WO2022223395A1 - Elektrochemische zelle und verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle - Google Patents

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WO2022223395A1
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electrochemical cell
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cell
electrochemical
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Mathias Widmaier
Christian Beck
Alfonso PEREZ DE LA FUENTE
Fabian HEILAND
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Elringklinger Ag
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Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical cell for an electrochemical system.
  • the present invention further relates to a method for producing an electrochemical cell.
  • Electrochemical cells are known from DE 10 2020 200 063.8, from DE 10 2017 200 390 A1, from EP 2 541 650 A1 and from US 2015/0214516 A1.
  • the present invention is based on the object of providing an electrochemical cell which is as simple as possible and requires as little manufacturing effort as possible.
  • this object is achieved by an electrochemical cell according to claim 1 .
  • the electrochemical cell according to the invention is particularly suitable for an electrochemical system, for example for a battery module.
  • the electrochemical system comprises a plurality of electrochemical cells, preferably a plurality of electrochemical cells according to the invention.
  • the electrochemical cell is preferably a battery cell, in particular a lithium-ion battery cell, and/or an accumulator cell.
  • the electrochemical cell preferably comprises an electrochemical element for receiving, storing and/or providing electrical energy.
  • the electrochemical cell preferably comprises a housing for accommodating the electrochemical element, the housing surrounding an interior of the electrochemical cell and comprising a cover element.
  • the electrochemical cell comprises a first cell terminal and a second cell terminal for connecting the electrochemical cell to a cell contacting system.
  • the first cell terminal is a positive cell terminal, such as a cathode terminal.
  • the second cell terminal is preferably a negative cell terminal, for example an anode terminal.
  • the first cell terminal forms a negative cell terminal and/or that the second cell terminal forms a positive cell terminal.
  • the electrochemical cell comprises a first connecting conductor, which connects the electrochemical element to the first cell terminal, and a second connecting conductor, which connects the electrochemical element to the second cell terminal.
  • the first connecting conductor is preferably fixed to the cover element in a first connecting region of the electrochemical cell by means of a first casting element.
  • the first casting element is surrounded and/or accommodated in the first connection area by a first compensating element of the electrochemical cell.
  • the second connecting conductor is preferably fixed in a second connecting area of the electrochemical cell by means of a second casting element on the cover element.
  • the second casting element in the second connection area is surrounded and/or accommodated by a second compensation element of the electrochemical cell.
  • the first casting element is formed from a third polymer material, which comprises or is formed from a first resin material.
  • the second casting element is formed from a fourth polymer material, which comprises or is formed from a second resin material.
  • the first resin material and/or the second resin material comprises or is formed from one or more of the following materials: epoxy resin material, phenolic resin material, aminoplast material, polyurethane material, silicone material, polyester resin material, ABS (acrylonitrile butadiene styrene) resin material.
  • the first compensation element is preferably a first tolerance compensation element, preferably for compensating production-related tolerances of a material from which the first casting element is formed.
  • the first compensating element preferably serves to compensate for the effects of a volume variation on the functionality of the assembly, in particular on the electrical insulation between a terminal and a cover plate.
  • the second compensating element is preferably a second tolerance compensating element, preferably for compensating for production-related tolerances in a material from which the second casting element is formed.
  • the second compensating element preferably serves to compensate for the effects of a volume variation on the functionality of the assembly, in particular on the electrical insulation between a terminal and a cover plate.
  • the functional effects of volume fluctuations in the range of ⁇ 5% of a volume of the first potting element and/or the second potting element can preferably be compensated for by the first compensating element and/or the second compensating element.
  • Volumetric fluctuations in the first casting element and/or the second casting element result in particular from fluctuations in a volume of the first resin material and/or the second resin material.
  • first compensating element forms a first spacer element and/or that the second compensating element forms a second spacer element.
  • the first spacer element preferably serves as a spacer between the cover element and the first cell terminal.
  • the second spacer element preferably serves as a spacer between the cover element and the second cell terminal.
  • first compensating element and/or the second compensating element serves to electrically insulate the cover element and/or the first cell terminal and/or the second cell terminal.
  • the first compensating element is an insert.
  • the first compensating element is manufactured separately and/or can be handled separately.
  • the second compensating element is preferably an insert.
  • the second compensating element is manufactured separately and/or can be handled separately.
  • the first compensating element has at least one first depression, in which the first casting element is partially or completely accommodated.
  • the at least one first depression is pocket-shaped, for example.
  • the second compensating element has at least one second depression, in which the second casting element is partially or completely accommodated.
  • the at least one second recess is pocket-shaped, for example.
  • the at least one first depression is formed on a side facing the cover element.
  • the at least one first depression is arranged on a side facing away from the cover element.
  • the at least one second depression is preferably arranged on a side facing away from the covering element. Alternatively or additionally, it can be provided that the at least one second depression is arranged on a side facing the cover element.
  • the first compensating element has two, for example pocket-shaped, first depressions.
  • the two first depressions are arranged, for example, on both sides of a first compensating section in a cross section taken perpendicularly to a main extension plane of the covering element.
  • first depressions and/or further second depressions can be provided.
  • a contact area between the first compensating element and the first casting element can be maximized by arranging first depressions on both sides.
  • the first cell terminal and the cover element can be bonded.
  • the second compensating element preferably has two, for example pocket-shaped, second depressions.
  • the two second wells are arranged on both sides of a second compensation section, for example in a cross section taken perpendicularly to a main extension plane of the cover element.
  • a contact surface between the second compensating element and the second casting element can be maximized.
  • the second depressions on both sides the second cell terminal and the cover element can be bonded.
  • the first compensating element has a first edge region which surrounds the first casting element.
  • the first edge area is preferably formed circumferentially.
  • the first edge area surrounds the first casting element radially with respect to a central axis of the first connection area.
  • the first compensating element has a first compensating section which extends from the first edge region to the first connecting conductor.
  • the first compensating section extends radially inwards away from the first edge area and/or into a volume surrounded by the first edge area.
  • the first edge region and the first compensating section preferably form at least one first depression.
  • the second compensating element has a second edge area which surrounds the second casting element.
  • the second edge region is formed circumferentially around the casting element.
  • the second edge region surrounds the second casting element radially with respect to a central axis of the second connection region.
  • the second compensating element has a second compensating section, which extends from the second edge region to the second connecting conductor extends out.
  • the second compensating section preferably protrudes radially inwards away from the second edge area and/or into a volume surrounded by the second edge area.
  • the second edge region and the second compensating section preferably form at least one second depression.
  • the first compensating element has depressions on both sides of the first compensating section for receiving the first resin material.
  • the one or more deepened regions are preferably arranged on a side of the first compensating element that faces the cover element and/or on a side that faces away from the cover element.
  • the second compensating section has one or more further recessed areas.
  • the one or more deepened areas are preferably arranged on a side of the second compensating element that faces the cover element and/or on a side that faces away from the cover element.
  • the second compensating element has depressions on both sides of the second compensating section for receiving the second resin material.
  • the first edge area of the first compensation element preferably has one or more first degassing openings, with the first edge area preferably having a reduced thickness in the area of the one or more first degassing openings.
  • the thickness of the first edge region preferably corresponds to an average thickness of the first compensation section in the region of the one or more first degassing openings.
  • a fluid connection from the first connection region to an environment of the electrochemical cell is preferably formed through the one or more first degassing openings.
  • the second edge area of the second compensating element has one or more second degassing openings, with the second edge area preferably having a reduced thickness in the area of the one or more second degassing openings.
  • the thickness of the second edge region preferably corresponds to an average thickness of the second compensation section in the region of the one or more second degassing openings.
  • a fluid connection from the second connection area to the surroundings of the electrochemical cell is preferably formed through the one or more second degassing openings.
  • air can escape through the one or more first degassing openings and/or through the one or more second degassing openings during a filling process of a potting material in the respective connection area.
  • an average thickness of the first edge region taken perpendicular to the main plane of extension of the cover element is approximately 20% or more, in particular approx. 50% or more, greater than an average thickness of the first compensating section taken perpendicular to the main plane of extension of the cover element.
  • the average thickness is preferably an average material thickness of the respective element.
  • an average thickness of the second edge region taken perpendicular to a main plane of extension of the cover element is approximately 20% or more, in particular approx. 50% or more, greater than an average thickness of the second compensation section taken perpendicular to the main plane of extension of the cover element .
