of an embodiment of a feedthrough system in a state before the feedthrough system is assembled, the wall component having a plurality of recessed areas in which the wall component has a reduced wall thickness compared to non-recessed areas, the wall component in a Top view is at least approximately rectangular;
  • FIG. 2 shows a schematic perspective illustration of a wall component of a further embodiment of a feedthrough system in a state before the feedthrough system is assembled, the wall component being at least approximately circular in plan view;
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of the feedthrough system from FIG. 2 in an assembled state, with a line in the form of a cable passing through a feedthrough opening which is arranged in a recessed area of the wall component. is guided and is connected to the wall component in a connection area of the lead-through system by a fastening device;
  • FIGS. 2 and 3 shows a representation of the feedthrough system from FIGS. 2 and 3 corresponding to FIG the wall member is applied;
  • FIG. 5 shows a schematic sectional illustration of the feedthrough system from FIGS. 1 to 4 in a ready-to-use state, with an area surrounded by the frame element being filled with a casting material and thus forming a sealing element;
  • FIG. 6 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a feedthrough system, in which the wall component is essentially flat and/or planar, with the exception of the openings;
  • FIG. 7 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a feedthrough system in which no separate frame element is provided
  • FIG. 8 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a feedthrough system, in which the cable and edge regions of the wall component are surrounded by a plug-like potting material in the connection region;
  • Fig. 9 is a schematic sectional view of several cables of a feedthrough system, with a single cable through a single lead-through opening of the lead-through system is passed through;
  • FIG. 10 shows a schematic sectional illustration of a plurality of cables of a feedthrough system, the plurality of cables being guided together through a single feedthrough opening of the feedthrough system;
  • FIG. 11 shows a schematic sectional representation of a cable of a lead-through system, which forms a loose fit with the wall component in the region of the lead-through opening;
  • FIG. 12 shows a schematic sectional representation of a cable of a feedthrough system, which forms a transition fit with the wall component in the area of the feedthrough opening;
  • FIG. 13 shows a schematic sectional representation of a cable of a feedthrough system, which forms a press fit with the wall component in the area of the feedthrough opening;
  • FIG. 14 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a lead-through system, in which the cable is clamped in the lead-through opening by pressing;
  • FIG. 15 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a lead-through system, in which the cable is fixed in the lead-through opening by material expansion of an insert element as part of shrinkage;
  • 16 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a lead-through system, in which the cable is radially surrounded by a support element in the region of the lead-through opening; 17 shows a schematic sectional representation of a further embodiment of a feedthrough system, in which a support element radially surrounds a connecting element for connecting two cable components;
  • FIG. 18 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a feedthrough system, in which two support elements are arranged in an interlocking manner, with an inner support element of the two support elements receiving the cable and with an outer support element of the two support elements surrounding the inner support element from the outside;
  • Fig. 19 shows a schematic sectional view of another embodiment of a feedthrough system, in which two support elements are provided, one of the two support elements having an at least approximately T-shaped cross section and receiving a connecting element for connecting two cable components, and another of the two support elements being at least approximately disk-shaped is trained;
  • Fig. 20 shows a schematic sectional view of a further embodiment of a feed-through system, in which a stress-relieving element is accommodated in the bushing opening, the stress-relieving element receiving the cable and/or radially surrounding it, the stress-relieving element cohesively, for example by injection molding or casting, and/or with a non-positive fit and /or is positively fixed, for example by clamping, on the wall component;
  • Fig. 21 is a schematic sectional view of a further embodiment of a feedthrough system, in which a relief element is formed in that the cable in a Receiving recess of the wall component is accommodated in a casting material;
  • FIG. 22 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a feedthrough system, in which a stress-relieving element is formed in that the cable is accommodated in a potting material in an area surrounded by a frame element;
  • FIG. 23 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a feedthrough system, in which a separately manageable stress-relieving element is provided, which partially surrounds the cable on its lateral surface and which is connected to the wall component in a materially bonded manner, for example by gluing and/or welding;
  • FIG. 24 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a feedthrough system, in which a separately manageable stress-relieving element is provided, which partially surrounds the cable on its lateral surface and which is connected to the wall component in a positive and/or non-positive manner, for example by a clip connection;
  • FIG. 25 shows an illustration corresponding to FIG. 2 of a further embodiment of a feedthrough system, according to which the wall component comprises a stabilization element which has a surface structure in the form of one or more elevations between post-processed areas;
  • FIG. 26 is a schematic perspective view of an electrochemical cell that includes a feedthrough system substantially similar to the embodiment shown in FIG. 25.
  • FIG corresponds, wherein the wall component forms a cover element of the electrochemical cell;
  • FIG. 27 shows an enlarged sectional illustration through the feedthrough system from FIG. 26, with a sensor device from FIG. 26 being shown only partially.
  • FIG. 1 shows a wall component 102 of an embodiment of a lead-through system 100, which is not shown in the drawing as a whole.
  • wall component 102 is a cover element 104.
  • Cover element 104 forms, for example, part of a housing 106 of an electrochemical cell 108, which is not shown in the drawing as a whole.
  • Electrochemical cell 108 preferably forms part of an electrochemical system 110, which is also not shown in the drawing as a whole.
  • the electrochemical system 110 is particularly suitable for use in a vehicle.
  • the electrochemical cell 108 is a lithium ion battery and/or a lithium ion accumulator.
  • the wall component 102 forms only part of a cover element 104 .
  • the wall component 102 is inserted into a recess provided for this purpose in the cover element 104 and, in particular, fixed in a fluid-tight manner.
  • a fluid-tight fixing takes place, for example, by welding or casting.
  • the wall component 102 comprises or is formed from a metallic material.
  • Aluminum for example, is suitable as a metallic material.
  • the housing 106 of the electrochemical cell 108 preferably also comprises a further, for example cup-shaped, housing component which, together with the cover element 104, surrounds an interior of the electrochemical cell 108 (not shown).
  • the wall component 102 comprises a lead-through opening 112 which serves to lead a line 115 through the wall component 102 .
  • the wall component 102 is at least approximately rectangular in cross-section taken parallel to its main plane of extension.
  • FIGS. 2 to 5 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in terms of structure and function essentially in that the wall component 102 is at least approximately circular in cross-section taken parallel to its main direction of extension.
  • the lead-through opening 112 is at least approximately slot-shaped and/or surrounded by a recessed region 116 of the wall component 102, in which the wall component 102 has a has reduced thickness.
  • the recessed area 116 around the lead-through opening 112 forms a receiving recess 136 of the wall component 102.
  • the receiving recess 136 is preferably formed by embossing and/or milling the wall component 102 .
  • the thickness of the wall component 102 in the area of the receiving recess 136 is approximately 10% or more, in particular approximately 20% or more, less than the average thickness of the wall component 102 in adjacent areas.
  • the thickness of the wall component 102 in the area of the receiving recess 136 is preferably about 90% or less, in particular about 80% or less, less than the average thickness of the wall component 102 in adjacent areas.
  • the thickness of the wall component 102 is preferably defined perpendicular to its main plane of extension.
  • the lead-through opening 112 is arranged centrally and/or centrally in the receiving recess 136 .
  • a line 115 is routed through the feed-through opening 112 , in particular in such a way that the line 115 passes through the feed-through opening 112 from an environment of the electrochemical cell 108 into the interior.
  • the line 115 is in the form of a cable 114 which, for example, forms part of a sensor device 120 .
  • the cable 114 is a ribbon cable, for example. Alternatively, a round cable can also be used as the cable 114 .
  • the sensor device 120 is preferably used to monitor a pressure and/or a temperature in the interior of the electrochemical cell 108. In this way, for example, a thermal event can be detected in good time and, in particular, prevented.
  • line 115 may be a fluid line.
  • the line 115 is a signal conductor, for example in the form of a pin or a screw.
  • a lead 115 in the form of a signal conductor such as a pin or screw may be provided in addition to cable 114 (not shown).
  • the wall component 102 has a further recessed area 116 which serves to accommodate a sensor element 118 .
  • a further recessed area 116 which serves to accommodate a sensor element 118 .
  • the sensor element 118 forms, for example, a component of the sensor device 120 (cf. in particular FIGS. 3 and 5).
  • a pressure sensor and/or a temperature sensor is used as sensor element 118 .
  • the further recessed area 116 which in particular accommodates the sensor element 118, comprises, for example, an at least approximately cuboid central area 122 and adjoining extension sections 124, which form a cross shape, for example.
  • a sensor opening 126 is arranged, for example, at least approximately centrally in the central region 122 of the further recessed region 116 .
  • Sensor opening 126 serves in particular to connect sensor element 118 to the interior of electrochemical cell 108.
  • Feedthrough system 100 preferably includes a fastening device 128 for fastening cable 114 and/or sensor element 118 to wall component 102.
  • the fastening device 128 comprises a sealing element 130 which surrounds the cable 114 in a connection area 132 and/or seals a volume between edge areas of the lead-through opening 112 and the cable 114 in a fluid-tight manner.
  • the sealing element 130 of the fastening device 128 surrounds not only the cable 114 but also the sensor element 118 and/or fills a volume formed between the sensor element 118 and the cable 114 in the connection region 132 in a fluid-tight manner.
  • the fastening device 128 has one or more, in the present case one, frame element(s) 134, which surrounds and/or delimits the connection region 132, for example on an outside facing away from the interior of the electrochemical cell 108.
  • the frame element 134 has at least approximately a cuboid shape in a cross section taken parallel to a main extension plane of the wall component 102 .
  • the frame element 134 is at least approximately oval, in particular circular, in a cross section taken parallel to the main extension plane of the wall component 102 .
  • the frame element 134 is a sealing bead and/or dispenser bead.
  • a material in the form of a pasty mass is applied directly to the wall component 102 in order to produce the feedthrough system 100 to form the frame element 134 .
  • the material is then cured, in particular by drying and/or crosslinking, with the frame element 134 being formed.
  • the frame member 134 is cord-shaped, for example.
  • a height of frame element 134 in a direction perpendicular to the main plane of extent of wall component 102 is preferably at least approximately 5% of an average thickness of wall component 102.
  • the frame element 134 comprises or is formed from a polymer material.
  • thermoset polymeric materials are thermoplastic polymeric materials, elastomeric polymeric materials, or mixtures thereof.
  • the frame member 134 includes or is formed from one or more of the following polymeric materials:
  • Polyolefin in particular polypropylene and/or polyethylene, polyester, in particular polyethylene terephthalate and/or polybutylene terephthalate, polyamide, polyimide, copolyamide, polyamide elastomer, polyether, in particular epoxy resins, polyurethane, polyurethane acrylate, polyvinyl chloride, polystyrene, polymethyl methacrylate, acryl butadiene styrene , Synthetic rubber, in particular ethylene-propylene-diene rubber, polycarbonate, polyethersulfone, polyoxymethylene, polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene, silicone, in particular silicone rubber and/or silicone-based elastomer.
  • one or more hot melt materials are used for the frame member 134 material.
  • the frame element 134 is formed by one or more elevations in a base body of the wall component 102, which are introduced into the base body of the wall component 102, for example by embossing (not shown).
  • a volume surrounded by the frame element 134 is filled with a casting material, for example after drying and/or curing of the material of the frame element 134 to form the frame element 134 .
  • the sealing element 130 is formed in this way.
  • frame element 134 encloses both an area which is arranged adjacent to feedthrough opening 112 and an area which is arranged adjacent to sensor opening 126 .
  • the sensor element 118 and the cable 114 in one shared connection area 132 fixed to the wall component 102 and / or.
  • the cable 114 is preferably routed through the lead-through opening 112 and/or the sensor element 118 is inserted into the further recessed area 116 of the wall component 102 and/or is positioned on the sensor opening 126.
  • the potting material is then preferably filled, for example poured, into the area surrounded and/or delimited by the frame element 134 .
  • the sealing element 130 is preferably formed, as a result of which the cable 114 is fixed fluid-tight to the wall component 102 in the connection area 132 .
  • sealing element 130 For example, about 0.8 g or more of potting material and/or about 1.2 g or less of potting material is used to form the sealing element 130 .
  • the potting material is, for example, a resin material, for example an epoxy resin material, a phenolic resin material, an aminoplast material, a polyurethane material, a silicone material, a polyester resin material, an ABS resin material or mixtures thereof.
  • a resin material for example an epoxy resin material, a phenolic resin material, an aminoplast material, a polyurethane material, a silicone material, a polyester resin material, an ABS resin material or mixtures thereof.
  • the potting material comprises or is formed from a glass material.
  • the encapsulation allows the cable 114 and/or the sensor element 118 to be fixed in a pressure-tight manner, for example up to an internal pressure in the electrochemical cell 108 of approximately 10 bar.
  • the sealing element 130 is preferably chemically stable and/or temperature-resistant due to the potting material.
  • the fastening device 128 is stable in a temperature range from approximately -20°C to approximately 80°C, in particular from approximately -30°C to approximately 100°C.
  • the casting material comprises one or more fillers.
  • the one or more fillers are preferably selected from one or more of the following: inorganic fillers, in particular silicon oxide, carbonate, carbide, in particular silicon carbide, nitride, in particular metal nitride, metal oxide.
  • the material of the sealing element 130 has a hardness in a range from approx. 40 Shore D to approx. 100 Shore D.
  • a glass transition temperature of the potting material is around 90° C. or more, for example.
  • the sensor element 118 and the cable 114 are and/or are preferably completely cast and/or encapsulated. In particular, no potting material passes through the sensor opening 126 and/or blocks the sensor opening 126.
  • the sensor element 118 and/or the cable 114 are fixed on and/or relative to the wall component 102 in a two-stage casting process.
  • a fixation material in a flowable state is poured and/or filled into the connection area 132 .
  • a quantity of the fixing material is selected in such a way that the cable 114 and the sensor element 118 are just fixed relative to the wall component 102 .
  • enough fixing material is used so that the cable 114 and an edge of the lead-through opening 112 are connected to one another just continuously via the fixing material.
  • the fixing material is cast around the cable 114 all the way around the lead-through opening 112 .
  • the sensor element 118 is cast around the sensor opening 126 with the fixing material.
  • the fixing material is then partially or completely dried and/or cured, in particular until it is no longer flowable.
  • the fixing material is dried and/or cured until it has a viscosity of about 10 10 mPa ⁇ s or more at 25°C.
  • a casting filling material in a free-flowing state is preferably filled and/or poured into the connection area 132 until it is completely filled.
  • the casting filling material is in particular dried and/or cured.
  • the fixing material has not yet been completely dried and/or cured before pouring and/or filling in the casting filling material
  • the fixing material is also completely dried and/or cured in the process. It can be advantageous if the fixing material and the casting filling material are chemically and/or physically identical.
  • the fixing material and the casting filling material are chemically and/or physically different from one another.
  • the fixing material and the casting filling material are preferably materials which are chemically and/or physically compatible with one another.
  • the fixing material and/or the casting filling material comprise or are formed from one of the materials described in connection with the casting material.
  • fixation material and the potting filler material can each form parts of the potting material.
  • the cable 114 includes a sheathing and/or coating.
  • the casing and/or coating is preferably made from a polymer material which is chemically and/or physically compatible with the potting material.
  • the sheathing and/or coating preferably forms an adhesion promoter structure.
  • the potting material is preferably selected in such a way that a drop of water on a surface of the material encloses a contact angle with the surface of 90° or more. In this way, leakage of water and/or electrolyte can be reduced or avoided.
  • the sealing element 130 has a protective coating.
  • the Protective coating preferably comprises an oxide or a parylene material or is formed from an oxide or a parylene material.
  • the material of the protective coating is and/or is applied to outer surfaces of the sealing element 130, for example.
  • the wall component 102 has a partial or complete coating with an adhesion promoter.
  • the line 115 in the form of the cable 114 and/or the sensor element 118 can partially or completely have a coating with an adhesion promoter.
  • adhesion promoter or adhesion promoters form adhesion promoter structures.
  • the wall component 102 can be cleaned before the casting material is poured in, for example by plasma cleaning and/or by cleaning with isopropanol.
  • the line 115 and/or the sensor element 118 can also be advantageous for these elements if they are cleaned before the casting material is poured in, for example by plasma cleaning and/or by cleaning with isopropanol.
  • the surface roughness of line 115 and/or insensitive areas of the sensor element in areas in which these are in contact with sealing element 130 can be and/or are made to improve adhesion.
  • the wall component 102 in the connection area 132 comprises one or more (additional) adhesion promoter structures (not shown).
  • One or more adhesion promoter structures are preferably formed by one or more indentations and/or corrugations and/or grooves in the wall component 102.
  • the one or more adhesion promoter structures are formed, for example, by laser treatment and/or by embossing of the wall component 102 .
  • one or more, in particular regularly arranged, grooves and/or pocket-shaped indentations are introduced into the wall component 102 in an area which is in contact with the sealing element 130 .
  • embossed contours are and/or are introduced into the wall component 102 .
  • webs can be and/or be depressed subsequently, for example by embossing.
  • embossing for example, T-shaped depressions can be formed in this way.
  • the cable 114 and the wall component 112 can be and/or are welded to one another (not shown in detail).
  • a sealing element 130 is and/or is formed by injecting an injection molding material into the connection area 132 (not shown in the drawing).
  • the cable 114 is and/or is fixed to the wall component 102 by heat caulking.
  • a line 115 in the form of a signal conductor for example a pin or a screw, is and/or is introduced into the casting material or is and/or is heat-staked (not shown). .
  • a screw or a rivet element is and/or is introduced into the casting material.
  • the screw can also be and/or will be screwed into the casting material and optionally then be and/or will be cast again.