  • the first compensating section extends in a cross section taken parallel to a main extension plane of the cover element over approximately 25% or more, in particular over approximately 30% or more, of an area of the first connection area surrounded by the first edge area.
  • the second compensating section extends, in a cross section taken parallel to the main extension plane of the covering element, over approximately 25% or more, in particular over approximately 30% or more, of an area of the second connection area surrounded by the second edge area.
  • the first compensating element preferably comprises or is formed from a first polymer material.
  • the second compensating element preferably comprises or is formed from a second polymer material.
  • the first polymeric material is preferably a thermoplastic polymeric material, a thermoset polymeric material, an elastomeric polymeric material, or a mixture of said materials.
  • a thermoplastic polymer material, a duroplastic polymer material, an elastomeric polymer material or mixtures of the materials mentioned is preferably suitable as the second polymer material.
  • the first compensating element and/or the second compensating element comprise a thermoplastic polymer material or are essentially formed from it.
  • the first polymer material comprises a polypropylene material, a polybutylene terephthalate material and/or an epoxy resin material.
  • the second polymer material preferably comprises a polypropylene material, a polybutylene terephthalate material and/or an epoxy resin material.
  • the first polymer material comprises one or more electrically conductive fillers.
  • the second polymer material preferably comprises one or more electrically conductive fillers.
  • the one or more electrically conductive fillers are preferably selected from one or more of the following materials: ai) one or more carbon-based materials, in particular
  • one or more metallic powders in particular made of aluminum, copper, titanium, iron and/or silver and/or alloys thereof; a3) one or more electrically conductive ceramic materials, in particular special nitrides or carbides and/or mixtures thereof; and BL) one or more electrically conductive polymer materials, in particular poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT): poly(styrene sulfonate) (PSS), doped polyacetylene, doped polypyrrole, doped polyaniline, doped poly(p-phenylene), doped polythiophene, and/or mixtures thereof.
  • PEDOT poly(3,4-ethylenedioxythiophene)
  • PSS poly(styrene sulfonate)
  • doped polyacetylene doped polypyrrole
  • doped polyaniline doped poly(p-phenylene), doped polythiophene, and/or mixtures thereof.
  • the first polymeric material and the second polymeric material are different polymeric materials.
  • the first and the second polymer material are identical polymer materials.
  • the first polymer material which preferably connects the positive cell terminal to the cover element, comprises one or more electrically conductive fillers.
  • Electrode conductive preferably means that materials described thereby have a conductivity of approximately 10 8 S/m or more at 25°C.
  • the first compensating element preferably forms a resistance element.
  • the first compensating element forms an ohmic resistance between the first cell terminal and the housing, which is preferably at least 1-10 1 W and/or preferably at most 1-10 7 W.
  • a maximum current flow can thus be limited, for example in the event of a short circuit and/or as a result of metallic contamination.
  • the material of the first compensating element preferably has a specific electrical conductivity, which is preferably at least 10 3 S/m, particularly preferably more than 10 2 S/m, and/or preferably at most 10 3 S/m, particularly preferably less than 10 1 S/m.
  • the specific conductivity of the material of the first compensating element is approximately 5 S/m, in particular with a deviation of at most 50%, preferably at most 20%. Corrosion of the housing can be reduced or avoided by designing the first compensating element as a resistance element.
  • the use of one or more electrically conductive fillers in the third polymer material is unnecessary due to the use of one or more electrically conductive fillers in the first polymer material.
  • the second polymer material comprises one or more electrically insulating fillers.
  • the first polymer material comprises one or more electrically insulating fillers.
  • the second polymer material which preferably connects the negative cell terminal to the cover element, comprises one or more electrically insulating fillers.
  • the one or more electrically insulating fillers are preferably selected from one or more of the following materials: silicon dioxide, metal oxides, in particular transition metal oxides, for example titanium dioxide, chalk, one or more silicates, metal nitrides.
  • Electrode insulative preferably means that materials or elements thereby described have a conductivity at 25°C of less than about 10 8 S/m.
  • the use of one or more electrically insulating fillers in the first polymer material and/or the first polymer material can preferably reduce a volume shrinkage of the respective polymer material, for example after an injection molding process.
  • polymer material can be saved by using one or more electrically insulating fillers.
  • the first compensating section is a post-processed area, for example an area produced by subsequent embossing.
  • the second compensating section is a post-processed area, for example an area produced by subsequent embossing.
  • the first edge region of the first compensating element comprises or is formed from a thixotropic material.
  • the second edge region of the second compensating element preferably comprises a thixotropic material or is formed from it.
  • the first compensating element for example the first compensating section, includes or is formed from a coating on the cover element and/or a coating on the first cell terminal of the electrochemical cell.
  • the coating(s) of the first compensating element are preferably first coating(s).
  • the second compensating element for example the second compensating section, includes or is formed from a coating on the cover element and/or a coating on the second cell terminal of the electrochemical cell.
  • the coating(s) of the second compensating element are preferably second coating(s).
  • the first compensating element preferably comprises a film, for example a self-adhesive film, or is formed from it.
  • the first compensating section is formed by an adhesive film.
  • the second compensating element can comprise or be formed from a film, for example a self-adhesive film.
  • the second compensating section is formed by an adhesive film.
  • first compensating element and/or the second compensating element comprise or are formed from an adhesion promoter element.
  • the adhesion promoter element preferably comprises or is formed from an adhesion promoter material.
  • the electrochemical cell comprises an insulating element which is used in particular to insulate the interior and/or to more stably fix the first connecting conductor and the second connecting conductor.
  • the insulating element is preferably at least approximately plate-shaped and/or fixed on the inside of the cover element facing the interior, in particular materially and/or non-positively and/or positively on the cover element.
  • the insulating element preferably comprises a fifth polymer material or is formed from the fifth polymer material.
  • the fifth polymeric material is preferably a thermoplastic polymeric material, such as an injection moldable and/or electrolyte resistant thermoplastic polymeric material.
  • the insulating element is preferably an injection molded element. It can be provided that the insulating element is produced separately, for example in an injection molding process, and is then connected to the cover element.
  • the insulating element is molded onto the covering element.
  • the insulating element is designed in two parts and has two identically designed insulating element parts.
  • a first insulating element part preferably serves to insulate and/or shield a side of the covering element that faces the first connecting conductor.
  • a second insulating element part preferably serves to insulate and/or shield a side of the covering element that faces the second connecting conductor.
  • the insulating element parts preferably each have a resin material filling opening on a side facing a narrow side of the electrochemical cell.
  • the resin material filling openings preferably serve to fill the first resin material into the first connection area and/or to fill the second resin material into the second connection area.
  • the insulating element parts each have an electrolytic opening.
  • the electrolyte openings preferably serve to fill and/or empty the interior space with electrolytes.
  • the insulating element preferably has recesses, in particular regularly arranged recesses, in the region of a predetermined breaking point in the cover element.
  • the recesses are preferably circular.
  • the insulating element has a recess around the connection area in each case, in the area of which the insulating element has a reduced thickness.
  • the indentations preferably serve to receive resin material and/or delimit a volume formed by the respective connection area towards the interior of the electrochemical cell.
  • the present invention also relates to a method for producing an electrochemical cell, for example for producing an electrochemical cell according to the invention.
  • the method includes providing a cover member that includes a first opening and/or a second opening.
  • the method preferably includes positioning a first connecting conductor, which is or can be connected in particular to a first cell terminal, in the first opening.
  • a compensating element is produced and/or positioned in a first connection area between the first opening and the first connection conductor and/or the first cell terminal, and a first resin material is filled into the first connection area in a molding process.
  • the first resin material is preferably dried and/or cured to form a first casting element.
  • a second connecting conductor which is or can be connected in particular to a second cell terminal, is preferably positioned in the second opening of the cover element.
  • a second compensating element is created and/or positioned in a second connection area between the second opening and the second connection conductor and/or the second cell terminal, and a second resin material is filled in the second connection area in a molding process.
  • the second resin material is dried and/or cured to form a second casting element.
  • One or more features and/or one or more advantages of the electrochemical cell according to the invention preferably apply equally to the method according to the invention.
  • the first resin material is poured and/or filled into the first connection portion through a first resin material filling port provided in the cover member.
  • a volume formed in the area between an insulating member and the cover member and including an area surrounding the first connection conductor is filled with the first resin material.
  • the first resin material runs into a cavity formed between the first compensating element and the first cell terminal.
  • the second resin material is preferably poured and/or filled into the second connecting portion through a second resin material filling opening provided in the cover member.
  • a volume formed between an insulating member and the cover member and including a portion surrounding the second connection conductor is coated with the second resin material filled.
  • the second resin material runs into a cavity formed between the second compensating element and the second cell terminal.
  • the first compensating element and/or the second compensating element makes it possible in particular to avoid voltage breakdowns in air due to the respective connection region not being completely filled by the first resin material and/or the second resin material.
  • the first compensation element and/or the second compensation element can be used to avoid contamination due to the first resin material and/or the second resin material escaping beyond the respective connection area.
  • contamination on the cover element can lead to complications in a process for fixing the cover element to another housing component, for example a welding process.
  • a viscosity of the first resin material and/or the second resin material is preferably 10 3 mPa ⁇ s or more and/or 10 5 mPa ⁇ s or less.
  • the first compensating element is applied to the cover element in a printing process, for example by a screen printing device or a dispenser device.
  • a first edge region is then raised or the first compensation section of the second compensation element is embossed.
  • the second compensation element is applied to the cover element in a printing process, for example by a screen printing device or a dispenser device, and if a second edge region is then raised or a second compensation section of the second compensation element is embossed. Provision can be made for the first compensating element and/or the second compensating element to be produced completely or partially in a 3D printing process.
  • one or more of the following elements are printed onto the cover element and/or the first cell terminal and/or the second cell terminal in a 3D printing process: the first edge area of the first compensating element; and/or the second edge area of the second compensating element; and/or the first compensation section of the first compensation element; and/or the second balancing section of the second balancing element.
  • the first resin material is filled into the first connecting portion in a flowable state from a side of the cover member which faces an interior space of the electrochemical cell in an assembled state of the electrochemical cell.
  • the second resin material is filled into the second connection region in a free-flowing state from a side of the cover element which faces an interior space of the electrochemical cell when the electrochemical cell is in a mounted state.
  • first compensating element and/or the second compensating element are applied completely or partially to the cover element, for example printed on.
  • the first compensation element and/or the second compensation element are preferably applied to the cover element by printing, for example in a screen printing process or in a dosing process.
  • a flowable mass is printed and/or applied to the covering element, which is then and/or during this time cured.
  • the first polymer material and/or the second polymer material are preferably applied to the cover element in the form of a pasty mass using a positive displacement pump or an extruder on a side facing away from the interior of the electrochemical cell in the assembled state.
  • the first edge region and the first compensation section are applied simultaneously in one method step, for example in a single dispenser step.
  • the second edge region and the second compensating section are preferably applied simultaneously in one method step, for example in a single dispenser step.
  • the first polymer material and/or the second polymer material is/are applied to the cover element in such a way, for example printed, that a body is formed which has a homogeneous height (one level). Then, for example, the first polymeric material and/or the second polymeric material can be pre-hardened.
  • a central area of the body is preferably embossed, so that the first edge area and the first compensating section and/or the second edge area and the second compensating section are formed.
  • an area forming the first edge area and/or an area forming the second edge area is subsequently raised. The subsequent increase can take place before or after curing of the applied material.
  • first edge area and/or the second edge area are first applied to the cover element, for example printed on.
  • first compensating section and/or the second compensating section are preferably applied to the cover element, for example printed on.
  • the application is preferably carried out by a dispenser method.
  • first compensating section and/or the second compensating section provision can be made for the first compensating section and/or the second compensating section to be applied to the cover element, for example by printing. Then, before or after curing of the first compensating section, the first edge region is applied, for example by printing. In particular, before or after curing of the second compensating section, the second edge region is applied, for example by printing.
  • first the first edge area and/or the second edge area is/are applied to the cover element, for example by printing. It can be favorable if a material is used as the material for the first edge area and/or the second edge area which comprises a thixotropic material or is formed from it.
  • thixotropic refers to the property of a non-Newtonian fluid to degrade in viscosity over time at constant shear. After When the shear stress settles, the initial viscosity is built up again. Put simply, this means that a thixotropic liquid becomes thinner and more liquid the longer it is stirred.
  • first polymer material and/or second polymer material is preferably placed in an area surrounded by the first edge area and/or the second edge area.
  • a volume of the first polymer material and/or the second polymer material is preferably selected in such a way that contact with the first edge region and/or the second edge region is produced when it liquefies and/or runs.
  • the first polymer material and/or the second polymer material are preferably selected in such a way that the first polymer material and/or the second polymer material is flowable at least under curing conditions for the respective edge region. The liquefaction and/or the flow of the respective material can thus take place during the curing of the respective edge area.
  • the first polymeric material preferably forms the first compensation section.
  • the second polymeric material forms the second compensation section.
  • first polymer material and/or the second polymer material comprise a binding material which corresponds to a binding material in the material of the first edge area and/or the second edge area. In this way, a capillary effect, which prevents the first polymer material and/or the second polymer material from running, can be minimized.
  • the first edge area and/or the second Edge areas are then preferably applied to the cover element in a printing process.
  • a prefabricated first edge area and/or a prefabricated second edge area can also be used, for example in the form of inserts.
  • the first compensating section is and/or is formed by a coating on and/or on the first cell terminal.
  • the coating comprises one or more electrically conductive fillers.
  • the second compensating section can be formed by a coating on and/or on the second cell terminal.
  • first edge area and/or the second edge area are then preferably applied to the respective cell terminal in a printing process.
  • a prefabricated first edge area and/or a prefabricated second edge area can also be used, for example in the form of inserts.
  • a film for example a self-adhesive film, can also be glued onto the first cell terminal, the second cell terminal and/or the cover element.
  • a first edge area and/or a second edge area are then preferably produced, for example by printing or by attaching a first insert part and/or a second insert part.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a cover element of a first embodiment of an electrochemical cell, in which a first compensation element is arranged between a first cell terminal and the cover element and in which a second compensation element is arranged between a second cell terminal and the cover element;
  • FIG. 2 is a schematic side view of a portion of the electrochemical cell of FIG. 1;
  • FIG 3 is a schematic bottom view of a portion of the electrochemical cell of FIGS. 1 and 2 showing a two-part electrochemical cell insulating member which insulates the cover member from an electrolyte;
  • FIG. 4 shows a detail of a schematic sectional illustration along a plane labeled IV in FIG. 1;
  • FIGS. 1 to 4 shows a schematic plan view of a compensating element of the electrochemical cell from FIGS. 1 to 4;
  • FIGS. 1 to 4 shows a schematic perspective view of a cell terminal and a balancing element of the electrochemical cell from FIGS. 1 to 4;
  • Fig. 8 is a schematic perspective view of a compensating element of the electrochemical cell of Figs. 1 to 4 from a side facing away from an interior of the electrochemical cell;
  • FIGS. 1 to 4 shows a schematic perspective illustration of a compensating element of the electrochemical cell from FIGS. 1 to 4 from a side facing an interior of the electrochemical cell;
  • FIG. 10 shows a schematic perspective representation of a cell terminal and a compensation element of a further embodiment of an electrochemical cell, in which the compensation element has no degassing opening;
  • FIG. 11 shows a schematic perspective illustration of the compensating element from FIG. 10 from a side facing away from the interior of the electrochemical cell;
  • FIGS. 10 and 11 shows a schematic perspective view of the compensating element from FIGS. 10 and 11 from a side facing the interior of the electrochemical cell;
  • FIG. 13 shows a schematic perspective representation of a cell terminal and a compensating element of a further embodiment of an electrochemical cell, in which the compensating element has a degassing opening which runs completely through an edge region of the compensating element;
  • FIG. 14 shows a schematic perspective view of the compensating element from FIG. 13 from a side facing away from the interior of the electrochemical cell
  • 15 shows a schematic perspective view of the compensating element from FIGS. 13 and 14 from a side facing away from the interior of the electrochemical cell
  • Fig. 16 shows a schematic perspective representation of a cell terminal and a compensating element of a further embodiment of an electrochemical cell, in which the compensating element has a recess for receiving a resin material on a side facing away from the interior of the electrochemical cell and on a side facing the interior having;
  • FIG. 17 shows a schematic perspective view of the compensating element from FIG. 16 from a side facing away from the interior of the electrochemical cell;
  • FIGS. 16 and 17 shows a schematic perspective view of the compensating element from FIGS. 16 and 17 from a side facing the interior of the electrochemical cell;
  • FIG. 19 shows a schematic perspective representation of a cell terminal and a compensating element of a further embodiment of an electrochemical cell, in which the compensating element has two indentations on a side facing away from the interior of the electrochemical cell and a single indentation on a side facing the interior;
  • FIG. 20 shows a schematic perspective view of the compensating element from FIG. 19 from a side facing away from the interior of the electrochemical cell
  • 21 shows a schematic perspective illustration of the compensating element from FIGS. 19 and 20 from a side facing the interior of the electrochemical cell
  • Fig. 22 is a schematic representation of an embodiment of a
  • a method of manufacturing an electrochemical cell in which a resin material is applied to the cover member, followed by embossing a balancing portion in the balancing member;
  • FIG. 23 shows a schematic representation of a further embodiment of a method for producing an electrochemical cell, in which a resin material is applied to the cover element, with an edge region of the compensation element being effected before or after curing by increasing the applied material;
  • FIG. 24 shows a schematic representation of a further embodiment of a method for producing an electrochemical cell, in which an edge region of the compensating element is applied separately and a compensating section is applied, for example printed, to the cover element before or after curing;
  • Fig. 25 shows a schematic representation of a further embodiment of a method for producing an electrochemical cell, in which a resin material is first applied flatly to the cover element, for example printed on, with the resin material forming a compensation section in a cured state, with after curing of the From the equalizing section, an edge area is applied around the equalizing section and then applied thereto; and 26 shows a schematic representation of a further embodiment for the production of an electrochemical cell, in which a contacting of the edge region and the compensation section takes place through the liquefaction of a polymer material which forms the compensation section.