  • the feedthrough system 100 comprises further functional elements or forms part of further functional elements (not shown).
  • the sealing element 130 forms or includes a bursting element.
  • the bursting element comprises, for example, a weak point in the material, which breaks when a critical temperature and/or a critical pressure in the interior of the electrochemical cell 108 is exceeded, or is formed by such a point.
  • a region of the sealing element 130 is made thinner, so that this region forms a weak point in the material. It can be provided that a bursting membrane is and/or is cast or welded into the casting material, which breaks and/or tears when a critical temperature and/or a critical pressure in the interior of the electrochemical cell 108 is exceeded.
  • the feedthrough system includes or forms a safety fuse, which preferably melts when a critical current is exceeded.
  • the cable 114 is destroyed or damaged when the bursting element breaks and/or the fuse is triggered, so that a current, for example an information current of the sensor device 120, is interrupted.
  • an electrolyte filling opening is integrated into the feedthrough system 100 and, for example, the casting material is and/or is cast around the electrolyte filling opening.
  • the bushing system 100 forms part of a terminal bushing.
  • both the cable 114 and a connecting conductor which connects an electrochemical element in the form of a cell coil and a cell terminal, are and/or are cast and/or cast onto the wall component 102 (not shown) with the casting material.
  • Fits are standardized in the ISO 286 standard, for example.
  • a transition fit cf. FIG. 12
  • a press fit cf. FIG. 13
  • the lead-through system 100 according to the embodiment shown in FIGS. 2 to 5 comprises a cable 114 which is led through exactly one lead-through opening 112 .
  • a control and/or regulation device (not shown), which forms part of the sensor device 120 , is preferably arranged in the interior of the electrochemical cell 108 .
  • the feedthrough system 100 has a plurality of cables 114 .
  • the control and/or regulation device is preferably arranged outside the interior of the electrochemical cell 108 .
  • exactly one cable 114 is passed through a lead-through opening 112 in each case. This is shown schematically in FIG.
  • the cable 114 can be made in several parts and individual cable components are connected to one another by a connecting element. This is described in more detail in connection with the embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 6 differs from the embodiment shown in FIGS.
  • the frame element 134 has at least approximately a circular shape in a cross section taken perpendicularly to the main extension plane of the wall component 102 . This preferably applies equally to the frame element 134 according to the embodiment shown in FIGS.
  • FIG. 6 essentially corresponds to the embodiment shown in FIGS. 2 to 5 in terms of structure and function, so that reference is made to their description in this respect.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 7 differs from the embodiment shown in FIGS.
  • Sensor element 118 (not shown in FIG. 7) and cable 114 are preferably fixed to wall component 102 in spatially separated connection areas 132.
  • the sealing element 130 preferably terminates essentially flat with an outer surface of the wall component 102 .
  • FIG. 7 essentially corresponds to the embodiment shown in FIGS. 2 to 5 in terms of structure and function, so that reference is made to their description in this respect.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 8 differs essentially from the embodiment shown in FIGS. 2 to 5 in that no frame element 134 and no receiving recess 136 are provided, but the sealing element 130 is provided by pouring the potting material into the connection area 132 is formed without further spatial limitation.
  • the sealing element 130 forms, for example, at least approximately a spherical shape or an ellipsoidal shape.
  • FIG. 8 essentially corresponds to the embodiment shown in FIGS. 2 to 5 in terms of structure and function, so that reference is made to their description in this respect.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 14 differs from the embodiment shown in FIGS. 2 to 5 in terms of structure and function essentially in that the cable 114 and the wall component 102 are connected to one another by pressing.
  • the wall component 102 is and/or is being reshaped at the edge regions which surround the lead-through opening 112, for example by flanging.
  • a casting process and/or an injection molding process and/or hot caulking are in particular unnecessary when fixing by pressing.
  • FIG. 14 essentially corresponds to the embodiment shown in FIGS. 2 to 5 in terms of structure and function, so that reference is made to their description in this respect.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 15 differs from the embodiment shown in FIG.
  • the fastening device 128 comprises an insert element 140.
  • the insert element 140 is preferably made of a casting material which, for example, comprises or is formed from a glass material or aluminum.
  • the insert element 140 preferably surrounds the cable 114 with respect to a central axis 138 of the cable 114 in the radial direction.
  • the insert element 140 shrinks in the direction of the cable 114 so that this is and/or is being compressed by the insert element 140 .
  • the shrinkage is indicated schematically in FIG. 15 with arrows.
  • the wall component 102 itself shrinks in the area of the lead-through opening 112, so that the cable 114 is and/or is compressed directly by the wall component 102 (not shown).
  • FIG. 15 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 14 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 16 differs from the embodiment shown in FIG the wall component 102 and the cable 114 is arranged.
  • the support element 142 preferably serves to support and/or position the cable 114 in the lead-through opening 112.
  • the support element 142 is made of an electrically insulating material.
  • Electrode insulating preferably means that the respective materials and/or elements have an electrical conductivity of less than 10 -8 S/m at 25°C.
  • the support member 142 is made of an electrically insulating material
  • the support member 142 is particularly useful an electrical insulation of the cable 114 relative to the wall component 102 and/or the interior of the electrochemical cell 108.
  • the support element 142 forms a frictional connection with the cable 114 and/or the wall component 102.
  • Supporting elements 142 are particularly advantageous in embodiments in which the cable 114 is at least approximately round in a cross section taken parallel to the main plane of extent of the wall component 102 and/or a transition fit is formed between the wall component 102 and the cable 114.
  • the support element 142 comprises or is formed from a polymer material.
  • the support element 142 is an injection molded component or a cast element.
  • the support element 142 is at least approximately in the form of a hollow cylinder.
  • the wall component 102 has one or more elevations in a direction running perpendicular to the main plane of extension of the wall component 102.
  • the one or more elevations preferably each form a support element 142. This configuration of the support elements 142 can be advantageous in particular for a pressure sensor.
  • the one or more elevations preferably form a form fit with the cable 114.
  • each of which forms a support element 142 it can be provided that the wall component 102 includes one or more elevations 154 as part of a stabilization element 150 . This is described in connection with FIGS. 25 to 28.
  • a rivet element is and/or is inserted together with a support element 142 (not shown) into the lead-through opening 112 or another opening.
  • the support element 142 is and/or is pressed in a fluid-tight manner, in particular by a riveting process.
  • FIG. 16 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 14 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 17 differs from the embodiment shown in FIG of a connecting element 144 are electrically conductively connected to one another.
  • the first cable component 114a forms a first line component 115a.
  • the second cable component 114b forms a second line component 115b.
  • the connecting element 114 fluidly connects the first line component 115a to the second line component 115b (not shown). All of the embodiments of a feedthrough system 100 described above or below with one-piece cables 114 can alternatively also be implemented with multi-piece cables 114a, 114b.
  • the first cable component 114a and the second cable component 114b preferably have the same main extension direction.
  • FIG. 17 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 16 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 18 differs from the embodiment shown in FIG.
  • both support elements 142 each have a hollow-cylindrical section 142a and a disk-shaped section 142b.
  • the disk-shaped section 142b is in each case arranged adjacent to the corresponding hollow-cylindrical section 142a and/or at a free end thereof.
  • the support elements 142 are arranged in such a way that the disc-shaped sections 142b on opposite sides of the wall component 102 protrude beyond the wall component 102 in the axial direction with respect to the central axis 138 of the cable 114 .
  • the hollow-cylindrical sections 142a are arranged within the lead-through opening 112 and/or accommodate the cable 114 .
  • a relative position of the cable 114 to the wall component 102 can be secured and/or defined by the support elements 142 .
  • the two support elements 142 and/or between the two support elements 142 form a form fit between the cable 114 and the support elements 142 .
  • FIG. 18 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 16 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in Fig. 19 differs from the embodiment shown in Fig. 17 in terms of structure and function essentially in that the fastening device 128 has two support elements 142, which are arranged one behind the other in the axial direction with respect to the central axis 138 of the cable 114 are arranged.
  • one of the support elements 142 has a hollow-cylindrical section 142a and an at least approximately disk-shaped section 142b.
  • a further support element 142 which differs therefrom, is preferably designed at least approximately in the shape of a disk overall.
  • FIG. 19 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 17 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 20 differs from the embodiment shown in FIG.
  • Relief element 146 is used in particular for strain relief and/or forms strain relief for cable 114.
  • the relief element 146 preferably comprises a hollow-cylindrical section 146a, which is arranged between the wall component 102 and the cable 114 in the radial direction with respect to the central axis 138 of the cable 114 .
  • the disk-shaped section 146b of the relief element 146 is arranged, for example, on a side of the wall component 102 facing the interior of the electrochemical cell 108 .
  • a further relief element 146 is provided, which is introduced and/or pushed into the lead-through opening 112 in particular from a side of the wall component 102 facing away from the interior of the electrochemical cell 108 (not shown in the drawing).
  • the relief element 146 is cast and/or injection molded onto the wall component 102 .
  • the cable 114 can be and/or be cast and/or injection-molded onto the relief element 146 .
  • the relief element 146 is fixed by clamping in the lead-through opening 112 and/or on the wall component 102 .
  • the relief elements 146 preferably also form support elements 142.
  • FIG. 20 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 18 in terms of design and function, so that reference is made to the description thereof.
  • the potting material is cast into a receiving recess 136 and/or the cable 114 is cast onto it.
  • the cable 114 is pressed into the potting material and/or positioned therein before the potting material dries and/or hardens, so that the cable 114 is fixed relative to the wall component 102 after the potting material has dried and/or hardened.
  • the receiving recess 136 is formed as a receiving recess 136 that is spatially different from the receiving recess 136 in the connecting area 132 .
  • the relief element 146 is formed as part of the connection area 132 (not shown).
  • the further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 21 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 20 in terms of design and function, so that reference is made to the description thereof.
  • FIG. 22 Another embodiment of a lead-through system 100 shown in FIG. 22, which is not shown in the drawing as a whole, differs in terms of structure and function from the embodiment shown in FIG Frame member 134 surrounding area is formed.
  • the frame member 134 forming part of the stress relief member 146 is formed as separate from the frame member 134 forming part of the fastener 128 .
  • the frame elements 134 are identical and the relief element 146 forms part of the connection area 132 .
  • FIG. 22 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 21 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof.
  • a further embodiment of a lead-through system 100 which is not shown graphically as a whole in FIG. 23, differs in terms of structure and function essentially differs from the embodiment shown in Fig. 21 in that relief element 146 is a separate component which at least partially surrounds cable 114 on an outside of wall component 102 facing away from the interior of electrochemical cell 108 and/or with a positive fit and/or fixed in a non-positive manner to the wall component 102 .
  • the free end of the relief element 146 is fixed to the wall component in a materially bonded manner, for example by gluing and/or welding.
  • the load-relieving element 146 is formed by a sealing bead, which runs across the cable 114 transversely to a main extension direction of the cable 114 . A wet-chemical fixation of the cable 114 can thus take place.
  • the relief element 146 is preferably fixed on both sides next to the cable 114 on the wall component 102 (not shown).
  • the sealing bead is pressed against the cable in the not yet dried state, or the cable 114 is pressed against the sealing bead.
  • FIG. 23 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 21 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof.
  • a further embodiment of a lead-through system 100 which is not shown graphically as a whole in Fig. 24, differs in terms of structure and function from the embodiment shown in Fig. 23 essentially in that the relief element is fixed in a non-positive and/or positive manner, for example in a clip connection, on the wall component .
  • the further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 24 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 23 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof.
  • the relief elements 146 described in connection with FIGS. 21 to 24 can be used in combination with any of the previously described embodiments.
  • a further embodiment of a feedthrough system 100 shown in FIG. 25 differs from the embodiment shown in FIGS.
  • the wall component 102 has a plurality of stabilization elements 150 (not shown).
  • the stabilization element 150 is preferably used to stiffen the recessed area 116 and/or to optimize the adhesion of a potting material to the wall component 102.
  • the stabilization element 150 forms the recessed area 116.
  • both the lead-through opening 112 through which the cable 114 is routed and the sensor opening 126 for connecting the sensor element 118 to an interior of the electrochemical cell 100 are surrounded by a common recessed area 116 .
  • the recessed area 116 is present in a cross section taken parallel to the main extension plane of the wall component 102 at least approximately rectangular, for example at least approximately square.
  • the stabilization element 150 preferably comprises or is formed from a metallic material, for example aluminum.
  • the stabilization element 150 is formed in one piece with a base body of the wall component 102, for example made from the same piece of sheet metal.
  • the stabilization element 150 is and/or is manufactured separately from the base body of the wall component 102 .
  • the stabilization element 150 is and/or will be connected to the base body of the wall component 102 in particular in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-to-material manner.
  • the stabilization element 150 has a plurality of indentations in the form of post-processed areas 152, which are formed, for example, by embossing and/or milling.
  • elevations 154 extend between the post-processed areas 152.
  • An average thickness of the stabilization element 150 in the area of the elevations 154 preferably essentially corresponds approximately to an average thickness of the wall component 102 outside of the recessed area 116 of the wall component 102.
  • the thickness of the stabilization element 150 in the area of the reworked areas 152 is approximately 80% or less, in particular approximately 60% or less, for example approximately 40% or less, of an average thickness of the wall component 102 outside the recessed area is 116.
  • the thickness of the stabilization element 150 in the area of the reworked areas 152 is preferably approximately 1% or more, in particular approximately 2% or more, for example approximately 5% or more, of the average thickness of the wall component 102 outside of the recessed area 116.
  • the elevations 154 are preferably completely surrounded by the reworked areas 152 in directions running parallel to the main extension plane of the wall component 102 .
  • elevations 154 are at least approximately triangular in cross-section taken parallel to the main extension plane of the wall component 102 .
  • the elevations 154 form stiffening areas, which are surrounded by potting material in a mounted state.
  • the stabilization element 150 as a whole preferably forms a receptacle and/or a basin for the casting material.
  • post-processed areas 152 are web-shaped.
  • a plurality of post-processed areas 152 extend along radial directions with respect to a central axis of stabilization element 150.
  • the lead-through opening 112 and/or the sensor opening 126 are surrounded by, for example, basin-shaped bulges 156.
  • the bulges 156 are post-processed areas 152.
  • the bulges 156 are formed by arched and/or curved walls of the elevations 154 surrounding the respective bulge 156 .
  • the elevations 154 and the post-processed areas 152 form potting material guide channels, which in particular serve to uniformly distribute the potting material during the filling of a free-flowing potting material compound.
  • Deformation of the wall component 102 when filling the connection area with casting material can preferably be avoided or minimized by the stabilization element 150 .
  • FIG. 25 essentially corresponds to the embodiment shown in FIGS. 2 to 5 in terms of structure and function, so that reference is made to their description in this respect.
  • an electrochemical cell 108 of an electrochemical system 110 is shown.
  • the electrochemical cell 108 comprises a housing 106 which comprises a first housing component in the form of a cup-shaped housing element and a second housing component in the form of a cover element 104 .
  • the electrochemical cell 108 comprises a feedthrough system 100.
  • the feedthrough system 100 differs from the embodiment shown in FIG. 25 in terms of structure and function essentially in that the wall component 102 is at least approximately rectangular in a cross section taken perpendicular to the main plane of extension. In the present case, wall component 102 is formed by cover element 108 .
  • the stabilization element 150 is arranged between a cell terminal 158 and a bursting element 160 (schematically indicated), for example a predetermined breaking point, of the electrochemical cell 108 .
  • an insulation element 162 is preferably arranged on a side of the cover element 104 facing an interior of the electrochemical cell 108 .
  • FIGS. 26 and 27 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 25 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof.
  • the feedthrough system 100 comprises a single line 115 which forms a loose fit with the wall component 102 .
  • One or more adhesion promoter structures are preferably arranged and/or formed on the wall component 102, as a result of which the casting material, which is and/or is cast into the connection region 132, has optimized adhesion.
  • the potting material preferably fills a volume formed by the loose fit in the feedthrough opening 112.
  • the wall component 102 preferably forms the entire cover element 104 of the electrochemical cell 108.
  • the feedthrough system comprises a single line 115 which forms a loose fit with the wall component 102 .
  • a volume formed by the loose fit in the area of the feed-through opening 112 is preferably filled by one or more support elements 142, which preferably through pressing are specified.
  • the one or more support elements 142 are clamped in the wall component 102 and/or the respective line 115 in the one or more support elements 142 .
  • the one or more support elements 142 preferably form one or more relief elements 146.
  • the wall component 102 preferably forms the entire cover element 104 of the electrochemical cell 108.
  • the described embodiments of the feedthrough system 100 can preferably be used to form pressure-tight, temperature-stable and/or chemically resistant feedthroughs for the one or more lines 115 through the respective wall component 102 .
  • Diffusion of fluid through the sealing element 130 is preferably inhibited.

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Abstract

Um ein Durchführungssystem bereitzustellen, welches möglichst einfach herstellbar ist und eine optimierte Lebensdauer aufweist, wird vorgeschlagen, dass das Durchführungssystem ein Wandungsbauteil, welches eine oder mehrere Durchführungsöffnungen aufweist, eine oder mehrere Leitungen, welche durch die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen hindurchgeführt sind, und eine Befestigungsvorrichtung umfasst, wobei die Befestigungsvorrichtung die eine oder die mehreren Leitungen in einem oder mehreren Verbindungsbereichen des Durchführungssystems mit dem Wandungsbauteil verbindet.

Description

Durchführungssystem, Verfahren zur Herstellung eines Durchführungssystems, elektrochemische Zelle und elektrochemisches System
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Durchführungssystem für ein elektrochemisches System, beispielsweise für eine elektrochemische Zelle eines elektrochemischen Systems.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Durchführungssystems, insbesondere zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Durchführungssystems.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine elektrochemische Zelle und ein elektrochemisches System.