  • 1 to 9 show a first embodiment of an electrochemical cell 100, which is not shown in the drawing as a whole, as well as individual components thereof.
  • the electrochemical cell 100 is, for example, a battery cell and/or an accumulator cell.
  • the electrochemical cell 100 is a lithium ion cell.
  • the electrochemical cell 100 preferably forms part of an electrochemical system 102, which is not shown in its entirety in the drawing, and which in particular comprises a plurality of electrochemical cells 100.
  • the electrochemical system 102 is, for example, an accumulator module and/or a battery module.
  • the electrochemical cell 100 is used in a vehicle.
  • the electrochemical cell 100 preferably comprises a housing 104 for accommodating an electrochemical element (not shown), for example in the form of a so-called cell coil.
  • the housing 104 surrounds a (Indicated in Fig. 2) interior 108 of the electrochemical cell 100 and in the present case comprises a cover element 110 as a first housing component.
  • the cover element 110 preferably covers a further housing component (not shown) of the housing 104 and/or is and/or is connected to the further housing component in a fluid-tight manner.
  • the other housing component 112 is, for example, trough-shaped or cup-shaped. It preferably surrounds the interior 108 of the electrochemical cell 100 on five sides.
  • the housing 104 of the electrochemical cell 100 is at least approximately cuboid.
  • the electrochemical cell 100 is a prismatic cell.
  • the cover element 110 is plate-shaped, for example made of sheet metal.
  • the cover element 110 comprises a metallic material, for example aluminum, or is formed from the metallic material.
  • the cover element 110 is formed from a metal sheet, for example from an aluminum sheet.
  • the cover element 110 is and/or is preferably connected to the further housing component of the housing 104 in a materially bonded manner, preferably by means of welding, for example by means of laser welding.
  • the electrochemical cell 100 comprises a first connecting conductor 114 and a second connecting conductor 116 .
  • the first connecting conductor 114 serves in particular to electrically connect the electrochemical element to a first cell terminal 118 of the electrochemical cell 100.
  • the second connecting conductor 116 is preferably used to electrically connect the electrochemical element to a second cell terminal 122 of the electrochemical cell 100.
  • the second cell terminal 122 preferably comprises or is formed from a first metallic material, for example aluminum.
  • the first cell terminal 118 is designed as a cathode.
  • the second cell terminal 122 is designed as an anode.
  • first cell terminal 118 is an anode and that the second cell terminal 122 is a cathode (not shown).
  • the first cell terminal 118 also includes or is formed from the first metallic material, for example aluminum.
  • the electrical connection of the electrochemical element to the first cell terminal 118 and/or the second cell terminal 122 is provided in particular by the fact that the respective connecting conductor 114, 116 is fixed on the one hand to the electrochemical element and on the other hand to the respective cell terminal 118, 122.
  • the first connecting conductor 114 and/or the second connecting conductor 116 are fixed to the electrochemical element on a side of the electrochemical element 100 facing the cover element 110, in particular from above.
  • first cell terminal 118 and the second cell terminal 122 each have a passage opening 119a, 119b.
  • the passage openings 119a, 119b are closed and/or filled, for example, by the respective connecting conductor 114, 116.
  • the first connecting conductor 114 is preferably formed in one piece and/or is formed continuously from the same material.
  • the first connection conductor 114 includes or is formed from the first metallic material, for example aluminum.
  • the second connecting conductor 116 has a multi-part design and comprises a plurality of connecting conductor components 120a, 120b (cf. FIG. 4).
  • a first connecting conductor component 120a of the second connecting conductor 116 is preferably guided through and/or into the passage opening 119b of the second cell terminal 122 .
  • the first cell terminal 118 and the second cell terminal 122 are configured identically in the present case.
  • the passage openings 119a, 119b of the first cell terminal 118 and of the second cell terminal 122 have, in particular, a shape which is at least approximately complementary to a cross section of the respective connecting conductor 114, 116.
  • first cell terminal 118 and/or the second cell terminal 122 each have a cuboid recess.
  • the second cell terminal 122 is preferably cohesively connected to a first connecting conductor component 120a of the second connecting conductor 122, for example by means of welding.
  • the first connecting conductor component 120a preferably comprises or is formed from the same material as the second cell terminal 122 . It can be advantageous if the first connecting conductor component 120a of the first connecting conductor 122 comprises or is formed from aluminum.
  • the second connecting conductor 122 preferably comprises a second connecting conductor component 120b, which in particular comprises or is formed from a further metallic material.
  • the further metallic material differs in particular from the first metallic material.
  • the second connection conductor component 120b of the second connection conductor 116 includes or is formed from copper.
  • first connecting conductor component 120a and the second connecting conductor component 120b of the second connecting conductor 116 are connected to one another in a materially joined manner, for example by means of laser welding and/or roll cladding.
  • the first connecting conductor 114 and/or the second connecting conductor 116 preferably have an at least approximately L-shape in a cross section taken perpendicular to a main extension plane of the cover element 110 .
  • the cover element 110 preferably comprises a first opening through which the first connecting conductor 114 is guided.
  • the first opening of the covering element 110 is, for example, at least one cathode opening.
  • the first opening of the covering element 110 is an anode opening (not shown). It can be advantageous if the first connecting conductor 114 and the first cell terminal 118 fixed thereto are fixed in a first connecting region 130 by means of a first casting element 128 .
  • an area formed in the area of the first opening between the cover element 110 and the first connecting conductor 122 is filled.
  • the first potting member 128 is preferably formed from a third polymeric material that includes or is formed from a first resin material.
  • Electrochemical cell 100 preferably includes a first compensation element 124, in particular a tolerance compensation element, which serves, for example, to seal first connecting region 130 and/or to compensate for production-related tolerances in a volume of first casting element 128.
  • a tolerance compensation element which serves, for example, to seal first connecting region 130 and/or to compensate for production-related tolerances in a volume of first casting element 128.
  • the first compensating element 124 forms a first spacer element.
  • the first spacer element preferably serves as a spacer between the cover element 110 and the first cell terminal 118.
  • the first compensating element 124 serves to electrically insulate the cover element 110 and/or the first cell terminal 118 .
  • the first compensating element 124 is preferably arranged on a side of the cover element 110 which is remote from the interior space 108 of the electrochemical cell 100 .
  • the first compensating element 124 bears against the covering element 110 and/or rests on the covering element 110 on a side of the covering element 110 facing away from the interior space 108 .
  • the first compensating element 124 preferably has a first edge region 132 which, in the installed state, forms in particular a lateral delimitation of the first casting element 128 .
  • a lateral limitation is to be understood in particular as a limitation along radial directions with respect to a center axis of the first connection region 130 .
  • first edge region 132 is designed to be circumferential.
  • a first compensating section 134 of the first compensating element 124 preferably extends in an area surrounded by the first edge region 132.
  • the first compensating section 134 protrudes into the first connection region 130 .
  • the first compensating element 124 can be flat on a side facing the cover element 110, in particular in such a way that it lies flat against the cover element 110 and/or a flat contact surface is formed .
  • the first compensating element 124 On a side facing away from the cover element 110, the first compensating element 124 preferably has a first depression 136, which is formed by the first compensating section 134 and the first edge region 132, for example.
  • the first recess 136 of the first compensating element 124 serves in particular to receive the first resin material in a free-flowing state, for example during a filling process and/or filling process.
  • the first depression 136 forms a pocket for receiving the first resin material and/or for stabilizing the first connection area 130.
  • an average thickness of the first edge region 132 taken perpendicular to the main plane of extension of the cover element 110 is approximately 20% or more, in particular approx. 50% or more, greater than an average thickness of the first edge area taken perpendicular to the main plane of extension of the cover element 110 compensation section 134.
  • the average thickness is preferably an average material thickness of the respective element.
  • the first compensating section 134 extends, in a cross section taken parallel to a main plane of extension of the cover element 110, over approximately 25% or more, in particular over approximately 30% or more, of a region of the first connecting region 130 surrounded by the first edge region 132 extends.
  • the first depression 136 of the first compensating element 124 is preferably at least approximately rectangular.
  • the first compensating section 134 preferably extends over approximately 30% of a cross-sectional area of the first compensating element 124 or more, in particular approximately 50% or more.
  • the first compensating section 134 extends in a plane taken parallel to the main extension plane of the cover element 110 Cross-section over approximately 80% of a cross-sectional area of the first compensating element 124 or less, for example over approximately 75% or less.
  • the first connecting conductor 114 is preferably passed through the first passage opening 138 of the first compensating element 124 .
  • the stepped lowering forms, for example, a transition between a base body of the first edge region 132 and the first compensating section 134.
  • the first compensating element 124 has one or more (in the present case one) degassing openings 140 which serve in particular for a fluid connection between the first depression 136 and an area surrounding the first compensating element 124 .
  • the degassing opening 140 is designed, for example, as a recess in the first edge region 132 .
  • the first compensating element 124 and the second compensating element 126 are of identical design in the present case.
  • the statements relating to the first edge region 132, the first compensation section 134, the first depression 136, the first passage opening 138 and the first degassing opening 140 of the first compensation element 124 apply to a second edge region 142, a second compensation section 144, a second Recess 146, a second passage opening 148 and a second degassing opening 150 of the second compensating element 126 alike.
  • the first compensating element 124 and the second compensating element 126 are preferably arranged relative to one another in such a way that the degassing openings 140, 150 face one another and the passage openings 138, 148 are arranged facing away from one another.
  • the first compensating element 124 is preferably positioned on the cover element 110 and the first resin material is filled into the first connection region 130 in a flowable state so that it surrounds the first connection conductor 114.
  • the second compensating element 126 is preferably positioned on the cover element 110 and a second resin material in a free-flowing state is filled into a second connecting region 152 so that it surrounds the first connecting conductor 114 .
  • the first resin material and/or the second resin material form in particular a casting compound.
  • a flow direction of the first resin material and/or second resin material preferably runs from the first passage opening 138 to the first degassing opening 140 or from the second passage opening 148 to the second degassing opening 150.
  • the first resin material/the second resin material are hatched in FIG. 6 during a filling process shown.
  • the direction of flow of the respective resin material is indicated by an arrow.
  • first compensation section 134 and the second compensation section 144 can only be partially covered by the respective resin material. Due to the fact that non-insulated areas can be avoided by the first compensating element 124 and/or the second compensating element 126, voltage breakdowns in particular can be minimized and/or avoided.
  • a region of the first connection region 130 facing the interior space 108 preferably fills first and then a region between the first cell terminal 118 and the cover element 110.
  • an area of the second connection area 152 facing the interior space 108 is first filled and then an area between the second cell terminal 122 and the cover element 110.
  • the first compensating element 124 and/or the second compensating element 126 can be produced, for example, according to a method described in connection with FIGS.
  • first resin material and/or the second resin material can in particular prevent or reduce the formation of gaps, which can occur, for example, when a thermoplastic material is injected. This preferably optimizes a sealing effect of the first casting element and/or the second casting element.
  • first casting element and/or the second casting element are filling casting elements.
  • the third polymer material has a hardness of approx.
  • the third polymer material preferably has a hardness of approximately 100 Shore D or less, in particular approximately 97 Shore D or less, for example approximately 95 Shore D or less.
  • the fourth polymer material has a hardness of approximately 40 Shore D or more, in particular approximately 50 Shore D or more, for example approximately 60 Shore D or more.
  • the fourth polymer material has a hardness of approximately 100 Shore D or less, in particular approximately 97 Shore D or less, for example approximately 95 Shore D or less.
  • the hardness is determined in accordance with DIN EN ISO 868 in particular.
  • the hardnesses mentioned preferably also apply to the first resin material and/or the second resin material in a hardened state.
  • the third polymer material has a glass transition temperature of about 90° C. or more, in particular about 95° C. or more, for example about 100° C. or more.
  • the fourth polymer material has a glass transition temperature of about 90° C. or more, in particular about 95° C. or more, for example about 100° C. or more.
  • the values mentioned for the glass transition temperature preferably also apply to the first resin material and/or the second resin material in a cured state.
  • the first resin material and/or the second resin material comprises or is formed from one or more of the following materials: epoxy resin material, phenolic resin material, aminoplast material, Polyurethane material, silicone material, polyester resin material, ABS (acrylonitrile butadiene styrene) resin material.
  • An epoxy resin material for example an epoxy resin, has proven to be particularly advantageous for use as the first resin material and/or as the second resin material. This has an optimized resistance to corrosion. This can be advantageous in particular with regard to contact with an electrolytic substance used in the interior of the electrochemical cell.
  • epoxy resin materials have optimized gas tightness, which is why sealing with epoxy resin materials is advantageous for optimized tightness.
  • first resin material and/or second resin material are used as the first resin material and/or second resin material.
  • slight volumetric shrinkages preferably occur during curing and/or drying. In this way, the formation of a gap in the first casting element and/or the second casting element can be reduced or avoided.
  • One-component resin materials are preferably used as the first resin material and/or the second resin material.
  • the third polymer material and/or the fourth polymer material are highly crosslinked materials, for example highly crosslinked epoxy resin materials.
  • the first resin material and/or the second resin material has a viscosity of approx. 10 2 mPa ⁇ s or more, in particular of approx. s or more.
  • the viscosity of the first resin material and/or the second resin material when the electrochemical cell 100 is manufactured is preferably about 10 6 mPa ⁇ s or less, in particular 10 5 mPa ⁇ s or less.
  • Filling of the first connection area 130 with the first resin material and/or of the second connection area 152 with the second resin material preferably takes place at ambient pressure.
  • the first resin material and/or the second resin material comprise one or more fillers.
  • the one or more fillers may also minimize diffusion of the electrolyte out of the interior 108 of the electrochemical cell 100 .
  • the one or more fillers are in particular 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 first compensating element 124 comprises or is formed from a first polymer material.
  • the first polymeric material comprises a thermoplastic polymeric material, a thermoset polymeric material, an elastomeric polymeric material or mixtures thereof.
  • the first polymer material comprises a polypropylene material, a polybutylene terephthalate material and/or an epoxy resin material.
  • the first compensating element 124 includes or is formed from a thermoplastic polymeric material.
  • the first compensating element 124 is and/or will be produced in an injection molding process.
  • the first polymer material comprises one or more electrically conductive fillers.
  • One or more of the following fillers are suitable as electrically conductive fillers: ai) one or more carbon-based materials, in particular
  • one or more metallic powders in particular made of aluminum, copper, titanium, iron and/or silver and/or alloys thereof; a3) one or more electrically conductive ceramic materials, in particular special nitrides or carbides and/or mixtures thereof; and BL) one or more electrically conductive polymer materials, in particular special poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT): poly (styrene sulfonate) (PSS), doped polyacetylene, doped polypyrrole, doped polyaniline, doped poly (p-phenylene), doped Polythiophene and/or mixtures thereof.