Aus der DE 10 2020 200 063 ist eine elektrochemische Zelle bekannt, welche ein Kontaktelement umfasst, das ein Zellterminal mit einem Verbindungsleiter verbindet und das in einem Verbindungsbereich mittels eines Vergusselements an einem Abdeckelement der elektrochemischen Zelle festgelegt ist.
Aus der DE 10 2012 209 397 Al ist eine Batteriezelle mit einem Zellgehäuse und einem innerhalb des Zellgehäuses angeordneten Elektrodenwickel bekannt, wobei der Elektrodenwickel zumindest bereichsweise von einem drucksensitiven Foliensensor bedeckt ist.
Aus der DE 10 2017 117 077 Al ist eine Batteriezelle und ein Verfahren zum Messen des Innendrucks in einer Batteriezelle bekannt, wobei die Batteriezelle einen Innenraum, in dem sich ein Batterieelektrolyt befindet, und ein Gehäuse, das den Innenraum gasdicht abschließt, umfasst. Die Batteriezelle beinhaltet weiter eine gasdicht abgedichtete Messkammer, in der ein Drucksensor angeordnet ist und die von dem Innenraum durch eine deformierbare Membran getrennt ist.
Aus der DE 10 2013 216 076 Al ist eine Batteriezelle mit einem die Batteriezelle umgebenden Zellgehäuse bekannt, wobei wenigstens ein Teil des Zellgehäuses ausgebildet ist, sich bei einem Druckanstieg innerhalb des Zellgehäuses zu verformen und wobei die Batteriezelle eine Detektionseinrichtung zur Erfassung einer Verformung des wenigstens einen Teils des Zellgehäuses umfasst.
Weitere elektrochemische Zellen sind aus der DE 10 2017 216 873, der DE 10 2017 216 874, der DE 10 2017 216 886 und der DE 10 2018 200 159 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchführungssystem bereitzustellen, welches möglichst einfach herstellbar ist und eine optimierte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Durchführungssystem gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Das Durchführungssystem für ein elektrochemisches System umfasst ein Wandungsbauteil, welches eine oder mehrere Durchführungsöffnungen aufweist.
Günstig kann es sein, wenn das Wandungsbauteil ein metallisches Material umfasst oder daraus gebildet ist. Beispielsweise umfasst das Wandungsbauteil Aluminium oder ist daraus gebildet.
Das Durchführungssystem umfasst ferner eine oder mehrere Leitungen, welche durch die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen hindurch- geführt sind, und eine Befestigungsvorrichtung, welche die eine oder die mehreren Leitungen in einem oder mehreren Verbindungsbereichen des Durchführungssystems mit dem Wandungsbauteil verbindet.
Günstig kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung eine Relativposition der einen oder der mehreren Leitungen zu dem Wandungsbauteil in dem einen oder den mehreren Verbindungsbereichen fixiert. Beispielsweise ist in dem einen oder den mehreren Verbindungsbereichen ein Kraftschluss und/oder Formschluss und/oder Stoffschluss zwischen der einen oder den mehreren Leitungen und dem Wandungsbauteil ausgebildet.
Günstig kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung die eine oder die mehreren Leitungen in dem einen oder den mehreren Verbindungsbereichen fluiddicht mit dem Wandungsbauteil verbindet. Die eine oder die mehreren Leitungen sind beispielsweise durch die Befestigungsvorrichtung fluiddicht an dem Wandungsbauteil festgelegt.
Das Durchführungssystem eignet sich beispielsweise zur Verwendung in einer elektrochemischen Zelle, beispielsweise einer Lithiumionenbatterie und/oder einem Lithiumionenakkumulator.
Eine Dichtigkeit gegenüber Fluiden kann durch einen erhöhten Druck in einem Innenraum der elektrochemischen Zelle gegenüber der Umgebung erhöht sein und/oder werden.
Eine elektrochemische Zelle umfasst vorzugsweise ein Gehäuse, welches einen Innenraum fluiddicht umschließt. So können chemische Reaktionen, welche in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle ablaufen, vor unterschiedlichen Umwelteinflüssen geschützt werden. Die elektrochemische Zelle bildet vorzugsweise einen Bestandteil eines elektrochemischen Systems, beispielsweise eines Batteriemoduls. Beispielsweise eignet sich die elektrochemische Zelle zur Verwendung in einem Fahrzeug.
Innerhalb der elektrochemischen Zelle besteht die Gefahr einer Überladung, bei welcher Fluid im Innenraum der elektrochemischen Zelle freigesetzt wird. Hierdurch kommt es insbesondere zu einem Anstieg eines Drucks in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle. Insbesondere besteht die Gefahr einer sich selbst verstärkenden Wärmeentwicklung und eines Überhitzens der elektrochemischen Zelle oder benachbarter elektrochemischer Zellen, wodurch es zu einer explosionsartigen Entzündung kommen kann (ein sogenannter "thermal runaway").
Zur Überwachung eines Drucks und/oder einer Temperatur in dem Innenraum einer elektrochemischen Zelle und insbesondere zur Verringerung von Sicherheitsrisiken in Verbindung mit einem "thermal runaway" umfasst die elektrochemische Zelle vorzugsweise eine Sensorvorrichtung.
Beispielsweise ist das Wandungsbauteil ein Gehäuse einer elektrochemischen Zelle oder ein Teil davon.
Insbesondere ist das Wandungsbauteil ein Abdeckelement einer elektrochemischen Zelle oder ein Teil davon.
Vorzugsweise verbinden die eine oder die mehreren Leitungen ein erstes in einem Innenraum der elektrochemischen Zelle angeordnetes Element und ein zweites in der Umgebung der elektrochemischen Zelle angeordnetes Element elektrisch und/oder mechanisch und/oder fluidisch.
Vorzugsweise handelt es sich bei der einen oder einer oder mehrerer der mehreren Leitungen jeweils um Kabel zur elektrischen Verbindung eines ersten Elements, welches in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle angeordnet ist, beispielsweise eines Sensorelements, mit einem zweiten Element, welches außerhalb des Innenraums der elektrochemischen Zelle angeordnet ist.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Leitungen Signalleiter, beispielsweise in Form eines Stifts oder einer Schraube, sind. Der eine oder die mehreren Signalleiter dienen insbesondere einer Signalleitung von einem Innenraum einer elektrochemischen Zelle in die Umgebung der elektrochemischen Zelle oder anders herum.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der eine oder die mehreren Verbindungsbereiche jeweils ein von den Durchführungsöffnungen umgebenes Volumen umfassen oder daraus gebildet sind.
Insbesondere erstrecken sich der eine oder einer oder mehrere der Verbindungsbereiche jeweils von einem Rand jeweils einer der Durchführungsöffnungen bezüglich einer Mittelachse der Durchführungsöffnung radial nach innen.
Es kann vorgesehen sein, dass der eine oder einer oder mehrere der mehreren Verbindungsbereiche, beispielsweise ein oder mehrere Dichtelemente, in axialer Richtung bezüglich der Mittelachse der jeweiligen Durchführungsöffnung über das Wandungsbauteil hinaussteht und/oder hinausragt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Leitungen in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen derart angeordnet sind, dass ihre Haupterstreckungsrichtungen zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils verlaufen.
Beispielsweise ist das Wandungsbauteil ein Teil einer Wandung. Insbesondere ist und/oder wird das Wandungsbauteil, welches einen Teil einer Wandung bildet, mit einem oder mehreren weiteren Wandungsbauteilen zur Herstellung einer Gesamtwandung verbunden. Beispielsweise wird das Wandungsbauteil als Zwischenelement an einen Grundkörper des Wandungsbauteils angeschweißt oder daran angegossen. So kann das Durchführungssystem und/oder das Wandungsbauteil modular ausgebildet sein.
Alternativ zu einer modularen Ausbildung des Durchführungssystems und/oder des Wandungsbauteils, kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil die Wandung als Ganzes bildet. Beispielsweise bildet das Wandungsbauteil, wie bereits erwähnt, ein Abdeckelement einer elektrochemischen Zelle. Beispielsweise ist das Durchführungssystem und/oder das Wandungsbauteil nicht-modular.
Materialspannungen, beispielsweise Schweißspannungen, bei einem Verbinden einzelner Teile der Wandung können durch eine nicht-modulare Ausbildung des Durchführungssystems und/oder des Wandungsbauteils vermieden werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Leitungen einen Bestandteil einer Sensorvorrichtung zur Überwachung einer Temperatur und/oder eines Drucks in einem Innenraum einer elektrochemischen Zelle bilden.
Die Sensorvorrichtung umfasst vorzugsweise ein Sensorelement, beispielsweise einen Temperatursensor und/oder einen Drucksensor, welche in fluidischem Kontakt mit dem Innenraum der elektrochemischen Zelle sind.
Beispielsweise steht das Sensorelement über eine Sensoröffnung in dem Wandungsbauteil in fluidischem Kontakt mit dem Innenraum der elektrochemischen Zelle.
Günstig kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Leitungen mindestens ein Sensorelement zur Überwachung eines Drucks und/oder einer Temperatur in einem Innenraum einer elektrochemischen Zelle mit einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung der Sensorvorrichtung verbinden. Alternativ oder zusätzlich verbinden die eine oder die mehreren Leitungen mindestens ein Sensorelement zur Überwachung eines Drucks und/oder einer Temperatur in einem Innenraum einer elektrochemischen Zelle mit einer Stromquelle.
Ausführungsformen des Durchführungssystems, welche mehrere Leitungen umfassen, sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung außerhalb des Innenraums der elektrochemischen Zelle angeordnet ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn jeweils exakt eine Leitung durch exakt eine Durchführungsöffnung hindurchgeführt ist.
Ergänzend oder alternativ kann es günstig sein, wenn jeweils mehrere Leitungen durch eine einzige Durchführungsöffnung geführt sind.
Ausführungsformen des Durchführungssystems, welche exakt eine Leitung umfassen, sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung der Sensorvorrichtung im Innenraum der elektrochemischen Zelle angeordnet ist.
Vorzugsweise ist eine Presspassung zwischen dem Wandungsbauteil und der einen oder einer oder mehreren der Leitungen ausgebildet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Wandungsbauteil und der einen oder den mehreren Leitungen eine Übergangspassung ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Wandungsbauteil und der einen oder den mehreren Leitungen eine Spielpassung ausgebildet ist. Die Ausbildung einer Spielpassung kann den Vorteil bieten, dass eine mechanische Belastung der einen oder der mehreren Leitungen durch Reibung reduziert sein kann.
Nachdem die eine oder die mehreren Leitungen in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen angeordnet sind, wird ein in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen gebildetes Volumen zwischen Randbereichen des Wandungsbauteils und der einen oder den mehreren Leitungen vorzugsweise fluiddicht gefüllt und/oder verschlossen.
Vorzugsweise sind die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise oval ausgebildet sind.
Gemäß einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig oder schlitzförmig sind.
Es können auch mehrere Durchführungsöffnungen vorgesehen sein, welche voneinander abweichende Querschnittsformen aufweisen.
Die eine oder die mehreren Leitungen sind vorzugsweise in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig. Beispielsweise sind die eine oder die mehreren Leitungen Rundkabel.
Ergänzend oder alternativ weisen die eine oder die mehreren Leitungen in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise eine ovale Form auf. Beispielsweise sind die eine oder die mehreren Leitungen Flachbandkabel.
Ergänzend oder alternativ sind die eine oder die mehreren Leitungen in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig ausgebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem mehrere Leitungen aufweist, welche in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt voneinander abweichende Formen aufweisen.
Günstig kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere Dichtelemente umfasst, welche die eine oder eine oder mehrere der Leitungen in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche, insbesondere radial, umgeben.
Insbesondere sind das eine oder die mehreren Dichtelemente durch Eingießen eines Vergussmaterials in den jeweiligen Verbindungsbereich gebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Dichtelemente in einer axialen Richtung bezüglich einer Mittelachse des jeweiligen Verbindungsbereichs über eine äußere Oberfläche, beispielsweise über eine dem Innenraum der elektrochemischen Zelle abgewandten Außenseite, des Wandungsbauteils hinausstehen.
Vorzugsweise beträgt eine Dicke des einen oder der mehreren Dichtelemente mindestens ca. 10 % einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils.
Insbesondere beträgt die Dicke des einen oder der mehreren Dichtelemente höchstens ca. 200 % einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils. Die Dicke des jeweiligen Verbindungsbereichs und/oder die durchschnittliche Dicke des Wandungsbauteils sind vorzugsweise senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils definiert.
Alternativ dazu, dass die Dicke des einen oder der mehreren Dichtelemente größer ist als die Dicke des Wandungsbauteils, kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Dichtelemente im Wesentlichen dieselbe Dicke wie das Wandungsbauteil oder eine geringere Dicke als das Wandungsbauteil aufweisen.
Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Dichtelemente Vergussele- mente.
Ergänzend oder alternativ zur Ausbildung des einen oder der mehreren Dichtelemente als Vergusselemente kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Dichtelemente durch Spritzen eines Spritzgussmaterials in den jeweiligen Verbindungsbereich gebildet sind.
Beispielsweise sind eine oder mehrere der Leitungen an das Wandungsbauteil angespritzt. Insbesondere sind eine oder ein oder mehrere der Leitungen mit dem Spritzgussmaterial umspritzt.
Es kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Nietelemente umspritzt sind und/oder werden. Das Nietelement ist beispielsweise aus einem metallischen Material gebildet. Das eine oder die mehreren Nietelemente können eine Leitung in Form eines Signalleiters bilden.
Vorzugsweise werden und/oder sind das eine oder die mehreren Nietelemente gemeinsam mit einem, beispielsweise hülsenförmigen, Stützelement umspritzt, wobei das Stützelement, beispielsweise durch einen anschließenden Nietprozess, fluiddicht verpresst ist und/oder wird. Das eine oder die mehreren Dichtelemente nehmen vorzugsweise jeweils eine oder mehrere Leitungen auf und/oder umgeben jeweils eine oder mehrere der Leitungen in jeweils einem Verbindungsbereich vollständig.
In Ausführungsformen, in welchen die eine oder die mehreren Leitungen durch Eingießen eines Vergussmaterials oder durch Einspritzen eines Spritzgussmaterials an dem Wandungsbauteil festgelegt sind, kann es vorteilhaft sein, wenn das Wandungsbauteil eine oder mehrere Aufnahmevertiefungen aufweist, welche das Vergussmaterial oder das Spritzgussmaterial aufnehmen.
Beispielsweise sind die eine oder die mehreren Aufnahmevertiefungen wannenförmig ausgebildet und/oder durch Prägen des Wandungsbauteils gebildet.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere, insbesondere ringförmige, Rahmenelemente aufweist, welche mit dem Vergussmaterial vollständig oder teilweise gefüllt sind und/oder welche den jeweiligen Verbindungsbereich umgeben und/oder begrenzen.
In Ausführungsformen, in welchen die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere Rahmenelemente aufweist, stehen durch eine Füllung der Rahmenelemente gebildete Dichtelemente insbesondere in axialer Richtung bezüglich einer Mittelachse einer Leitung über das Wandungsbauteil hinaus.
Vorzugsweise sind das eine oder die mehreren Rahmenelemente an einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle abgewandten Außenseite des Wandungsbauteils auf einen Grundkörper des Wandungsbauteils aufgelegt und/oder an diesem festgelegt.
Beispielsweise wird ein von dem jeweiligen Rahmenelement umgebener
Bereich zwischen dem jeweiligen Rahmenelement und der einen oder den mehreren Leitungen mit dem Vergussmaterial gefüllt. Bei einem Aushärten des Vergussmaterials entsteht insbesondere ein Dichtelement.
Günstig kann es sein, wenn das Rahmenelement ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Bevorzugte Polymermaterialien sind duroplastische Polymermaterialien, thermoplastische Polymermaterialien, elastomere Polymermaterialien oder Mischungen daraus.
Vorzugsweise werden ein oder mehrere Hot-Melt-Materialien als Material des Rahmenelements verwendet.
Beispielsweise umfasst das Rahmenelement eines oder mehrere der folgenden Polymermaterialien oder ist daraus gebildet:
Polyolefin, insbesondere Polypropylen und/oder Polyethylen, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat und/oder Polybutylenterephthalat, Polyamid, Polyimid, Copolyamid, Polyamid-Elastomer, Polyether, insbesondere Epoxidharze, Polyurethan, Polyurethan-Acrylat, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Acryl-Butadien-Styrol, Synthesekautschuk, insbesondere Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Polycarbonat, Polyethersulfon, Polyoxymethylen, Polyetheretherketon, Polytetrafluorethylen, Silikon, insbesondere Silikonkautschuk und/oder silikonbasiertes Elastomer.
Alternativ zu Ausführungsformen, in welchen das eine oder die mehreren Rahmenelemente als separate Elemente ausgebildet sind, kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Rahmenelemente durch Erhebungen in einem Grundkörper des Wandungsbauteils gebildet sind.
Günstig kann es sein, wenn das Vergussmaterial ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist. Vorzugsweise ist das Polymermaterial ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: einem Epoxidharzmaterial; einem Phenolharzmaterial; einem Aminoplastmaterial; einem Polyurethanmaterial; einem Silikonmaterial; einem Polyesterharzmaterial; und einem ABS-Harzmaterial.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Vergussmaterial ein Glasmaterial ist.
Das Material der Befestigungsvorrichtung, beispielsweise das Vergussmaterial und/oder das Spritzgussmaterial, sind vorzugsweise, insbesondere in einem ausgehärteten Zustand, diffusionsdicht.