  • PEDOT poly (3,4-ethylenedioxythiophene)
  • the first compensating element 124 preferably forms a resistance element.
  • the first compensating element 124 forms an ohmic resistor between the first cell terminal 114 and the housing 104, which is preferably at least 1-10 1 W and/or preferably at most 1-10 7 W.
  • the material of the first compensating element 124 preferably has a specific electrical conductivity which is preferably at least 10 3 S/m, particularly preferably more than 10 2 S/m, and/or preferably is at most 10 3 S/m, particularly preferably less than 10 1 S/m.
  • the specific conductivity is approximately 5 S/m.
  • the second compensating element 126 preferably comprises or is formed from a second polymer material.
  • the first polymeric material and the second polymeric material are preferably different from each other.
  • identical polymer materials can also be used as the first and second polymer material.
  • the second polymer material comprises a thermoplastic polymer material, a duroplastic polymer material, an elastomeric polymer material or mixtures thereof.
  • the second polymer material comprises a polypropylene material, a polybutylene terephthalate material and/or an epoxy resin material.
  • the second compensating element 126 includes or is formed from a thermoplastic polymeric material.
  • the second compensating element 126 is and/or will be produced in an injection molding process.
  • the second polymer material comprises one or more electrically insulating fillers.
  • the one or more electrically insulating fillers are selected, for example, from one or more of the following materials: silicon dioxide, metal oxides, in particular transition metal oxides, for example titanium dioxide, chalk, one or more silicates, metal nitrides. It can be advantageous if the electrochemical cell 100 comprises an insulating element 156 which serves in particular to insulate the interior 108 and/or to more stably fix the first connecting conductor 114 and the second connecting conductor 116 .
  • Insulating element 156 is preferably at least approximately plate-shaped and/or is fixed on an inner side of cover element 110 facing interior 108, in particular in a materially bonded and/or force-fitting and/or form-fitting manner on cover element 110.
  • the insulating member 156 preferably includes or is formed from a fifth polymeric material.
  • the fifth polymeric material is preferably a thermoplastic polymeric material, such as an injection moldable and/or electrolyte resistant thermoplastic polymeric material.
  • the insulating member 156 is an injection molded member.
  • the insulating element 156 is produced separately, for example in an injection molding process, and is then connected to the cover element 110 .
  • the insulating element 156 is molded onto the covering element 110 .
  • the insulating element 156 is designed in two parts and has two identically designed insulating element parts 156a and 156b.
  • a first insulating element part 156a preferably serves to insulate and/or shield a side of cover element 110 that faces first connecting conductor 114.
  • a second insulating element part 156b preferably serves to insulate and/or shield a side of the cover element 110 that faces the second connecting conductor 116.
  • the insulating element parts 156a, 156b each have a resin material filling opening 160a, 160b, preferably on a side facing a narrow side of the electrochemical cell 100.
  • the resin material filling openings 160a, 160b preferably serve to fill the first resin material and/or the second resin material into the first connection area 130 and the second connection area 152, respectively.
  • the insulating element parts 156a, 156b each have an electrolyte opening 162a, 162b.
  • the electrolyte openings 162a, 162b are preferably used for filling and/or emptying the interior 108 with electrolyte.
  • the insulating element 156 preferably has recesses 166 (designated as examples) in the region of a predetermined breaking point in the cover element 110, in particular regularly arranged.
  • the recesses 166 are preferably circular in shape.
  • the insulating element 156 has a depression 168 around the connecting region 130, 152 (cf. FIG. 4), in the region of which the insulating element 156 has a reduced thickness.
  • the depressions 168 preferably serve to accommodate resin material and/or delimit a volume formed by the respective connecting region 130, 152 towards the interior 108 of the electrochemical cell 100.
  • the coating comprises or is formed from an adhesion promoter material, which serves, for example, to promote the adhesion of a base body of the first compensation element 124 and/or a base body of the second compensation element 126 to the cover element 110.
  • a material of the first coating which is arranged on the cathode, has one or more electrically conductive fillers.
  • the first coating forms a resistance element.
  • a first coating is applied to the first cell terminal 118 and/or a second coating 122 to the second cell terminal 122, for example on a side facing the cover element 110.
  • the first coating and/or the second coating preferably serves as an adhesion promoter between the first cell terminal 118 and a base body of the first compensation element 124 and/or the second cell terminal 122 and a base body of the second compensation element 126.
  • a material of the first coating which is arranged on the cathode, has one or more electrically conductive fillers.
  • the first coating forms a resistance element.
  • the first compensation element 124 and/or the second compensation element 126 comprises a film, for example an adhesive film, by means of which a base body of the respective compensation element 124, 126 is attached to the cover element 110 or the respective cell terminal 118, 122 is and/or will be determined. It can be favorable if the foil, which is arranged on the anode, comprises one or more electrically insulating fillers.
  • the foil which is arranged on the cathode, comprises one or more electrically conductive fillers.
  • the film for example the adhesive film, is preferably printed onto the cover element 110 or the respective cell terminal 118, 122.
  • the first compensating element 124 and/or the second compensating element are applied completely or partially to the cover element 110 in a 3D printing process.
  • 10 to 12 show a cell terminal 118, 122 and a compensating element 124, 126 of a further embodiment of a further embodiment of an electrochemical cell 100, which is not shown in the drawing as a whole.
  • the further embodiment of an electrochemical cell 100 shown partially in FIGS. 10 to 12 differs in terms of structure and function from the first embodiment shown in FIGS. 150.
  • FIGS. 10 to 12 essentially corresponds to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof becomes.
  • a cell terminal 118, 122 and a balancing element 124, 126 of another embodiment are not drawn as a whole illustrated further embodiment of an electrochemical cell 100 shown.
  • the further embodiment of an electrochemical cell 100 shown in part in FIGS. 13 to 15 differs in terms of structure and function from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 essentially in that the degassing opening 140, 150 is channel-shaped.
  • the first degassing opening 140 extends from the first compensating section all the way to an edge of the first compensating element 124.
  • the first compensating element 124 has a mirror-symmetrical design.
  • An axis of symmetry preferably runs parallel to the main extension plane of the cover element 110.
  • the first compensating element 124 has a further depression 170 on a side facing the cover element 110.
  • the second degassing opening 150 in particular, extends completely from the second compensating section 144 to an edge of the second compensating element 126.
  • the second compensating element 126 is of mirror-symmetrical design.
  • An axis of symmetry preferably runs parallel to the main extension plane of the cover element 110.
  • the second compensating element 126 has a further depression 172 on a side facing the cover element 110.
  • FIGS. tion essentially correspond to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9, so that reference is made to the description thereof.
  • 16 to 18 show a cell terminal 118, 122 and a compensating element 124, 126 of a further embodiment of a further embodiment of an electrochemical cell 100, which is not shown in the drawing as a whole.
  • FIGS. 16 to 18 differs in terms of structure and function from the first embodiment shown in FIGS 174, 176.
  • the first compensating section 134 of the first compensating element 124 has a first further recessed area 174 .
  • an average thickness of the first compensating section 134 is preferably at least approximately 10% less, in particular at least approximately 20% less and/or at most approximately 80% less, in particular approximately 70% less, an average thickness of the first Compensation section 134 in the surrounding areas.
  • the thickness is preferably defined perpendicular to the main plane of extension of the cover element 110 .
  • a cross-sectional area of the first further depressed region 174 is preferably about 20% or more and/or about 80% or less of a cross-sectional area of the first balancing portion 134 as a whole.
  • first compensating element 124 has a first further depression 170 on a side facing cover element 110, the cross-sectional area of which is approximately 40% or less, in particular approximately 30% or less, of a cross-sectional area of first compensating section 134 overall.
  • the second compensating section 144 of the second compensating element 126 preferably has a second, further recessed area 176 .
  • an average thickness of the second compensating section 144 is preferably at least approximately 10% less, in particular at least approximately 20% less and/or at most approximately 80% less, in particular approximately 70% less, an average thickness of the second From same section 144 in the surrounding areas.