Insbesondere ist das Material der Befestigungsvorrichtung, beispielsweise das Vergussmaterial und/oder das Spritzgussmaterial, chemisch beständig.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Material der Befestigungsvorrichtung, beispielsweise das Vergussmaterial und/oder das Spritzgussmaterial, in einem Bereich von ca. -20°C bis ca. 80°C, insbesondere ca. -30°C bis ca. 100°C, beständig sind.
Insbesondere ist das Material der Befestigungsvorrichtung, beispielsweise das Vergussmaterial und/oder das Spritzgussmaterial, bei einem Innendruck in einer elektrochemischen Zelle bis 10 bar fluiddicht.
Durch das Eingießen und/oder Einspritzen von Material in den einen oder die mehreren Verbindungsbereiche kann eine Anzahl an notwendigen Bauteilen des Durchführungssystems im Vergleich zu Durchführungssystemen mit anderen Festlegungsmethoden reduziert werden. Vorteilhaft kann es sein, wenn das Vergussmaterial einen oder mehrere Füllstoffe umfasst. Der eine oder die mehreren Füllstoffe sind vorzugsweise anorganische Füllstoffe, insbesondere Siliziumoxid, Carbonat, Carbid, beispielsweise Siliziumcarbid, Nitrid, beispielsweise Metallnitrid, Metalloxid.
Vorteilhaft kann es sein, wenn für das eine oder die mehreren Dichtelemente ein Material gewählt ist, welches derart ausgebildet ist, dass ein Wassertropfen an einer Oberfläche des einen oder der mehreren Dichtelemente einen Kontaktwinkel mit der Oberfläche des jeweiligen Dichtelements von größer 90° einschließt.
Der Kontaktwinkel wird insbesondere durch die Norm DIN 55660 und/oder die Norm DIN EN 828 bestimmt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Material des einen oder der mehreren Dichtelemente beständig gegenüber einem Elektrolyt der elektrochemischen Zelle und/oder elektrolytabweisend ist. So kann ein Kriechen von Elektrolyten entlang von Grenzflächen verhindert werden.
Insbesondere kann so eine Lebensdauer der elektrochemischen Zelle verlängert werden.
Beispielsweise weist das Material des einen oder der mehreren Dichtelemente eine abstoßende Wechselwirkung mit dem Elektrolyt der elektrochemischen Zelle auf.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder eine oder mehrere der Leitungen eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen aufweisen. Die eine oder die mehreren Haftvermittlerstrukturen sind beispielsweise eine Ummantelung und/oder eine Beschichtung. Günstig kann es sein, wenn die jeweilige Haftvermittlerstruktur ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist, welches chemisch und/oder physikalisch kompatibel mit einem Material der Befestigungsvorrichtung ist.
So kann eine dauerhafte Verbindung zwischen der einen oder den mehreren Leitungen und dem Wandungsbauteil ausgebildet werden. Insbesondere ist das Polymermaterial der Haftvermittlerstruktur(en) chemisch und/oder physikalisch kompatibel mit einem Material des Wandungsbauteils.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Beschichtung und/oder Ummantelung kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Leitungen, insbesondere vor der Festlegung durch die Befestigungsvorrichtung, einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden und/oder eine behandelte Oberfläche aufweisen.
Vorzugsweise wird eine Reinigung der Bauteile vor dem Vergussprozess durchgeführt, insbesondere eine Plasmareinigung und/oder eine Reinigung mit Isopropanol.
Ergänzend oder alternativ kann durch Aufrauung der einen oder der mehreren Leitungen, beispielsweise durch Sandstrahlen der einen oder der mehreren Leitungen, eine Haftvermittlerstruktur gebildet sein und/oder werden.
Ergänzend oder alternativ dazu, dass die eine oder eine oder mehrere der Leitungen eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen aufweisen, kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen umfasst, welche an einem Grundkörper des Wandungsbauteils angeordnet sind oder durch das Wandungsbauteil gebildet sind.
Beispielsweise sind die eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen durch eine Oberflächenbehandlung und/oder Beschichtung des Grundkörpers des Wandungsbauteils gebildet. Als Material für die Beschichtung kann beispielsweise ein Haftvermittler verwendet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Adhäsion des Materials der Befestigungsvorrichtung an dem Wandungsbauteil durch eine (weitere) Oberflächenbehandlung erhöht wird. Als Oberflächenbehandlung ist eine Reinigung des Wandungsbauteils, beispielsweise eine Plasmareinigung und/oder eine Reinigung mit Isopropanol, bevorzugt.
Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen in Form einer oder mehrerer Vertiefungen, beispielsweise taschenförmige Vertiefungen und/oder Riefen, in dem Wandungsbauteil ausgebildet sein und/oder werden.
Beispielsweise können Haftvermittlerstrukturen durch eine Laserbehandlung und/oder durch Prägen des Wandungsbauteils gebildet sein und/oder werden.
Durch Prägen können beispielsweise Vertiefungen in das Wandungsbauteil eingebracht werden und/oder es können existierende Stege nachträglich niedergedrückt, beispielsweise niedergeprägt werden. Die Vertiefungen können beispielsweise T-förmig ausgebildet sein.
Ergänzend oder alternativ wird eine Kontaktoberfläche durch Aufrauen einer Oberfläche des Wandungsbauteils, beispielsweise durch Sandstrahlen des Wandungsbauteils, erhöht. Eine daraus resultierende Oberfläche bildet vorzugsweise eine Haftvermittlerstruktur.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung eine Schutzbeschichtung aufweist. Die Schutzbeschichtung ist und/oder wird beispielsweise an einer äußeren Oberfläche der Befestigungsvorrichtung angeordnet und/oder aufgetragen. Vorzugsweise umfasst die Schutzbeschichtung ein Oxid oder ein Parylen- material oder ist aus einem Oxid oder einem Parylenmaterial gebildet.
Als Oxid ist Alumiumoxid (AI2O3) bevorzugt.
Durch die Schutzbeschichtung können insbesondere eine Schutzfunktion und eine Dichtfunktion der Befestigungsvorrichtung voneinander getrennt werden. Beispielsweise kann ein chemisch weniger beständiges Material als Verguss- material oder als Spritzgussmaterial verwendet werden und die chemische Beständigkeit dieses Materials kann durch die Schutzbeschichtung erhöht werden.
Beispielsweise ist und/oder wird das Material nach einem Eingießen eines Vergussmaterials in den einen oder die mehreren Verbindungsbereiche oder nach einem Einspritzen eines Spritzgussmaterials in den einen oder die mehreren Verbindungsbereiche an äußeren Oberflächen eines resultierenden Dichtelements aufgetragen.
Ergänzend oder alternativ zu einem Anspritzen und/oder Angießen der einen oder der mehren Leitungen kann vorgesehen sein, dass die eine oder eine oder mehrere der Leitungen in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche durch Schweißen an dem Wandungsbauteil festgelegt sind.
Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere der Leitungen, beispielsweise in Form eines oder mehrerer Kabel und/oder eines oder mehrerer Signalleiter, durch Heißverstemmen an dem Wandungsbauteil festgelegt sein.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder eine oder mehrere der Leitungen in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche mechanisch zusammengepresst und/oder gedrückt sind, insbesondere durch Umformen des Wandungsbauteils oder durch Schwindung an dem Wandungsbauteil oder durch Schwindung an einem oder mehreren Einsatzelementen der Befestigungsvorrichtung. Beispielsweise zieht sich ein Material des Wandungsbauteils bei der Herstellung des Durchführungssystems zusammen, so dass die eine oder die mehreren Leitungen zusammengepresst und/oder gedrückt sind und/oder wird.
Alternativ zieht sich ein Material des einen oder der mehreren Einsatzelemente in Richtung der einen oder der mehreren Leitungen zusammen, so dass die eine oder die mehreren Leitungen zusammengepresst und/oder gedrückt sind und/oder wird.
Vorzugsweise ist ein Material des Wandungsbauteils oder ein Material des einen oder der mehreren Einsatzelemente derart gewählt, dass die eine oder die mehreren Leitungen zwar zusammengedrückt und/oder gepresst sind, einen Stromfluss und/oder Fluidfluss durch die eine oder die mehreren Leitungen jedoch dennoch stattfinden kann.
In Ausführungsformen, in welchen die eine oder die mehreren Leitungen durch Umformen des Wandungsbauteils in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche mechanisch zusammengepresst und/oder gedrückt sind, ist das Wandungsbauteil beispielsweise durch Bördeln umgeformt.
In Ausführungsformen, in welchen die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere Einsatzelemente umfasst, kann es vorteilhaft sein, wenn das eine oder die mehreren Einsatzelemente durch einen Vergussprozess eines Gießmaterials gebildet sind, welches sich beim Abkühlen aufgrund einer Volumenänderung bei einer Kristallisation und/oder bei einer Wärmedehnung während des Vergussprozesses verkleinert.
Beispielsweise umfassen das eine oder die mehreren Einsatzelemente ein Glasmaterial oder Aluminium oder sind daraus gebildet. Günstig kann es sein, wenn die eine oder eine oder mehrere der Leitungen mehrteilig sind, wobei jeweils ein erstes Leitungsbauteil mittels eines Verbindungselements mit einem zweiten Leitungsbauteil elektrisch und/oder fluidisch verbunden ist.
Insbesondere ist das jeweilige Verbindungselement von der Befestigungsvorrichtung aufgenommen oder bildet einen Teil der Befestigungsvorrichtung. Beispielsweise ist das jeweilige Verbindungselement in ein Vergussmaterial des einen oder der mehreren Dichtelemente eingebettet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Wandungsbauteil ein oder mehrere Stabilisationselemente umfasst, in welchen die eine oder eine oder mehrere der Durchführungsöffnungen angeordnet sind, wobei das eine oder die mehreren Stabilisationselemente jeweils eine oder mehrere Erhebungen aufweisen.
Vorzugsweise sind das eine oder die mehreren Stabilisationselemente einstückig mit einem Grundköper des Wandungsbauteils ausgebildet. Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Stabilisationselemente und der Grundkörper des Wandungsbauteils aus demselben Blech gefertigt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Stabilisationselemente und der Grundkörper des Wandungsbauteils separate Bauteile sind und/oder getrennt voneinander hergestellt sind. Beispielsweise sind und/oder werden das eine oder die mehreren Stabilisationselemente stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden.
Vorzugsweise erstrecken sich die eine oder die mehreren Erhebungen, insbesondere längs einer senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils verlaufenden Richtung, von einem Grundkörper des jeweiligen Stabilisationselements weg. Insbesondere erstrecken sich die eine oder die mehreren Erhebungen zwischen einem oder mehreren nachbearbeiteten Bereichen des jeweiligen Stabilisationselements von dem Grundkörper des jeweiligen Stabilisationselements weg.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Erhebungen durch den einen oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche gebildet sind.
Günstig kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Stabilisationselemente ein metallisches Material, beispielsweise Aluminium, umfassen oder daraus gebildet sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche stegförmig sind.
Günstig kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Erhebungen in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise dreieckförmig sind.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Erhebungen in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig oder oval sind.
Der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche sind vorzugsweise in einem Prägeprozess und/oder einem Fräsprozess gebildet und/oder bearbeitet.
Es kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Stabilisationselemente um die jeweilige Durchführungsöffnung und/oder um eine Sensoröffnung herum jeweils eine Ausbuchtung aufweisen. Beispielsweise sind eine oder mehrere Ausbuchtungen durch nachbearbeitete Bereiche gebildet, welche von gewölbten und/oder gekrümmten Wandungen der einen oder der mehreren Erhebungen begrenzt sind.
Beispielsweise ist durch einen oder mehrere der nachbearbeiteten Bereiche jeweils ein umlaufender Rahmen gebildet, welcher insbesondere einen Rand des oder eines oder mehrerer der Verbindungsbereiche bildet.
Das eine oder die mehreren Stabilisationselemente dienen vorzugsweise als Aufnahme und/oder Becken für Vergussmaterial.
In und/oder von dem einen oder den mehreren nachbearbeiteten Bereichen kann vorzugsweise in einem Vergussprozess Vergussmaterial aufgenommen werden. Der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche bilden beispielsweise einen Teil eines Vergussmaterialführungskanals, entlang welchen bei der Herstellung des Durchführungssystems das Vergussmaterial in fließfähigem Zustand entlangströmt und/oder fließt.
Durch die eine oder die mehreren Erhebungen und den einen oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche ist vorzugsweise eine vergrößerte Oberfläche des Wandungsbauteils in dem einen oder den mehreren Verbindungsbereichen ausgebildet. Insbesondere ist durch die eine oder die mehreren Erhebungen und den einen oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche eine Haftung des Vergussmaterials an dem Wandungsbauteil optimiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Wandungsbauteil exakt ein Stabilisationselement, welches insbesondere den Verbindungsbereich bildet.
Die eine oder die mehreren Erhebungen bilden vorzugsweise Versteifungsbereiche. Vorzugsweise sind und/oder werden die eine oder die mehreren Erhebungen von Vergussmaterial umströmt und/oder umflossen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche im Vergleich zu der einen oder den mehreren Erhebungen eine verminderte Materialstärke aufweisen.
Vorzugsweise beträgt eine Dicke des Stabilisationselements im Bereich des einen oder der mehreren nachbearbeiteten Bereiche ca. 80 % oder weniger, insbesondere ca. 60 % oder weniger, beispielsweise ca. 40 % oder weniger, einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils außerhalb des jeweiligen Verbindungsbereichs und/oder einer durchschnittlichen Dicke der einen oder der mehreren Erhebungen.
Vorzugsweise beträgt die Dicke des Stabilisationselements im Bereich des einen oder der mehreren nachbearbeiteten Bereiche ca. 1 % oder mehr, insbesondere ca. 2 % oder mehr, beispielsweise ca. 5 % oder mehr, einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils außerhalb des jeweiligen Verbindungsbereichs und/oder einer durchschnittlichen Dicke der einen oder der mehreren Erhebungen.
Die Dicke der genannten Elemente ist vorzugsweise senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils definiert.
Vorzugsweise sind die eine oder die mehreren Erhebungen in einer parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils angeordneten Ebene vollständig von dem einen oder den mehreren nachbearbeiteten Bereichen umgeben.
Insbesondere bilden der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche Vertiefungen in dem jeweiligen Stabilisationselement. Durch die eine oder die mehreren Erhebungen und den einen oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche ist vorzugsweise eine Oberflächenstrukturierung und/oder eine Konturierung des Wandungsbauteils ausgebildet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere Stützelemente zur Stützung und/oder Positionierung der einen oder einer oder mehrerer der Leitungen umfasst. Vorzugsweise sind das eine oder die mehreren Stützelemente scheibenförmig und/oder hülsenförmig ausgebildet.
Das eine oder die mehreren Stützelemente sind vorzugsweise separat hergestellte und/oder separat handhabbare Bauteile.
Beispielsweise stehen eines oder mehrere der Stützelemente an einer dem Innenraum abgewandten Außenseite des Wandungsbauteils und/oder an einer dem Innenraum zugewandten Innenseite des Wandungsbauteils bezüglich einer Mittelachse einer Leitung in axialer Richtung hervor. Insbesondere bilden das eine oder die mehreren Stützelemente einen Überstand über die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen in axialer Richtung bezüglich einer Mittelachse der jeweiligen Leitung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Stützelemente ineinander liegend angeordnet, wobei eine oder mehrere Leitungen in dem radial innenliegenden Stützelement aufgenommen sind. Die zwei Stützelemente stehen insbesondere an einander gegenüberliegenden Seiten des Wandungsbauteils über und/oder vor.
Vorzugsweise ist durch das eine oder die mehreren Stützelemente ein Durchführungskanal gebildet.
Das eine oder die mehreren Dichtelemente und das eine und die mehreren Stützelemente sind vorzugsweise voneinander verschiedene Bauteile. Beispielsweise können das eine oder die mehreren Stützelemente in dem einen oder den mehreren Verbindungsbereichen mittels des Vergussmaterials eingegossen werden und so jeweils von einem durch Aushärten des Vergussmaterials gebildeten Dichtelement aufgenommen werden und/oder sein.
Ergänzend oder alternativ zu einem oder mehreren separaten Stützelementen kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil eine oder mehrere Erhebungen in einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils verlaufenden Richtung aufweist, welche insbesondere einen Teil eines Formschlusses mit einer oder mehreren Leitungen bilden. Die Erhebungen bilden vorzugsweise Stützelemente. Diese Ausbildung der Stützelemente kann insbesondere für einen Drucksensor von Vorteil sein.
Das eine oder die mehreren Stützelemente dienen insbesondere einer thermischen und/oder elektrischen Isolierung. Ergänzend oder alternativ dienen das eine oder die mehreren Stützelemente einer Zentrierung der darin aufgenommenen Leitung(en) und/oder eine Positionierung der jeweiligen Leitung(en).
Insbesondere bei Leitungen, welche in einer parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenem Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig sind, kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen dem einen oder den mehreren Stützelementen und der einen oder den mehreren Leitungen und/oder dem Wandungsbauteil ein Kraftschluss ausgebildet ist. Dies kann insbesondere bei der Ausbildung einer Übergangspassung zwischen der einen oder den mehreren Leitungen und dem Wandungsbauteil von Vorteil sein.
Das eine oder die mehreren Stützelemente können alternativ zu einem Eingießen mittels des Vergussmaterials auch durch Spritzen und/oder Anspritzen am Wandungsbauteil festgelegt sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Stützelemente mittels Klemmen an dem Wandungsbauteil festgelegt sind, beispielsweise ist jeweils ein Stützelement in jeweils eine Durchführungsöffnung eingeklemmt und/oder angeklemmt.
Das eine oder die mehreren Stützelemente können beispielsweise Entlastungselemente zur Zugentlastung bilden.
Günstig kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere Entlastungselemente umfasst, mittels welchen die eine oder eine oder mehrere der Leitungen an einer Seite des Wandungsbauteils, beispielsweise an einer einem Innenraum abgewandten Außenseite, stoffschlüssig, beispielsweise durch Eingießen, und/oder formschlüssig, beispielsweise durch Ausbildung eines Entlastungselements als Schelle oder Dichtraupe, und/oder kraftschlüssig festgelegt sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Entlastungselemente separate Bauteile sind, welche stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben und/oder Schweißen, an dem Wandungsbauteil festgelegt sind und dabei beispielsweise eine oder mehrere Leitungen formschlüssig und/oder kraftschlüssig fixieren.
Alternativ zu einer stoffschlüssigen Festlegung sind eine oder mehrere Entlastungselemente jeweils um eine oder mehrere Leitungen herumgelegt und an das Wandungsbauteil angeclipst und/oder mit dem Wandungsbauteil verclipst.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Leitungen durch ein, insbesondere schnurförmiges, Entlastungselement, welches beispielsweise in fließfähigem Zustand während der Herstellung gegen die jeweilige Leitung gedrückt wird, gebildet ist. Das Entlastungselement ist beispielsweise eine Dichtraupe. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Entlastungselemente durch Vertiefungen im Wandungsbauteil gebildet sein, in welchen die eine oder die mehreren Leitungen stoffschlüssig, beispielsweise in einem Verguss- prozess, festgelegt sind.
Die eine oder die mehreren Vertiefungen im Wandungsbauteil können einen Bestandteil der Aufnahmevertiefungen, welche einen Teil des Verbindungsbereichs bilden, sein.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Vertiefungen in dem Wandungsbauteil, welche Entlastungselemente bilden, räumlich von den einen oder den mehreren Aufnahmevertiefungen, welche einen Teil eines Verbindungsbereichs bilden, getrennt sind.
Es kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Rahmenelemente an einer Seite, beispielsweise einer dem Innenraum des Gehäuses abgewandten Außenseite, des Wandungsbauteils an einem Grundkörper des Wandungsbauteils angeordnet und/oder festgelegt sind, welche mit Vergussmaterial gefüllt sind.
Beispielsweise werden eine oder mehrere Leitungen vor einem Aushärten des Vergussmaterials in das Vergussmaterial hineingedrückt und/oder eingetaucht.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Durchführungssystems, insbesondere eines erfindungsgemäßen Durchführungssystems.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem ein Durchführungssystem, welches eine optimierte Lebensdauer aufweist, möglichst einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst. Gemäß dem Verfahren wird ein Wandungsbauteil bereitgestellt, welches eine oder mehrere Durchführungsöffnungen aufweist. Eine oder mehrere Leitungen werden durch die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen hindurchgeführt.
Die eine oder die mehreren Leitungen werden mittels einer Befestigungsvorrichtung an dem Wandungsbauteil in einem oder mehreren Verbindungsbereichen festgelegt.
Insbesondere werden die eine oder die mehreren Leitungen derart an dem Wandungsbauteil festgelegt, dass eine Relativposition der einen oder der mehreren Leitungen relativ zu dem Wandungsbauteil, insbesondere fluiddicht, fixiert ist.
Eines oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Durchführungssystem benannten Merkmale und/oder einer oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Durchführungssystem genannten Vorteile gelten insbesondere für das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen.
Günstig kann es sein, wenn durch Prägen oder Fräsen eines Stabilisationselements eine oder mehrere Erhebungen gebildet werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Leitungen in einem zweistufigen Gießverfahren relativ zu dem Wandungsbauteil und/oder an dem Wandungsbauteil und/oder in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen festgelegt werden.
Vorzugsweise werden die eine oder die mehreren Leitungen mit einem Fixierungsmaterial relativ zu dem Wandungsbauteil und/oder in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen festgelegt. Insbesondere wird anschließend, beispielsweise nachdem das Fixierungsmaterial teilweise oder vollständig getrocknet und/oder ausgehärtet wurde, ein Vergussfüllmaterial in den einen oder die mehreren Verbindungsbereiche eingegossen und/oder eingefüllt.
Beispielsweise wird das Fixierungsmaterial getrocknet und/oder ausgehärtet bis es bei 25°C eine Viskosität von ca. IO10 mPa-s oder mehr aufweist.
Es wird insbesondere gerade so viel Fixierungsmaterial verwendet, dass eine Festlegung der einen oder der mehreren Leitungen an dem Wandungsbauteil und/oder in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen ausgebildet wird.
Das Fixierungsmaterial und/oder das Vergussfüllmaterial sind vorzugsweise Vergussmaterialien.
Günstig kann es sein, wenn ein Vergussmaterial, beispielsweise das Vergussfüllmaterial, um eine oder mehrere Erhebungen eines Stabilisationselements des Wandungsbauteils herumfließt.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrochemische Zelle.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, eine elektrochemische Zelle bereitzustellen, welche eine optimierte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrochemische Zelle gemäß dem unabhängigen auf eine elektrochemische Zelle gerichteten Anspruch gelöst.
Die elektrochemische Zelle umfasst ein oder mehrere erfindungsgemäße Durchführungssysteme. Eines oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Durchführungssystem genannten Merkmale und/oder einer oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Durchführungssystem genannten Vorteile gelten insbesondere für die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle gleichermaßen.
Insbesondere bildet ein Teil eines Gehäuses der elektrochemischen Zelle, welches einen Innenraum der elektrochemischen Zelle umgibt, ein Wandungsbauteil zumindest eines des einen oder der mehreren Durchführungssysteme.
Beispielsweise bildet ein Abdeckelement des Gehäuses der elektrochemischen Zelle ein Wandungsbauteil zumindest eines des einen oder der mehreren Durchführungssysteme, insbesondere sämtliche Wandungsbauteile sämtlicher Durchführungssysteme.
Es kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Durchführungssysteme einen Teil eines Gehäuses, beispielsweise das Abdeckelement, der elektrochemischen Zelle bilden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere der Durchführungssysteme einen Teil des Abdeckelements bilden. Beispielsweise sind ein oder mehrere Wandungsbauteile eines oder mehrerer Durchführungssysteme in einen Grundkörper des Abdeckelements der elektrochemischen Zelle eingegossen und/oder daran angegossen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme einen Bestandteil einer Terminaldurchführung bilden, im Bereich welcher ein Verbindungsleiter der elektrochemischen Zelle an dem Abdeckelement der elektrochemischen Zelle festgelegt ist.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme ein Berstelement umfassen oder bilden, welches derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass es bei einem Übersteigen eines kritischen Drucks und/oder einer kritischen Temperatur in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle bricht.
Das Durchführungssystem, welches ein Berstelement umfasst oder bildet, wird vorzugsweise an einen Grundkörper des Abdeckelements angeschweißt.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme eine Schmelzsicherung umfassen oder bilden. Die Schmelzsicherung schmilzt vorzugsweise bei einem Übersteigen eines kritischen elektrischen Stroms und unterbricht so einen Stromfluss von dem elektrochemischen Element (Zellwickel) zu einem Zellterminal.
Günstig kann es sein, wenn bei einem Brechen des Berstelements und/oder einem Auslösen der Schmelzsicherung die jeweilige Leitung zerstört oder beschädigt wird, insbesondere derart, dass ein Strom, beispielsweise ein Informationsstrom, unterbrochen wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme eine Elektrolyteinfüllöffnung zur Befüllung und/oder Entnahme von Elektrolyt aus dem Innenraum der elektrochemischen Zelle umfassen oder bilden.
So kann das Durchführungssystem mehrere Funktionen erfüllen.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein elektrochemisches System, umfassend eine oder mehrere erfindungsgemäße elektrochemische Zellen.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein elektrochemisches System bereitzustellen, welches eine optimierte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrochemisches System gemäß dem unabhängigen auf ein elektrochemisches System gerichteten Anspruch gelöst. Eines oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle genannten Merkmale und/oder einer oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle genannten Vorteile gelten insbesondere für das elektrochemische System gleichermaßen.
Weitere Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Wandungsbauteil einer Ausführungsform eines Durchführungssystems in einem Zustand vor einem Zusammenbau des Durchführungssystems, wobei das Wandungsbauteil mehrere vertiefte Bereiche aufweist, in welchen das Wandungsbauteil eine verminderte Wandstärke im Vergleich zu nicht vertieften Bereichen aufweist, wobei das Wandungsbauteil in einer Draufsicht zumindest näherungsweise rechteckförmig ausgebildet ist;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines Wandungsbauteils einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems in einem Zustand vor einem Zusammenbau des Durchführungssystems, wobei das Wandungsbauteil in einer Draufsicht zumindest näherungsweise kreisförmig ausgebildet ist;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf das Durchführungssystem aus Fig. 2 in einem zusammengebauten Zustand, wobei eine Leitung in Form eines Kabels durch eine Durchführungsöffnung, welche in einem vertieften Bereich des Wandungsbauteils angeordnet ist, hindurch- geführt ist und in einem Verbindungsbereich des Durchführungssystems durch eine Befestigungsvorrichtung mit dem Wandungsbauteil verbunden ist;
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung des Durchführungssystems aus den Fig. 2 und 3 während einer Herstellung des Durchführungssystems in einem Zustand vor einem Hindurchführen der Leitung durch die Durchführungsöffnung, wobei ein Rahmenelement um sämtliche vertiefte Bereiche des Wandungsbauteils und von diesen beabstandet auf das Wandungsbauteil aufgetragen ist;
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung des Durchführungssystems aus den Fig. 1 bis 4 in einem benutzungsbereiten Zustand, wobei ein von dem Rahmenelement umgebener Bereich mit einem Vergussmaterial gefüllt ist und so ein Dichtelement gebildet ist;
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher das Wandungsbauteil mit Ausnahme der Öffnungen im Wesentlichen eben und/oder plan ist;
Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher kein separates Rahmenelement vorgesehen ist;
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher in dem Verbindungsbereich das Kabel und Randbereiche des Wandungsbauteils von einem Vergussmaterial pfropfenartig umgeben sind;
Fig. 9 eine schematische Schnittdarstellung mehrerer Kabel eines Durchführungssystems, wobei jeweils ein einziges Kabel durch eine einzige Durchführungsöffnung des Durchführungssystems hindurchgeführt ist;
Fig. 10 eine schematische Schnittdarstellung mehrerer Kabel eines Durchführungssystems, wobei die mehreren Kabel gemeinsam durch eine einzige Durchführungsöffnung des Durchführungssystems hindurchgeführt sind;
Fig. 11 eine schematische Schnittdarstellung eines Kabels eines Durchführungssystems, welches mit dem Wandungsbauteil im Bereich der Durchführungsöffnung eine Spielpassung bildet;
Fig. 12 eine schematische Schnittdarstellung eines Kabels eines Durchführungssystems, welches mit dem Wandungsbauteil im Bereich der Durchführungsöffnung eine Übergangspassung bildet;
Fig. 13 eine schematische Schnittdarstellung eines Kabels eines Durchführungssystems, welches mit dem Wandungsbauteil im Bereich der Durchführungsöffnung eine Presspassung bildet;
Fig. 14 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher das Kabel durch Verpressen in der Durchführungsöffnung eingeklemmt ist;
Fig. 15 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher das Kabel durch Materialausdehnung eines Einsatzelements im Rahmen einer Schwindung in der Durchführungsöffnung festgelegt ist;
Fig. 16 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher das Kabel im Bereich der Durchführungsöffnung von einem Stützelement radial umgeben ist; Fig. 17 eine schematische Sch nittdarstel lung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei weicher ein Stützelement ein Verbindungselement zur Verbindung zweier Kabelbauteile radial umgibt;
Fig. 18 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher zwei Stützelemente ineinandergreifend angeordnet sind, wobei ein inneres Stützelement der zwei Stützelemente das Kabel aufnimmt und wobei ein äußeres Stützelement der zwei Stützelemente das innere Stützelement von außen umgibt;
Fig. 19 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher zwei Stützelemente vorgesehen sind, wobei eines der zwei Stützelemente einen zumindest näherungsweise T-förmigen Querschnitt aufweist und ein Verbindungselement zur Verbindung zweier Kabelbauteile aufnimmt und wobei ein weiteres der zwei Stützelemente zumindest näherungsweise scheibenförmig ausgebildet ist;
Fig. 20 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher ein Entlastungselement in der Durchführungsöffnung aufgenommen ist, wobei das Entlastungselemente das Kabel aufnimmt und/oder radial umgibt, wobei das Entlastungselement stoffschlüssig, beispielsweise durch Anspritzen oder Angießen, und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig, beispielsweise durch Anklemmen, an dem Wandungsbauteil festgelegt ist;
Fig. 21 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher ein Entlastungselement dadurch gebildet ist, dass das Kabel in einer Aufnahmevertiefung des Wandungsbauteils in einem Verguss- material aufgenommen ist;
Fig. 22 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher ein Entlastungselement dadurch gebildet ist, dass das Kabel in einem von einem Rahmenelement umgebenen Bereich in einem Vergussmaterial aufgenommen ist;
Fig. 23 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher ein separat handhabbares Entlastungselement vorgesehen ist, welches das Kabel an dessen Mantelfläche teilweise umgibt und welches stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben und/oder Schweißen, mit dem Wandungsbauteil verbunden ist;
Fig. 24 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher ein separat handhabbares Entlastungselement vorgesehen ist, welches das Kabel an dessen Mantelfläche teilweise umgibt und welches formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise durch eine Clip-Verbindung, mit dem Wandungsbauteil verbunden ist;
Fig. 25 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, gemäß welcher das Wandungsbauteil ein Stabilisationselement umfasst, welches eine Oberflächenstrukturierung in Form einer oder mehrerer Erhebungen zwischen nachbearbeiteten Bereichen aufweist;
Fig. 26 eine schematische perspektivische Darstellung einer elektrochemischen Zelle, welche ein Durchführungssystem umfasst, das im Wesentlichen der in Fig. 25 dargestellten Ausführungsform entspricht, wobei das Wandungsbauteil ein Abdeckelement der elektrochemischen Zelle bildet; und
Fig. 27 eine vergrößerte Schnittdarstellung durch das Durchführungssystem aus Fig. 26, wobei eine Sensorvorrichtung aus Fig. 26 nur teilweise dargestellt ist.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist ein Wandungsbauteil 102 einer Ausführungsform eines nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten Durchführungssystems 100 gezeigt.
Das Wandungsbauteil 102 ist vorliegend ein Abdeckelement 104. Das Abdeckelement 104 bildet beispielsweise einen Teil eines Gehäuses 106 einer nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten elektrochemischen Zelle 108. Die elektrochemische Zelle 108 bildet vorzugsweise einen Teil eines ebenfalls nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten elektrochemischen Systems 110.
Das elektrochemische System 110 eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug.
Beispielsweise ist die elektrochemische Zelle 108 eine Lithiumionenbatterie und/oder ein Lithiumionenakkumulator.
Alternativ dazu, dass das Wandungsbauteil 102 das gesamte Abdeckelement 104 bildet, kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil 102 nur einen Teil eines Abdeckelements 104 bildet. Beispielsweise wird das Wandungsbauteil 102 in eine dafür vorgesehene Aussparung in dem Abdeckelement 104 eingesetzt und insbesondere fluiddicht festgelegt. Eine fluiddichte Festlegung erfolgt beispielsweise durch Schweißen oder Angießen. So ist eine modulare Ausbildung möglich. Vorteilhaft kann es sein, wenn das Wandungsbauteil 102 ein metallisches Material umfasst oder daraus gebildet ist. Als metallisches Material ist beispielsweise Aluminium geeignet.
Das Gehäuse 106 der elektrochemischen Zelle 108 umfasst vorzugsweise ferner ein weiteres, beispielsweise becherförmiges, Gehäusebauteil, welches gemeinsam mit dem Abdeckelement 104 einen Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 umgibt (nicht dargestellt).
Das Wandungsbauteil 102 umfasst vorliegend eine Durchführungsöffnung 112, welche einer Durchführung einer Leitung 115 durch das Wandungsbauteil 102 dient.
Für eine Verwendung des Wandungsbauteils 102 in einer prismatischen elektrochemischen Zelle 108 kann es vorteilhaft sein, wenn das Wandungsbauteil 102 in einem parallel zu dessen Haupterstreckungsebene genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig ausgebildet ist.
Bezüglich der weiteren Beschreibung des in Fig. 1 in einem Zustand vor einem Zusammenbau gezeigten Wandungsbauteils 102 und des Durchführungssystems 100 wird auf die nachfolgende Beschreibung der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 verwiesen.
Die in den Fig. 2 bis 5 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, dass das Wandungsbauteil 102 in einem parallel zu dessen Haupterstreckungsrichtung genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig ausgebildet ist.
Die Durchführungsöffnung 112 ist vorliegend zumindest näherungsweise schlitzförmig ausgebildet und/oder von einem vertieften Bereich 116 des Wandungsbauteils 102 umgeben, in welchem das Wandungsbauteil 102 eine verringerte Dicke aufweist. Der vertiefte Bereich 116 um die Durchführungsöffnung 112 herum bildet vorliegend eine Aufnahmevertiefung 136 des Wandungsbauteils 102.
Die Aufnahmevertiefung 136 ist vorzugsweise durch Prägen und/oder Fräsen des Wandungsbauteils 102 gebildet.