  • a cross-sectional area of the second further depressed portion 176 is preferably about 20% or more and/or about 80% or less of a cross-sectional area of the second balancing portion 144 as a whole.
  • second compensating element 126 has a second further depression 172 on a side facing cover element 110, the cross-sectional area of which is approximately 40% or less, in particular approximately 30% or less, of a cross-sectional area of second compensating section 144 overall.
  • first degassing openings 140 are arranged offset from one another on a side facing covering element 110 and a side of first compensating element 124 facing away from covering element 110 along a direction running parallel to the main extension plane of covering element 110 .
  • Second degassing openings 150 are preferably arranged offset to one another on a side facing the covering element 110 and on a side of the second compensating element 126 facing away from the covering element 110 along a direction running parallel to the main extension plane of the covering element 110 .
  • FIGS. 16 to 18 essentially corresponds to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof.
  • 19 to 21 show a cell terminal 118, 122 and a compensating element 124, 126 of a further embodiment of a further embodiment of an electrochemical cell 100, not shown in the drawing as a whole.
  • the further embodiment of an electrochemical cell 100 partially shown in Figs. 19 to 21 differs in terms of structure and function essentially from the embodiment shown in Figs. 16 to 18 in that the compensating element 124, 126 has two further recessed areas 174 , 176 has.
  • the two first further recessed regions 174 of the first compensating element 124 are preferably arranged in such a way that a first further recessed region 174 and the first further recess 170 are arranged alternately along a direction running parallel to the main extension plane of the cover element 110 on a side facing the cover element 110 .
  • first further recess 170 is arranged in the center and/or the two first further recessed areas 174 are arranged on the sides of the first compensating element 124 .
  • the two second further recessed areas 176 of the second compensating element 126 are preferably arranged in such a way that a second further recessed area 176 and the second further recess 172 are arranged alternately along a direction running parallel to the main extension plane of the cover element 110 on a side facing the cover element 110 .
  • the second further recess 172 is arranged in the center and/or the two second further recessed regions 176 are arranged towards the edges of the second compensating element 126 .
  • FIGS. 19 to 21 essentially corresponds to the embodiment shown in FIGS. 16 to 18 in terms of structure and function, so that reference is made to the description thereof .
  • first compensating element 124 and/or the second compensating element 126 of the previously described embodiments of an electrochemical cell 100 can also be produced according to an embodiment of the method shown in FIGS. 22 to 26.
  • a first polymer material in a flowable state is applied, for example, to a side of the cover element 110 that faces away from the interior space 108 in the assembled state printed on.
  • the first polymer material is applied, for example printed, around a first opening 125b of the cover element 110, for example.
  • a second polymer material in a free-flowing state is preferably applied, for example printed, to the side of the cover element 110 facing away from the interior space 108.
  • the second polymer material is applied, for example printed, around a second opening 125b of the cover element 110, for example.
  • first edge area 132 and/or the second edge area 142 can be formed by a sealing bead.
  • Suitable printing processes are a screen printing method, for example using a screen printing device, and/or a dispenser process, for example using a dispenser device.
  • the first polymer material and/or the second polymer material are applied in such a way that the respective polymer material on the cover element 110 preferably has at least approximately the same height over the entire extent of the cover element 110 .
  • the height is preferably defined perpendicular to the main extension plane of the cover element 110 .
  • the first compensation section 134 is preferably embossed into the first compensation element 124 and/or the second compensation section 144 is embossed into the second compensation element 126.
  • a polymer material which contains one or more electrically conductive fillers is preferably used as the first polymer material.
  • the further embodiment of a method for producing an electrochemical cell shown partially in FIG. 23 differs essentially from the embodiment shown in FIG an embossing of the first compensating section 134 and/or the second compensating section 144, the first edge region 132 and/or the second edge region 142 can be increased compared to the respective compensating section 134, 144.
  • the increase can be carried out before or after the curing of the first polymeric material and/or the second polymeric material.
  • the embodiment of a method for producing an electrochemical cell shown in part in Fig. 24 differs essentially from the embodiment shown in Fig. 22 in that the first edge region 132 and the first compensation section 134 and/or the second edge region 142 and the second compensation section 144 are formed in several expiry steps one after the other.
  • first the first edge region 132 is applied to the covering element 110, for example printed on.
  • the first compensating section 134 is preferably applied, for example printed, to an area surrounded by the first edge region 132.
  • the second edge region 134 is first applied to the cover element 110, for example printed on.
  • the second compensating section 144 is preferably applied, for example printed, to an area surrounded by the second edge region 142.
  • a dispenser device and/or a screen printing device is preferably used for printing.
  • the embodiment of a method for producing an electrochemical cell shown partially in FIG. 25 differs essentially from the embodiment shown in FIG that the second compensating section 144 is applied to the cover element in time before the second edge region 142 .
  • the embodiment of a method for producing an electrochemical cell shown in part in FIG. 26 differs essentially from the embodiment shown in FIG Compensation section 134 form the material are connected to each other and / or.
  • the second edge region 142 and the second compensating section 144 are and/or are only connected to one another by the flow and/or liquefaction of a material forming the second compensating section 144 . It can be favorable if a certain volume, for example a few drops, of a material forming the first compensating section 134 is placed in an area surrounded by the first edge area 132 .
  • a material for example a first polymer material, which comprises a thixotropic material or is formed from it, is preferably used as the material for the first edge region 132 .
  • a material is preferably used for the first compensating section 134 which is liquid at least under conditions in which the material of the first edge region 132 is cured, so that the material of the first compensating section 134 flows to the first edge region 132.
  • a material for example a second polymer material, which comprises a thixotropic material or is formed from it, is preferably used as the material for the second edge region 142 .
  • a material is preferably used for the second compensating section 144 which is liquid at least under conditions in which the material of the second edge region 142 is cured, so that the material of the second compensating section 144 flows to the second edge region 142.
  • the further embodiment, partially shown in FIG. 26, of a method for producing an electrochemical cell 100 essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 22, so that reference is made to the description thereof.
  • the use of the first compensating element 124 and/or the second compensating element 126 preferably allows functional effects of volume variations of the first resin material and/or the second resin material to be compensated for during the production of the electrochemical cell 100 . Improved tightness of the first connection area 130 and/or of the second connection area 152 can thus be formed.

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Abstract

Um eine elektrochemische Zelle bereitzustellen, welche möglichst einfach aufgebaut ist und einen möglichst geringen Herstellungsaufwand erfordert, wird eine elektrochemische Zelle vorgeschlagen, bei welcher ein erster Verbindungsleiter in einem ersten Verbindungsbereich mittels eines ersten Vergusselements an einem Abdeckelement festgelegt ist, wobei das erste Vergusselement im ersten Verbindungsbereich von einem ersten Ausgleichselement der elektrochemischen Zelle umgeben und/oder aufgenommen ist, und/oder bei welcher ein zweiter Verbindungsleiter in einem zweiten Verbindungsbereich mittels eines zweiten Vergusselements an dem Abdeckelement festgelegt ist, wobei das zweite Vergusselement im zweiten Verbindungsbereich von einem zweiten Ausgleichselement der elektrochemischen Zelle umgeben und/oder aufgenommen ist.

Description

Elektrochemische Zelle und Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle für ein elektro chemisches System.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle.
Elektrochemische Zellen sind aus der DE 10 2020 200 063.8, aus der DE 10 2017 200 390 Al, aus der EP 2 541 650 Al und aus der US 2015/0214516 Al bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrochemische Zelle bereitzustellen, welche möglichst einfach aufgebaut ist und einen mög lichst geringen Herstellungsaufwand erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrochemische Zelle nach Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle ist insbesondere für ein elektro chemisches System, beispielsweise für ein Batterie-Modul, geeignet.
Beispielsweise umfasst das elektrochemische System mehrere elektro chemische Zellen, vorzugsweise mehrere erfindungsgemäße elektrochemische Zellen.
Vorzugsweise ist die elektrochemische Zelle eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithiumionenbatteriezelle, und/oder eine Akkumulatorzelle.
Die elektrochemische Zelle umfasst vorzugsweise ein elektrochemisches Ele ment zur Aufnahme, Speicherung und/oder Bereitstellung elektrischer Energie. Vorzugsweise umfasst die elektrochemische Zelle ein Gehäuse zur Aufnahme des elektrochemischen Elements, wobei das Gehäuse einen Innenraum der elektrochemischen Zelle umgibt und ein Abdeckelement umfasst.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die elektrochemische Zelle ein erstes Zelltermi nal und ein zweites Zellterminal zum Verbinden der elektrochemischen Zelle mit einem Zellkontaktierungssystem umfasst.