Beispielsweise ist die Dicke des Wandungsbauteils 102 im Bereich der Aufnahmevertiefung 136 um ca. 10 % oder mehr, insbesondere um ca. 20 % oder mehr, geringer als die durchschnittliche Dicke des Wandungsbauteils 102 in daran angrenzenden Bereichen.
Vorzugsweise ist die Dicke des Wandungsbauteils 102 im Bereich der Aufnahmevertiefung 136 um ca. 90 % oder weniger, insbesondere um ca. 80 % oder weniger, geringer als die durchschnittliche Dicke des Wandungsbauteils 102 in daran angrenzenden Bereichen.
Die Dicke des Wandungsbauteils 102 ist vorzugsweise senkrecht zu dessen Haupterstreckungsebene definiert.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Durchführungsöffnung 112 zentral und/oder mittig in der Aufnahmevertiefung 136 angeordnet ist.
Wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 erwähnt, ist durch die Durchführungsöffnung 112 hindurch eine Leitung 115 geführt, insbesondere derart, dass die Leitung 115 durch die Durchführungsöffnung 112 hindurch von einer Umgebung der elektrochemischen Zelle 108 in den Innenraum gelangt.
Vorliegend ist die Leitung 115 als Kabel 114 ausgebildet, welches beispielsweise einen Bestandteil einer Sensorvorrichtung 120 bildet. Das Kabel 114 ist beispielsweise ein Flachbandkabel. Alternativ kann als Kabel 114 auch ein Rundkabel verwendet werden. Die Sensorvorrichtung 120 dient vorzugsweise einer Überwachung eines Drucks und/oder einer Temperatur in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108. So kann beispielsweise ein thermisches Event rechtzeitig erkannt und insbesondere verhindert werden.
Gemäß alternativer Ausführungsformen kann die Leitung 115 eine Fluidleitung sein.
Alternativ zu einer Ausbildung der Leitung 115 als Kabel 114 kann vorgesehen sein, dass die Leitung 115 ein Signalleiter, beispielsweise in Form eines Stifts oder einer Schraube, ist.
Eine Leitung 115 in Form eines Signalleiters, beispielsweise ein Stift oder eine Schraube, kann zusätzlich zu dem Kabel 114 vorgesehen sein (nicht dargestellt).
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Wandungsbauteil 102 einen weiteren vertieften Bereich 116 aufweist, welcher einer Aufnahme eines Sensorelements 118 dient. Bezüglich Dicke und Ausgestaltung des weiteren vertieften Bereichs wird auf die Ausführungen zu der Aufnahmevertiefung 136 Bezug genommen.
Das Sensorelement 118 bildet beispielsweise einen Bestandteil der Sensorvorrichtung 120 (vgl. insbesondere Fig. 3 und 5).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Sensorelement 118 ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor verwendet.
Der weitere vertiefte Bereich 116, welcher insbesondere das Sensorelement 118 aufnimmt, umfasst beispielsweise einen zumindest näherungsweise quaderförmigen Zentralbereich 122 und sich daran anschließende Verlängerungsabschnitte 124, welche beispielsweise eine Kreuzform bilden. Zumindest näherungsweise mittig in dem Zentralbereich 122 des weiteren vertieften Bereichs 116 ist beispielsweise eine Sensoröffnung 126 angeordnet. Die Sensoröffnung 126 dient insbesondere einer Verbindung des Sensorelements 118 mit dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108.
Zur Festlegung des Kabels 114 und/oder des Sensorelements 118 an dem Wandungsbauteil 102 umfasst das Durchführungssystem 100 vorzugsweise eine Befestigungsvorrichtung 128.
Gemäß der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform umfasst die Befestigungsvorrichtung 128 ein Dichtelement 130, welches das Kabel 114 in einem Verbindungsbereich 132 umgibt und/oder ein Volumen zwischen Randbereichen der Durchführungsöffnung 112 und dem Kabel 114 fluiddicht abdichtet.
Vorliegend umgibt das Dichtelement 130 der Befestigungsvorrichtung 128 zusätzlich zu dem Kabel 114 auch das Sensorelement 118 und/oder füllt ein zwischen dem Sensorelement 118 und dem Kabel 114 gebildetes Volumen in dem Verbindungsbereich 132 fluiddicht.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung 128 ein oder mehrere, vorliegend ein, Rahmenelement(e) 134 aufweist, welche(s) den Verbindungsbereich 132, beispielsweise auf einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 abgewandten Außenseite, umgibt und/oder begrenzt.
Vorliegend weist das Rahmenelement 134 in einem parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise eine Quaderform auf.
In alternativen Ausführungsformen, beispielsweise, wenn die Durchführungsöffnung 112 zumindest näherungsweise kreisförmig ist, kann vorgesehen sein, dass das Rahmenelement 134 in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise oval, insbesondere kreisförmig, ausgebildet ist.
Beispielsweise ist das Rahmenelement 134 eine Dichtraupe und/oder Dispenserraupe.
Wie insbesondere in Fig. 4 zu sehen ist, kann es vorteilhaft sein, wenn zur Herstellung des Durchführungssystems 100 zur Bildung des Rahmenelements 134 ein Material in Form einer pastösen Masse direkt auf das Wandungsbauteil 102 aufgetragen wird. Das Material wird anschließend insbesondere durch Trocknung und/oder Vernetzung ausgehärtet, wobei das Rahmenelement 134 gebildet wird.
Das Rahmenelement 134 ist beispielsweise schnurförmig.
Zur Ausbildung eines geschlossenen und/oder lückenlosen Rahmenelements 134 kann es vorteilhaft sein, wenn ein Aufträgen außerhalb der gewünschten Form des resultierenden Rahmenelements 134 begonnen und/oder beendet wird und entsprechende Überstände anschließend entfernt werden. So können Zwischenräume in dem Rahmenelement 134 vermieden werden.
Eine Höhe des Rahmenelements 134 in einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 verlaufenden Richtung beträgt vorzugsweise mindestens ca. 5 % einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils 102.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Rahmenelement 134 ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Bevorzugte Polymermaterialien sind duroplastische Polymermaterialien, thermoplastische Polymermaterialien, elastomere Polymermaterialien oder Mischungen daraus. Beispielsweise umfasst das Rahmenelement 134 eines oder mehrere der folgenden Polymermaterialien oder ist daraus gebildet:
Polyolefin, insbesondere Polypropylen und/oder Polyethylen, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat und/oder Polybutylenterephthalat, Polyamid, Polyimid, Copolyamid, Polyamid-Elastomer, Polyether, insbesondere Epoxidharze, Polyurethan, Polyurethan-Acrylat, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Acryl-Butadien-Styrol, Synthesekautschuk, insbesondere Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Polycarbonat, Polyethersulfon, Polyoxymethylen, Polyetheretherketon, Polytetrafluorethylen, Silikon, insbesondere Silikonkautschuk und/oder silikonbasiertes Elastomer.
Beispielsweise werden ein oder mehrere Hot-Melt-Materialien für das Material des Rahmenelements 134 verwendet.
Alternativ zu Ausführungsformen, in welchen das Rahmenelement 134 als separates Element ausgebildet ist, kann vorgesehen sein, dass das Rahmenelement 134 durch eine oder mehrere Erhebungen in einem Grundkörper des Wandungsbauteils 102 gebildet sind, welche beispielsweise durch Prägen in den Grundkörper des Wandungsbauteils 102 eingebracht sind (nicht dargestellt).
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein von dem Rahmenelement 134 umgebenes Volumen, beispielsweise nach einem Trocknen und/oder Aushärten des Materials des Rahmenelements 134 zu dem Rahmenelement 134, mit einem Vergussmaterial gefüllt wird. So wird insbesondere das Dichtelement 130 gebildet.
Vorliegend sind von dem Rahmenelement 134 sowohl ein Bereich, welcher benachbart zu der Durchführungsöffnung 112 angeordnet ist, als auch ein Bereich, welcher benachbart zu der Sensoröffnung 126 angeordnet ist, umschlossen. So können das Sensorelement 118 und das Kabel 114 in einem gemeinsamen Verbindungsbereich 132 an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt sein und/oder werden.
Nach der Herstellung des Rahmenelements 134 wird vorzugsweise das Kabel 114 durch die Durchführungsöffnung 112 hindurchgeführt und/oder das Sensorelement 118 in den weiteren vertieften Bereich 116 des Wandungsbauteils 102 eingelegt und/oder auf der Sensoröffnung 126 positioniert wird.
Anschließend wird vorzugsweise das Vergussmaterial in den von dem Rahmenelement 134 umgebenen und/oder begrenzten Bereich eingefüllt, beispielsweise eingegossen. Bei einer Trocknung und/oder Aushärtung des Vergussmaterials wird vorzugsweise das Dichtelement 130 gebildet, wodurch das Kabel 114 in dem Verbindungsbereich 132 fluiddicht an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt wird.
Beispielsweise wird ca. 0,8 g Vergussmaterial oder mehr und/oder ca. 1,2 g oder weniger Vergussmaterial zur Bildung des Dichtelements 130 verwendet.
Das Vergussmaterial ist beispielsweise ein Harzmaterial, beispielsweise ein Epoxidharzmaterial, ein Phenolharzmaterial, ein Aminoplastmaterial, ein Polyurethanmaterial, ein Silikonmaterial, ein Polyesterharzmaterial, ein ABS- Harzmaterial oder Mischungen daraus.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Vergussmaterial ein Glasmaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Durch das Vergießen können das Kabel 114 und/oder das Sensorelement 118 druckdicht, beispielsweise bis zu einem Innendruck in der elektrochemischen Zelle 108 von ca. 10 bar, festgelegt werden. Durch das Vergussmaterial ist das Dichtelement 130 vorzugsweise chemisch beständig und/oder temperaturbeständig. Beispielsweise ist die Befestigungsvorrichtung 128 in einem Temperaturbereich von ca. -20°C bis ca. 80°C, insbesondere von ca. -30°C bis ca. 100°C, beständig.
Es kann vorgesehen sein, dass das Vergussmaterial einen oder mehrere Füllstoffe umfasst. Der eine oder die mehreren Füllstoffe sind vorzugsweise ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden: anorganische Füllstoffe, insbesondere Siliziumoxid, Carbonat, Carbid, insbesondere Siliziumcarbid, Nitrid, insbesondere Metallnitrid, Metalloxid.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Material des Dichtelements 130 eine Härte in einem Bereich von ca. 40 Shore D bis ca. 100 Shore D aufweist.
Eine Glasübergangstemperatur des Vergussmaterials liegt beispielsweise bei ca. 90° C oder mehr.
Das Sensorelement 118 und das Kabel 114 sind und/oder werden vorzugsweise vollständig eingegossen und/oder vergossen. Insbesondere tritt kein Vergussmaterial durch die Sensoröffnung 126 hindurch und/oder blockiert die Sensoröffnung 126.
Günstig kann es sein, wenn das Sensorelement 118 und/oder das Kabel 114 in einem zweistufigen Gießprozess an dem und/oder relativ zu dem Wandungsbauteil 102 festgelegt werden.
Beispielsweise wird ein Fixierungsmaterial in einem fließfähigen Zustand in den Verbindungsbereich 132 eingegossen und/oder eingefüllt. Eine Menge des Fixierungsmaterials ist dabei derart gewählt, dass das Kabel 114 und das Sensorelement 118 gerade eben relativ zu dem Wandungsbauteil 102 fixiert sind. Es wird vorzugsweise so viel Fixierungsmaterial verwendet, dass das Kabel 114 und ein Rand der Durchführungsöffnung 112 gerade durchgängig über das Fixierungsmaterial miteinander verbunden sind.
Beispielsweise wird das Kabel 114 umlaufend um die Durchführungsöffnung 112 mit dem Fixierungsmaterial umgossen.
Beispielsweise wird so viel Fixierungsmaterial verwendet, dass das Sensorelement 118 und ein Rand der Sensoröffnung 126 gerade durchgängig über das Fixierungsmaterial miteinander verbunden sind.
Beispielsweise wird das Sensorelement 118 umlaufend um die Sensoröffnung 126 mit dem Fixierungsmaterial umgossen.
Anschließend wird das Fixierungsmaterial teilweise oder vollständig getrocknet und/oder ausgehärtet, insbesondere bis es nicht mehr fließfähig ist.
Beispielsweise wird das Fixierungsmaterial getrocknet und/oder ausgehärtet bis es bei 25°C eine Viskosität von ca. IO10 mPa-s oder mehr aufweist.
Nach einer teilweisen oder vollständigen Trocknung und/oder Aushärtung des Fixierungsmaterials wird vorzugsweise ein Vergussfüllmaterial in einem fließfähigen Zustand in den Verbindungsbereich 132 eingefüllt und/oder eingegossen, bis dieser vollständig gefüllt ist.
Das Vergussfüllmaterial wird insbesondere getrocknet und/oder ausgehärtet.
In Ausführungsformen, in welchen das Fixierungsmaterial vor dem Eingießen und/oder Einfüllen des Vergussfüllmaterials noch nicht vollständig getrocknet und/oder ausgehärtet wurde, wird auch das Fixierungsmaterial hierbei vollständig getrocknet und/oder ausgehärtet. Vorteilhaft kann es sein, wenn das Fixierungsmaterial und das Vergussfüll- material chemisch und/oder physikalisch identisch sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Fixierungsmaterial und das Vergussfüllmaterial chemisch und/oder physikalisch voneinander verschieden sind.
Das Fixierungsmaterial und das Vergussfüllmaterial sind vorzugsweise miteinander chemisch und/oder physikalisch kompatible Materialien.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Fixierungsmaterial und/oder das Vergussfüllmaterial eines der im Zusammenhang mit dem Vergussmaterial beschriebenen Materialien umfassen oder daraus gebildet sind.
Das Fixierungsmaterial und das Vergussfüllmaterial können jeweils Teile des Vergussmaterials bilden.
Für eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Kabel 114 und dem Dichtelement 130 kann es vorteilhaft sein, wenn das Kabel 114 eine Ummantelung und/oder Beschichtung umfasst. Die Ummantelung und/oder Beschichtung ist vorzugsweise aus einem Polymermaterial gefertigt, welches chemisch und/oder physikalisch kompatibel mit dem Vergussmaterial ist.
Die Ummantelung und/oder Beschichtung bildet vorzugsweise eine Haftvermittlerstruktur.
Vorzugsweise ist das Vergussmaterial derart gewählt, dass ein Wassertropfen an einer Oberfläche des Materials einen Kontaktwinkel mit der Oberfläche von 90° oder mehr einschließt. So kann ein Kriechen von Wasser und/oder Elektrolyt verringert oder vermieden werden.
Insbesondere für eine optimierte chemische Beständigkeit kann es vorteilhaft sein, wenn das Dichtelement 130 eine Schutzbeschichtung aufweist. Die Schutzbeschichtung umfasst vorzugsweise ein Oxid oder ein Parylenmaterial oder ist aus einem Oxid oder einem Parylenmaterial gebildet.
Das Material der Schutzbeschichtung ist und/oder wird beispielsweise auf äußere Oberflächen des Dichtelements 130 aufgetragen.
Insbesondere zur Verbesserung einer Adhäsion des Dichtelements 130 an dem Wandungsbauteil 102 kann es vorteilhaft sein, wenn das Wandungsbauteil 102 eine teilweise oder vollständige Beschichtung mit einem Haftvermittler aufweist.
Ergänzend oder alternativ können die Leitung 115 in Form des Kabels 114 und/oder das Sensorelement 118 teilweise oder vollständig eine Beschichtung mit einem Haftvermittler aufweisen.
Der oder die Haftvermittler bilden insbesondere Haftvermittlerstrukturen.
Zusätzlich oder alternativ kann das Wandungsbauteil 102 vor einem Eingießen des Vergussmaterials gereinigt werden, beispielsweise durch Plasmareinigen und/oder durch eine Reinigung mit Isopropanol.
Je nach Material der Leitung 115 und/oder des Sensorelements 118 kann es auch bei diesen Elementen vorteilhaft sein, wenn sie vor dem Eingießen des Vergussmaterials gereinigt werden, beispielsweise durch Plasmareinigen und/oder durch eine Reinigung mit Isopropanol.
Zusätzlich oder ergänzend kann eine Erhöhung der Oberflächenrauigkeit der Leitung 115 und/oder unempfindlichen Bereichen des Sensorelements in Bereichen, in welchen diese mit dem Dichtelement 130 in Kontakt sind, zur Verbesserung der Adhäsion vorgenommen werden und/oder sein. Insbesondere zur Ausbildung einer verbesserten Haftung des Dichtelements 130 an einer äußeren Oberfläche des Wandungsbauteils 102 in dem Verbindungsbereich 132 kann es vorteilhaft sein, wenn das Wandungsbauteil 102 im Verbindungsbereich 132 ein oder mehrere (weitere) Haftvermittlerstrukturen umfasst (nicht dargestellt).
Vorzugsweise sind ein oder mehrere Haftvermittlerstrukturen durch eine oder mehrere Vertiefungen und/oder Riffelungen und/oder Riefen in dem Wandungsbauteil 102 gebildet.
Die eine oder die mehreren Haftvermittlerstrukturen sind beispielsweise durch eine Laserbehandlung und/oder durch Prägen des Wandungsbauteils 102 gebildet.
Beispielsweise sind eine oder mehrere, insbesondere regelmäßig angeordnete, Riefen und/oder taschenförmige Vertiefungen in das Wandungsbauteil 102 in einen Bereich eingebracht, welcher mit dem Dichtelement 130 in Kontakt ist.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass Prägekonturen in das Wandungsbauteil 102 eingebracht sind und/oder werden.
Es können zusätzlich oder alternativ Stege nachträglich, beispielsweise durch Prägen, niedergedrückt werden und/oder sein. Beispielsweise können so T- förmige Vertiefungen gebildet werden.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, die Oberfläche des Wandungsbauteils 102 im Verbindungsbereich angeraut, beispielsweise durch Sandstrahlen, wird.
Ergänzend oder alternativ zu einem Festlegen in einem Vergussprozess können das Kabel 114 und das Wandungsbauteil 112 miteinander verschweißt sein und/oder werden (nicht im Einzelnen dargestellt). Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein Dichtelement 130 durch Spritzen eines Spritzgussmaterials in den Verbindungsbereich 132 gebildet ist und/oder wird (nicht zeichnerisch dargestellt).
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Kabel 114 durch Heißverstemmen an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt ist und/oder wird.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass zusätzlich oder alternativ zu dem Kabel 114 eine Leitung 115 in Form eines Signalleiters, beispielsweise ein Stift oder eine Schraube, in das Vergussmaterial eingebracht ist und/oder wird oder heißverstemmt ist und/oder wird (nicht dargestellt).
Es kann vorgesehen sein, dass eine Schraube oder ein Nietelement in das Vergussmaterial eingebracht sind und/oder werden. Die Schraube kann alternativ auch in das Vergussmaterial eingedreht sein und/oder werden und optional anschließend nochmals eingegossen sein und/oder werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem 100 weitere Funktionselemente umfasst oder einen Bestandteil weiterer Funktionselemente bildet (nicht dargestellt).
Beispielsweise bildet das Dichtelement 130 ein Berstelement oder umfasst ein solches. Das Berstelement umfasst beispielsweise eine Materialschwachstelle, welche bei einem Übersteigen einer kritischen Temperatur und/oder eines kritischen Drucks in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 bricht, oder ist durch eine solche gebildet.
Beispielsweise ist ein Bereich des Dichtelements 130 dünner ausgebildet, so dass dieser Bereich eine Materialschwachstelle bildet. Es kann vorgesehen sein, dass eine Berstmembran in das Vergussmaterial eingegossen oder angeschweißt ist und/oder wird, welche bei einem Übersteigen einer kritischen Temperatur und/oder eines kritischen Drucks in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 bricht und/oder reißt.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem eine Schmelzsicherung umfasst oder bildet, welche vorzugsweise bei einem Übersteigen eines kritischen Stroms schmilzt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Kabel 114 bei einem Brechen des Berstelements und/oder einem Auslösen der Schmelzsicherung zerstört oder beschädigt wird, so dass ein Strom, beispielsweise ein Informationsstrom der Sensorvorrichtung 120, unterbrochen wird.
Günstig kann es sein, wenn eine Elektrolyteinfüllöffnung in das Durchführungssystem 100 integriert ist und beispielsweise das Vergussmaterial um die Elektrolyteinfüllöffnung herum gegossen ist und/oder wird.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem 100 einen Bestandteil einer Terminaldurchführung bildet.
Beispielsweise ist und/oder wird mit dem Vergussmaterial sowohl das Kabel 114 als auch ein Verbindungsleiter, welcher ein elektrochemisches Element in Form eines Zellwickels und ein Zellterminal verbindet, eingegossen und/oder an das Wandungsbauteil 102 angegossen (nicht dargestellt).
Abhängig davon, wie das Kabel 114 an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt ist, können unterschiedliche Passungsarten zwischen Kabel 114 und dem Wandungsbauteil 102 bevorzugt sein.
Insbesondere bei einem Festlegen durch Verguss oder durch Verpressen (im
Zusammenhang mit Fig. 14 beschrieben) kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen dem Wandungsbauteil 102 und dem Kabel 114 im Bereich der Durchführungsöffnung 112 eine Spielpassung ausgebildet ist.
Passungen sind beispielsweise in der Norm ISO 286 genormt.
Günstig kann es sein, wenn ein Volumen zwischen Randbereichen des Wandungsbauteils 102, welche die Durchführungsöffnung 112 umgeben, und dem Kabel 114 von dem Dichtelement 130 oder einem oder durch einen Pressvorgang mit dem Wandungsbauteil 102 gefüllt sind.
Alternativ zu einer Spielpassung, welche in Fig. 11 noch einmal separat dargestellt ist, kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Wandungsbauteil 102 und dem Kabel 114 eine Übergangspassung (vgl. Fig. 12) oder eine Presspassung (vgl. Fig. 13) ausgebildet ist.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform des Durchführungssystems 100 sowie die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen von Durchführungssystemen 100 können mit jeder der in den Fig. 11 bis 13 isoliert dargestellten Passungsart ausgebildet werden.
Das Durchführungssystem 100 gemäß der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform umfasst ein Kabel 114, welches durch exakt eine Durchführungsöffnung 112 hindurchgeführt ist. Eine (nicht dargestellte) Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung, welche einen Bestandteil der Sensorvorrichtung 120 bildet, ist vorzugsweise in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 angeordnet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem 100 mehrere Kabel 114 aufweist. In Ausführungsformen, in welchen das Durchführungssystem 100 mehrere Kabel 114 aufweist, ist die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung vorzugsweise außerhalb des Innenraums der elektrochemischen Zelle 108 angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jeweils exakt ein Kabel 114 durch eine Durchführungsöffnung 112 hindurchgeführt. Dies ist in Fig. 9 schematisch dargestellt.
Gemäß einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, dass mehrere Kabel 114 durch eine einzige Durchführungsöffnung 112 hindurchgeführt sind. Dies ist schematisch in Fig. 10 dargestellt.
Gemäß einer weiteren Alternative kann das Kabel 114 mehrteilig ausgebildet sein und einzelne Kabelbauteile sind durch ein Verbindungselement miteinander verbunden. Dies ist im Zusammenhang mit der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 näher beschrieben.
Eine in Fig. 6 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform, dass das Wandungsbauteil 102 keine Aufnahmevertiefung 136 aufweist.
Das Rahmenelement 134 weist vorliegend in einem senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise eine Kreisform auf. Dies gilt für das Rahmenele- ment 134 gemäß der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform vorzugsweise gleichermaßen.
Im Unterschied zu der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist in dem dargestellten Verbindungsbereich 132 ausschließlich das Kabel 114 (und nicht das Sensorelement 118) an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 6 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Eine in Fig. 7 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform, dass das Wandungsbauteil 102 kein Rahmenelement 134 aufweist.
Vorzugsweise sind das (in Fig. 7 nicht dargestellte) Sensorelement 118 und das Kabel 114 in voneinander räumlich getrennten Verbindungsbereichen 132 an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt.
Das Dichtelement 130 schließt vorzugsweise im Wesentlichen plan mit einer äußeren Oberfläche des Wandungsbauteils 102 ab.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 7 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 8 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform, dass kein Rahmenelement 134 und keine Aufnahmevertiefung 136 vorgesehen sind, sondern das Dichtelement 130 durch Eingießen des Vergussmaterials in den Verbindungsbereich 132 ohne weitere räumliche Begrenzung ausgebildet ist.
Das Dichtelement 130 bildet vorliegend beispielsweise zumindest näherungsweise eine Kugelform oder eine ellipsoide Form.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 8 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Eine in Fig. 14 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform, dass das Kabel 114 und das Wandungsbauteil 102 durch Verpressen miteinander verbunden sind.
Beispielsweise ist und/oder wird das Wandungsbauteil 102 an Randbereichen, welche die Durchführungsöffnung 112 umgeben umgeformt, beispielsweise durch Bördeln.
Ein Vergussprozess und/oder ein Spritzgussprozess und/oder ein Heißverstemmen sind bei einem Festlegen durch Verpressen insbesondere entbehrlich.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 14 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 15 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform, dass das Kabel 114 durch Materialschwindung an dem Wandungsbauteil 112 festgelegt ist.
Vorliegend umfasst die Befestigungsvorrichtung 128 ein Einsatzelement 140. Vorzugsweise ist das Einsatzelement 140 aus einem Gießmaterial hergestellt, welches beispielsweise ein Glasmaterial oder Aluminium umfasst oder daraus gebildet ist.
Das Einsatzelement 140 umgibt vorzugsweise das Kabel 114 bezüglich einer Mittelachse 138 des Kabels 114 in radialer Richtung. Beispielsweise schwindet das Einsatzelement 140 in Richtung des Kabels 114, so dass dieses von dem Einsatzelement 140 zusammengepresst ist und/oder wird. Die Schwindung ist in Fig. 15 mit Pfeilen schematisch angedeutet.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil 102 im Bereich der Durchführungsöffnung 112 selbst schwindet, so dass das Kabel 114 unmittelbar von dem Wandungsbauteil 102 zusammengepresst ist und/oder wird (nicht dargestellt).
Im Übrigen stimmt die in Fig. 15 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 16 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform, dass die Befestigungsvorrichtung 128 ein Stützelement 142 umfasst, welches in radialer Richtung bezüglich der Mittelachse 138 des Kabels 114 zwischen dem Wandungsbauteil 102 und dem Kabel 114 angeordnet ist.
Das Stützelement 142 dient vorzugsweise einer Stützung und/oder Positionierung des Kabels 114 in der Durchführungsöffnung 112.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Stützelement 142 aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist.
"Elektrisch isolierend" bedeutet vorzugsweise, dass die jeweiligen Materialien und/oder Elemente bei 25°C eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als IO-8 S/m aufweisen.
In Ausführungsformen, in welchen das Stützelement 142 aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, dient das Stützelement 142 insbesondere einer elektrischen Isolierung des Kabels 114 gegenüber dem Wandungsbauteil 102 und/oder dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108.
Zusätzliche Elemente zur Isolierung sind so vorzugsweise entbehrlich.
Beispielsweise bildet das Stützelement 142 einen Kraftschluss mit dem Kabel 114 und/oder dem Wandungsbauteil 102.
Stützelemente 142 sind insbesondere in Ausführungsformen vorteilhaft, in welchen das Kabel 114 in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rund ausgebildet ist und/oder eine Übergangspassung zwischen dem Wandungsbauteil 102 und dem Kabel 114 ausgebildet ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Stützelement 142 ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Beispielsweise ist das Stützelement 142 ein Spritzgussbauteil oder ein Vergusselement.
Beispielsweise ist das Stützelement 142 zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig ausgebildet.
Ergänzend oder alternativ zu einem oder mehreren separaten Stützelementen 142 kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil 102 eine oder mehrere Erhebungen in einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 verlaufenden Richtung aufweist. Die eine oder die mehreren Erhebungen bilden vorzugsweise jeweils ein Stützelement 142. Diese Ausbildung der Stützelemente 142 kann insbesondere für einen Drucksensor von Vorteil sein.
Vorzugsweise bilden die eine oder die mehreren Erhebungen einen Formschluss mit dem Kabel 114. Ergänzend oder alternativ zu Erhebungen, welche jeweils ein Stützelement 142 bilden, kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil 102 eine oder mehrere Erhebungen 154 als Bestandteil eines Stabilisationselements 150 umfasst. Dies ist im Zusammenhang mit den Figuren 25 bis 28 beschrieben.
Es kann vorgesehen sein, dass zusätzlich oder alternativ zu dem Kabel 114 ein Nietelement gemeinsam mit einem Stützelement 142 (nicht dargestellt) in die Durchführungsöffnung 112 oder eine weitere Öffnung eingesetzt ist und/oder wird. Das Stützelement 142 ist und/oder wird insbesondere durch einen Nietvorgang fluiddicht verpresst.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 16 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 17 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform, dass das Kabel 114 mehrteilig ausgebildet ist und ein erstes Kabelbauteil 114a und ein zweites Kabelbauteil 114b umfasst, welche mittels eines Verbindungselements 144 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Das erste Kabelbauteil 114a bildet ein erstes Leitungsbauteil 115a. Das zweite Kabelbauteil 114b bildet ein zweites Leitungsbauteil 115b.
In Ausführungsformen, in welchen die Leitung 115 eine Fluidleitung ist, verbindet das Verbindungselement 114 das erste Leitungsbauteil 115a fluidisch mit dem zweiten Leitungsbauteil 115b (nicht dargestellt). Sämtliche zuvor oder nachfolgend mit einteiligen Kabeln 114 beschriebenen Ausführungsformen eines Durchführungssystems 100 können alternativ auch mit mehrteiligen Kabeln 114a, 114b realisiert werden.
Das erste Kabelbauteil 114a, das zweite Kabelbauteil 114b weisen vorzugsweise dieselbe Haupterstreckungsrichtung auf.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 17 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 18 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform, dass die Befestigungsvorrichtung 128 zwei Stützelemente 142 umfasst, welche ineinandergreifend in der Durchführungsöffnung 112 angeordnet sind.
Beide Stützelemente 142 weisen vorliegend jeweils einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 142a und einen scheibenförmigen Abschnitt 142b auf. Der scheibenförmige Abschnitt 142b ist vorliegend jeweils an den entsprechenden hohlzylinderförmigen Abschnitt 142a angrenzend und/oder an einem freien Ende desselben angeordnet.
Die Stützelemente 142 sind vorliegend derart angeordnet, dass die scheibenförmigen Abschnitte 142b an einander gegenüberliegenden Seiten des Wandungsbauteils 102 in axialer Richtung bezüglich der Mittelachse 138 des Kabels 114 über das Wandungsbauteil 102 hinausstehen.
Die hohlzylinderförmigen Abschnitte 142a sind vorliegend innerhalb der Durchführungsöffnung 112 angeordnet und/oder nehmen das Kabel 114 auf. Durch die Stützelemente 142 kann eine Relativposition des Kabels 114 zu dem Wandungsbauteil 102 gesichert und/oder definiert werden.
Beispielsweise ist durch die zwei Stützelemente 142 und/oder zwischen den zwei Stützelementen 142 ein Formschluss des Kabels 114 mit den Stützelementen 142 ausgebildet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 18 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 19 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform, dass die Befestigungsvorrichtung 128 zwei Stützelemente 142 aufweist, welche in axialer Richtung bezüglich der Mittelachse 138 des Kabels 114 hintereinander angeordnet sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn eines der Stützelemente 142 einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 142a und einen zumindest näherungsweise scheibenförmigen Abschnitt 142b aufweist.
Ein weiteres davon verschiedenes Stützelement 142 ist vorzugsweise insgesamt zumindest näherungsweise scheibenförmig ausgebildet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 19 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Eine in Fig. 20 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 18 dargestellten Ausführungsform, dass die Befestigungsvorrichtung 128 ein Entlastungselement 146 aufweist.
Das Entlastungselement 146 dient insbesondere einer Zugentlastung und/oder bildet eine Zugentlastung für das Kabel 114.
Vorzugsweise umfasst das Entlastungselement 146 einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 146a, welcher in radialer Richtung bezüglich der Mittelachse 138 des Kabels 114 zwischen dem Wandungsbauteil 102 und dem Kabel 114 angeordnet ist.
Der scheibenförmige Abschnitt 146b des Entlastungselements 146 ist beispielsweise auf einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 zugewandten Seite des Wandungsbauteils 102 angeordnet.
Es kann vorgesehen sein, dass ein weiteres Entlastungselement 146 vorgesehen ist, welches insbesondere von einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 abgewandten Seite des Wandungsbauteils 102 in die Durchführungsöffnung 112 eingebracht und/oder eingeschoben ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
Es kann vorgesehen sein, dass das Entlastungselement 146 an dem Wandungsbauteil 102 angegossen und/oder angespritzt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kabel 114 an das Entlastungselement 146 angegossen und/oder angespritzt sein und/oder werden.
Ergänzend oder alternativ ist das Entlastungselement 146 durch Klemmen in der Durchführungsöffnung 112 und/oder an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt. Die Entlastungselemente 146 bilden vorzugsweise auch Stützelemente 142.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 20 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 18 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 21 nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 20 dargestellten Ausführungsform, dass das Entlastungselement 146 durch Angießen und/oder Eingießen eines Teils des Kabels 114 in ein Vergussmaterial an einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 abgewandten Außenseite des Wandungsbauteils 102 gebildet ist.
Bezüglich der Materialauswahl für das Vergussmaterial wird auf die Ausführungen im Zusammenhang mit der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform verwiesen.
Vorliegend ist das Vergussmaterial in eine Aufnahmevertiefung 136 eingegossen und/oder das Kabel 114 daran angegossen.
Beispielsweise wird das Kabel 114 vor einem Trocknen und/oder Aushärten des Vergussmaterials in das Vergussmaterial eingedrückt und/oder darin positioniert, so dass das Kabel 114 nach dem Trocknen und/oder Aushärten des Vergussmaterials relativ zu dem Wandungsbauteil 102 fixiert ist.
Vorliegend ist die Aufnahmevertiefung 136 als von der Aufnahmevertiefung 136 in dem Verbindungsbereich 132 räumlich verschiedene Aufnahmevertiefung 136 ausgebildet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Entlastungselement 146 als Teil des Verbindungsbereichs 132 ausgebildet ist (nicht dargestellt). Im Übrigen stimmt die in Fig. 21 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 20 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 22 dargestellte weitere Ausführungsform eines nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform, dass das Entlastungselement durch Eingießen und/oder Angießen des Kabels 114 in einem von einem Rahmenelement 134 umgebenen Bereich gebildet ist.
Bezüglich der Materialauswahl des Rahmenelements 134 wird auf die Beschreibung des Rahmenelements 134, welches den Verbindungsbereich 132 umgibt, Bezug genommen.
Vorliegend ist das Rahmenelement 134, welches einen Teil des Entlastungselements 146 bildet, als von dem Rahmenelement 134, welches einen Teil der Befestigungsvorrichtung 128 bildet, getrennt ausgebildet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Rahmenelemente 134 identisch sind und das Entlastungselements 146 einen Teil des Verbindungsbereichs 132 bildet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 22 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 23 nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform, dass das Entlastungselement 146 ein separates Bauteil ist, welches das Kabel 114 an einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 abgewandten Außenseite des Wandungsbauteils 102 zumindest teilweise umgreift und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Wandungsbauteil 102 fixiert.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Entlastungselement 146 an dessen freien Enden stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben und/oder Schweißen, an dem Wandungsbauteil festgelegt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Entlastungselement 146 durch eine Dichtraupe, welche quer zu einer Haupterstreckungsrichtung des Kabels 114 über das Kabel 114 verläuft, gebildet ist. So kann eine nasschemische Fixierung des Kabels 114 erfolgen. Das Entlastungselement 146 ist vorzugsweise beidseitig neben dem Kabel 114 an dem Wandungsbauteil 102 fixiert (nicht dargestellt).
Zur Herstellung des Entlastungselements 146 wird beispielsweise die Dichtraupe in noch nicht getrocknetem Zustand gegen das Kabel gedrückt oder das Kabel 114 wird gegen die Dichtraupe gedrückt.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 23 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 24 nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform, dass das Entlastungselement kraftschlüssig und/oder formschlüssig beispielsweise in einer Clipverbindung an dem Wandungsbauteil festgelegt ist. Im Übrigen stimmt die in Fig. 24 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die im Zusammenhang mit den Fig. 21 bis 24 beschriebenen Entlastungselemente 146 können in Kombination mit jeder der davor beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
Eine in Fig. 25 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform, dass das Wandungsbauteil 102 ein Stabilisationselement 150 aufweist.
Alternativ dazu, dass das Wandungsbauteil 102 ein einziges Stabilisationselement 150 aufweist kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil 102 mehrere Stabilisationselemente 150 aufweist (nicht gezeigt).
Das Stabilisationselement 150 dient vorzugsweise einer Versteifung des vertieften Bereichs 116 und/oder einer optimierten Haftung eines Verguss- materials an dem Wandungsbauteil 102.
Beispielsweise bildet das Stabilisationselement 150 den vertieften Bereich 116.
Vorliegend sind sowohl die Durchführungsöffnung 112, durch welche das Kabel 114 hindurchgeführt ist, als auch die Sensoröffnung 126 zur Verbindung des Sensorelements 118 mit einem Innenraum der elektrochemischen Zelle 100 von einem gemeinsamen vertieften Bereich 116 umgeben.
Der vertiefte Bereich 116 ist vorliegend in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig, beispielsweise zumindest näherungsweise quadratisch, ausgebildet.
Das Stabilisationselement 150 umfasst vorzugsweise ein metallisches Material, beispielsweise Aluminium, oder ist daraus gebildet.
Vorliegend ist das Stabilisationselement 150 einstückig mit einem Grundkörper des Wandungsbauteils 102 ausgebildet, beispielsweise aus demselben Teil eines Blechs gefertigt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Stabilisationselement 150 getrennt von dem Grundkörper des Wandungsbauteils 102 hergestellt ist und/oder wird. Das Stabilisationselement 150 ist und/oder wird insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Grundkörper des Wandungsbauteils 102 verbunden.
Das Stabilisationselement 150 weist vorliegend mehrere Vertiefungen in Form nachbearbeiteter Bereiche 152 auf, welche beispielsweise durch Prägen und/oder Fräsen gebildet sind.
Zwischen den nachbearbeiteten Bereichen 152 erstrecken sich vorliegend mehrere Erhebungen 154.
Eine durchschnittliche Dicke des Stabilisationselements 150 im Bereich der Erhebungen 154 entspricht vorzugsweise im Wesentlichen ungefähr einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils 102 außerhalb des vertieften Bereichs 116 des Wandungsbauteils 102.
Günstig kann es sein, wenn die Dicke des Stabilisationselements 150 im Bereich der nachbearbeiteten Bereiche 152 ca. 80 % oder weniger, insbesondere ca. 60 % oder weniger, beispielsweise ca. 40 % oder weniger, einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils 102 außerhalb des vertieften Bereichs 116 beträgt. Vorzugsweise beträgt die Dicke des Stabilisationselements 150 im Bereich der nachbearbeiteten Bereiche 152 ca. 1 % oder mehr, insbesondere ca. 2 % oder mehr, beispielsweise ca. 5 % oder mehr, der durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils 102 außerhalb des vertieften Bereichs 116.
Vorzugsweise sind die Erhebungen 154 in parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 verlaufenden Richtungen vollständig von den nachbearbeiteten Bereichen 152 umgeben.
Günstig kann es sein, wenn die Erhebungen 154 in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise dreieckförmig ausgebildet sind.
Beispielsweise bilden die Erhebungen 154 Versteifungsbereiche, welche in einem montierten Zustand von Vergussmaterial umgeben sind.
Vorzugsweise bildet das Stabilisationselement 150 als Ganzes eine Aufnahme und/oder ein Becken für das Vergussmaterial.
Vorteilhaft kann es sein, wenn zumindest ein Teil der nachbearbeiteten Bereiche 152 stegförmig ausgebildet ist. Beispielsweise erstrecken sich mehrere nachbearbeitete Bereiche 152 längs radialer Richtungen bezüglich einer Mittelachse des Stabilisationselements 150.
Ergänzend oder alternativ zu stegförmig ausgebildeten nachbearbeiteten Bereichen 152 kann vorgesehen sein, dass die Durchführungsöffnung 112 und/oder die Sensoröffnung 126 von, beispielsweise beckenförmigen, Ausbuchtungen 156 umgeben sind. Die Ausbuchtungen 156 sind vorliegend nachbearbeitete Bereiche 152. Beispielsweise sind die Ausbuchtungen 156 durch gewölbte und/oder gekrümmte Wandungen der Erhebungen 154 gebildet, welche die jeweilige Ausbuchtung 156 umgeben.
Durch die Erhebungen 154 und die nachbearbeiteten Bereiche 152 sind vorliegend Vergussmaterialführungskanäle gebildet, welche insbesondere einer gleichmäßigen Verteilung des Vergussmaterials während des Einfüllens einer fließfähigen Vergussmaterialmasse dienen.
Vorzugsweise kann durch das Stabilisationselement 150 eine Verformung des Wandungsbauteils 102 beim Befüllen des Verbindungsbereichs mit Vergussmaterial vermieden oder minimiert werden.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 25 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
In den Figuren 26 und 27 ist eine elektrochemische Zelle 108 eines elektrochemischen Systems 110 gezeigt. Die elektrochemische Zelle 108 umfasst vorliegend ein Gehäuse 106, welches ein erstes Gehäusebauteil in Form eines becherförmigen Gehäuseelements und ein zweites Gehäusebauteil in Form eines Abdeckelements 104 umfasst.
Die elektrochemische Zelle 108 umfasst vorliegend ein Durchführungssystem 100.
Das Durchführungssystem 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 25 dargestellten Ausführungsform, dass das Wandungsbauteil 102 in einem senkrecht zur Haupterstreckungsebene genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig ist. Das Wandungsbauteil 102 ist vorliegend durch das Abdeckelement 108 gebildet.
Vorliegend ist das Stabilisationselement 150 zwischen einem Zellterminal 158 und einem Berstelement 160 (schematisch angedeutet), beispielsweise einer Sollbruchstelle, der elektrochemischen Zelle 108 angeordnet.
Wie insbesondere in Fig. 27 zu sehen ist, ist vorzugsweise ein Isolationselement 162 an einer einem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 zugewandten Seite des Abdeckelements 104 angeordnet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 26 und 27 dargestellte Ausführungsform eines Durchführungssystems hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 25 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Durchführungssystem 100 eine einzige Leitung 115, welche mit dem Wandungsbauteil 102 eine Spielpassung bildet. Es sind vorzugsweise ein oder mehrere Haftvermittlerstrukturen an dem Wandungsbauteil 102 angeordnet und/oder ausgebildet, wodurch insbesondere ein das Vergussmaterial, welches in den Verbindungsbereich 132 eingegossen ist und/oder wird, eine optimierte Haftung aufweist. Das Vergussmaterial füllt vorzugsweise ein durch die Spielpassung gebildetes Volumen in der Durchführungsöffnung 112.
Vorzugsweise bildet das Wandungsbauteil 102 das gesamte Abdeckelement 104 der elektrochemischen Zelle 108.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Durchführungssystem eine einzige Leitung 115, welche mit dem Wandungsbauteil 102 eine Spielpassung bildet. Ein durch die Spielpassung gebildetes Volumen im Bereich der Durchführungsöffnung 112 ist vorzugsweise durch ein oder mehrere Stützelemente 142 ausgefüllt, welche vorzugsweise durch Verpressen festgelegt sind. Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Stützelemente 142 in dem Wandungsbauteil 102 und/oder die jeweilige Leitung 115 in dem einen oder den mehren Stützelementen 142 festgeklemmt.
Das eine oder die mehreren Stützelemente 142 bilden vorzugsweise ein oder mehrere Entlastungselemente 146.
Das Wandungsbauteil 102 bildet vorzugsweise das gesamte Abdeckelement 104 der elektrochemischen Zelle 108.
Durch die beschriebenen Ausführungsformen des Durchführungssystems 100 können vorzugsweise druckdichte, temperaturstabile und/oder chemisch beständige Durchführungen der einen oder der mehreren Leitungen 115 durch das jeweilige Wandungsbauteil 102 ausgebildet werden.
Eine Diffusion von Fluid durch das Dichtelemente 130 ist vorzugsweise gehemmt.

Claims

Patentansprüche Durchführungssystem (100) für ein elektrochemisches System (110), wobei das Durchführungssystem (100) Folgendes umfasst: ein Wandungsbauteil (102), welches eine oder mehrere Durchführungsöffnungen (112) aufweist; eine oder mehrere Leitungen (115), welche durch die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen (112) hindurchgeführt sind; und eine Befestigungsvorrichtung (128), welche die eine oder die mehreren Leitungen (115) in einem oder mehreren Verbindungsbereichen (132) des Durchführungssystems (100) mit dem Wandungsbauteil (102) verbindet. Durchführungssystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (128) ein oder mehrere Dichtelemente (130) umfasst, welche die eine oder eine oder mehrere der Leitungen (115) in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche (132), insbesondere radial, umgeben, wobei insbesondere das eine und/oder die mehreren Dichtelemente (130) durch Eingießen eines Vergussmaterials in den jeweiligen Verbindungsbereich (132) oder durch Spritzen eines Spritzgussmaterials in den jeweiligen Verbindungsbereich (132) gebildet sind. Durchführungssystem (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandungsbauteil (102) eine oder mehrere Aufnahmevertiefungen (136) aufweist, welche das Vergussmaterial oder das Spritzgussmaterial aufnehmen, und/oder dass die Befestigungsvorrichtung (128) ein oder mehrere, insbesondere ringförmige, Rahmenelemente (134) aufweist, welche mit dem Vergussmaterial vollständig oder teilweise gefüllt sind und/oder den jeweiligen Verbindungsbereich (132) umgeben und/oder begrenzen. Durchführungssystem (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial ein Glasmaterial oder ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist, wobei vorzugsweise das Polymermaterial ausgewählt ist aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: einem Epoxidharzmaterial; einem Phenolharzmaterial; einem Aminoplastmaterial; einem Polyurethanmaterial; einem Silikonmaterial; einem Polyesterharzmaterial; und einem ABS-Harzmaterial. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial einen oder mehrere Füllstoffe umfasst, wobei vorzugsweise der eine oder die mehreren Füllstoffe ein oder mehrere anorganische Füllstoffe sind, insbesondere Siliziumoxid, Carbonat, Carbid, beispielsweise Siliziumcarbid, Nitrid, beispielsweise Metallnitrid, Metalloxid. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das eine oder die mehreren Dichtelemente (130) ein Material gewählt ist, welches derart ausgebildet ist, dass ein Wassertropfen an einer Oberfläche des Materials mit der Oberfläche des Materials einen Kontaktwinkel von größer 90° einschließt. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder eine oder mehrere der Leitungen (115) eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen, beispielsweise eine Ummantelung und/oder Beschichtung aufweisen, wobei insbesondere die jeweilige Haftvermittlerstruktur ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist, welches chemisch und/oder physikalisch kompatibel mit einem Material der Befestigungsvorrichtung (128) ist. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungssystem (100) eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen umfasst, welche an einem Grundkörper des Wandungsbauteils (102) angeordnet oder durch das Wandungsbauteil (102) gebildet sind, wobei insbesondere die eine oder die mehreren Haftvermittlerstrukturen durch eine Oberflächenbehandlung des Wandungsbauteils (102) oder eine Beschichtung an dem Grundkörper des Wandungsbauteils (102) gebildet sind. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (128) eine Schutzbeschichtung aufweist, wobei vorzugsweise die Schutzbeschichtung an einer äußeren Oberfläche der Befestigungsvorrichtung (128) angeordnet ist und insbesondere ein Oxid, beispielsweise Aluminiumoxid, oder ein Parylenmaterial umfasst oder daraus gebildet ist. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder eine oder mehrere der Leitungen (115) in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche (132) mechanisch zusammengepresst und/oder gedrückt sind, insbesondere durch Umformen des Wandungsbauteils (102) oder durch Schwindung an dem Wandungsbauteil (102) oder durch Schwindung an einem oder mehreren Einsatzelementen (140) der Befestigungsvorrichtung (128). Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder eine oder mehrere der Leitungen (115) mehrteilig sind, wobei jeweils ein erstes Leitungsbauteil (115a) mittels eines Verbindungselements (144) mit einem zweiten Leitungsbauteil (115b) elektrisch und/oder fluidisch verbunden ist, wobei insbesondere das Verbindungselement (144) von der Befestigungsvorrichtung (128) aufgenommen, beispielsweise in ein Vergussmaterial eingebettet, ist. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandungsbauteil (102) ein oder mehrere Stabilisationselemente (150) umfasst, in welchen die eine oder eine oder mehrere der Durchführungsöffnungen (112) angeordnet sind, wobei das eine oder die mehreren Stabilisationselemente (150) jeweils eine oder mehrere Erhebungen (154) aufweisen, die sich insbesondere zwischen einem oder mehreren nachbearbeiteten Bereichen (152) des jeweiligen Stabilisationselements (150) von einem Grundkörper des jeweiligen Stabilisationselements (150) weg erstrecken. Durchführungssystem (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche (152) stegförmig sind und/oder durch einen Prägeprozess oder einen Fräsprozess gebildet sind. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (128) ein oder mehrere Stützelemente (142) zur Stützung und/oder Positionierung der einen oder einer oder mehrerer der Leitungen (115) umfasst, wobei vorzugsweise das eine oder die mehreren Stützelemente (142) scheibenförmig und/oder hülsenförmig ausgebildet sind. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (128) ein oder mehrere Entlastungselemente (146) umfasst, mittels welchen die eine oder eine oder mehrere der Leitungen (115) an einer Seite des Wandungsbauteils (102), beispielsweise an einer einem Innenraum eines Gehäuses (106) abgewandten Außenseite, stoffschlüssig, beispielsweise durch Eingießen, und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise durch eine Ausbildung eines Entlastungselements (146) als Schelle oder Dichtraupe, festgelegt sind. Verfahren zur Herstellung eines Durchführungssystems (100), insbesondere eines Durchführungssystems (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Bereitstellen eines Wandungsbauteils (102), welches eine oder mehrere Durchführungsöffnungen (112) aufweist;
Durchführen einer oder mehrerer Leitungen (115) durch die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen (112); und Festlegen der einen oder der mehreren Leitungen (115) an dem Wandungsbauteil (102) in einem oder mehreren Verbindungsbereichen (132) mittels einer Befestigungsvorrichtung (128). Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Leitungen (115) mit einem Fixierungsmaterial relativ zu dem Wandungsbauteil (102) und/oder in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen (112) festgelegt werden und dass anschließend, insbesondere nachdem das Fixierungsmaterial teilweise oder vollständig ausgehärtet wurde, ein Vergussfüllmaterial in den einen oder die mehreren Verbindungsbereiche (132) eingegossen wird. Elektrochemische Zelle (108), umfassend ein oder mehrere Durchführungssysteme (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei insbesondere ein Wandungsbauteil (102) zumindest eines des einen oder der mehreren Durchführungssysteme (100) einen Teil eines Gehäuses (106) der elektrochemischen Zelle (108), welches einen Innenraum der elektrochemischen Zelle (108) umgibt, bildet. Elektrochemische Zelle (108) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme (100) einen Bestandteil einer Terminaldurchführung bilden, im Bereich welcher ein Verbindungsleiter der elektrochemischen Zelle (108) an einem Abdeckelement (104) der elektrochemischen Zelle (108) festgelegt ist. Elektrochemische Zelle (108) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme (100) ein Berstelement umfassen oder bilden, welches derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass es bei einem Übersteigen eines kritischen Drucks und/oder einer kritischen Temperatur in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle (108) bricht und/oder dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme (100) eine Schmelzsicherung umfassen oder bilden. Elektrochemische Zelle (108) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme (100) eine Elektrolyteinfüllöffnung zur Befüllung und/oder zur Entnahme von Elektrolyt aus dem Innenraum der elektrochemischen Zelle (108) umfassen oder bilden. Elektrochemisches System (110), umfassend eine oder mehrere elektrochemische Zellen (108) nach einem der Ansprüche 18 bis 21.
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