Vorzugsweise ist das erste Zellterminal ein positives Zellterminal, beispiels weise ein Kathodenterminal.
Das zweite Zellterminal ist vorzugsweise ein negatives Zellterminal, beispiels weise ein Anodenterminal.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Zellterminal ein negatives Zellterminal und/oder dass das zweite Zellterminal ein positives Zellterminal bildet.
Günstig kann es sein, wenn die elektrochemische Zelle einen ersten Verbin dungsleiter, welcher das elektrochemische Element mit dem ersten Zellter minal verbindet, und einen zweiten Verbindungsleiter, welcher das elektro chemische Element mit dem zweiten Zellterminal verbindet, umfasst.
Der erste Verbindungsleiter ist vorzugsweise in einem ersten Verbindungs bereich der elektrochemischen Zelle mittels eines ersten Vergusselements an dem Abdeckelement festgelegt. Insbesondere ist das erste Vergusselement im ersten Verbindungsbereich von einem ersten Ausgleichselement der elektro chemischen Zelle umgeben und/oder aufgenommen.
Ergänzend oder alternativ ist vorzugsweise der zweite Verbindungsleiter in einem zweiten Verbindungsbereich der elektrochemischen Zelle mittels eines zweiten Vergusselements an dem Abdeckelement festgelegt. Insbesondere ist das zweite Vergusselement im zweiten Verbindungsbereich von einem zweiten Ausgleichselement der elektrochemischen Zelle umgeben und/oder aufge nommen.
Günstig kann es sein, wenn das erste Vergusselement aus einem dritten Poly mermaterial gebildet ist, welches ein erstes Harzmaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Ergänzend oder alternativ kann es günstig sein, wenn das zweite Verguss element aus einem vierten Polymermaterial gebildet ist, welches ein zweites Harzmaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Vorzugsweise umfasst das erste Harzmaterial und/oder das zweite Harz material eines oder mehrere der folgenden Materialien oder sind daraus gebildet: Epoxidharzmaterial, Phenolharzmaterial, Aminoplastmaterial, Polyurethanmaterial, Silikonmaterial, Polyesterharzmaterial, ABS(Acrylnitril- Butadien-Styrol)- Harzmaterial.
Das erste Ausgleichselement ist vorzugsweise ein erstes Toleranzausgleichs element, vorzugsweise zum Ausgleich fertigungsbedingter Toleranzen eines Materials, aus welchem das erste Vergusselement gebildet ist. Vorzugsweise dient das erste Ausgleichselement einem Ausgleich der Auswirkungen einer Volumenvariation auf die Funktionsfähigkeit der Baugruppe, insbesondere auf die elektrische Isolation zwischen einem Terminal und einem Deckelblech.
Das zweite Ausgleichselement ist vorzugsweise ein zweites Toleranzaus gleichselement, vorzugsweise zum Ausgleich fertigungsbedingter Toleranzen eines Materials, aus welchem das zweite Vergusselement gebildet ist. Vorzugs weise dient das zweite Ausgleichselement einem Ausgleich der Auswirkungen einer Volumenvariation auf die Funktionsfähigkeit der Baugruppe, insbesondere auf die elektrische Isolation zwischen einem Terminal und einem Deckelblech. Durch das erste Ausgleichselement und/oder das zweite Ausgleichselement sind vorzugsweise die funktionalen Auswirkungen von Volumenschwankungen im Bereich von ±5 % eines Volumens des ersten Vergusselements und/oder des zweiten Vergusselements ausgleichbar.
Volumenschwankungen des ersten Vergusselements und/oder des zweiten Vergusselements resultieren insbesondere aus Schwankungen eines Volumens des ersten Harzmaterials und/oder des zweiten Harzmaterials.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Ausgleichs element ein erstes Abstandhalterelement und/oder dass das zweite Aus gleichselement ein zweites Abstandhalterelement bildet. Das erste Abstand halterelement dient vorzugsweise als Abstandhalter zwischen dem Abdeck element und dem ersten Zellterminal. Das zweite Abstandhalterelement dient vorzugsweise als Abstandhalter zwischen dem Abdeckelement und dem zweiten Zellterminal.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement und/oder das zweite Ausgleichselement einer elektrischen Isolation des Abdeckelements und/oder das ersten Zellterminals und/oder des zweiten Zellterminals dienen.
Günstig kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement ein Einlegeteil ist. Insbesondere ist das erste Ausgleichselement separat hergestellt und/oder separat handhabbar.
Vorzugsweise ist das zweite Ausgleichselement ein Einlegeteil. Insbesondere ist das zweite Ausgleichselement separat hergestellt und/oder separat hand habbar.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement mindestens eine erste Vertiefung aufweist, in welcher das erste Vergusselement teilweise oder vollständig aufgenommen ist. Die mindestens eine erste Vertiefung ist bei spielsweise taschenförmig. Ergänzend oder alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn das zweite Aus gleichselement mindestens eine zweite Vertiefung aufweist, in welcher das zweite Vergusselement teilweise oder vollständig aufgenommen ist. Die mindestens eine zweite Vertiefung ist beispielsweise taschenförmig.
Günstig kann es sein, wenn die mindestens eine erste Vertiefung an einer dem Abdeckelement zugewandten Seite ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine erste Vertiefung an einer dem Abdeckelement abgewandten Seite angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die mindestens eine zweite Vertiefung an einer dem Abdeck element abgewandten Seite angeordnet. Alternativ oder ergänzend kann vor gesehen sein, dass die mindestens eine zweite Vertiefung an einer dem Abdeckelement zugewandten Seite angeordnet ist.
Beispielsweise weist das erste Ausgleichselement zwei, beispielsweise taschen förmige, erste Vertiefungen auf. Die zwei ersten Vertiefungen sind beispiels weise in einem senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Abdeckele ments genommenen Querschnitt beidseitig eines ersten Ausgleichsabschnitts angeordnet.
Zusätzlich können weitere erste Vertiefungen und/oder weitere zweite Ver tiefungen vorgesehen sein.
Durch eine beidseitige Anordnung erster Vertiefungen kann eine Kontaktfläche zwischen dem ersten Ausgleichselement und dem ersten Vergusselement maximiert werden. Insbesondere kann durch die beidseitige Anordnung der ersten Vertiefungen eine Verklebung des ersten Zellterminals und des Abdeckelements ausgebildet werden.
Vorzugsweise weist das zweite Ausgleichselement zwei, beispielsweise taschenförmige, zweite Vertiefungen auf. Die zwei zweiten Vertiefungen sind beispielsweise in einem senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Abdeckelements genommenen Querschnitt beidseitig eines zweiten Aus gleichsabschnitts angeordnet.
Durch eine beidseitige Anordnung zweiter Vertiefungen kann eine Kontakt fläche zwischen dem zweiten Ausgleichselement und dem zweiten Verguss element maximiert werden. Insbesondere kann durch die beidseitige Anord nung der zweiten Vertiefungen eine Verklebung des zweiten Zellterminals und des Abdeckelements ausgebildet werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement einen ersten Rand bereich aufweist, welcher das erste Vergusselement umgibt. Der erste Rand bereich ist vorzugsweise umlaufend ausgebildet. Beispielsweise umgibt der erste Randbereich das erste Vergusselement radial bezüglich einer Mittelachse des ersten Verbindungsbereichs.
Günstig kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement einen ersten Aus gleichsabschnitt aufweist, welcher sich von dem ersten Randbereich zum ersten Verbindungsleiter hin erstreckt. Beispielsweise erstreckt sich der erste Ausgleichsabschnitt vom ersten Randbereich weg radial nach innen und/oder in ein von dem ersten Randbereich umgebenes Volumen hinein.
Vorzugsweise bilden der erste Randbereich und der erste Ausgleichsabschnitt mindestens eine erste Vertiefung.
Günstig kann es sein, wenn das zweite Ausgleichselement einen zweiten Rand bereich aufweist, welcher das zweite Vergusselement umgibt. Insbesondere ist der zweite Randbereich umlaufend um das Vergusselement ausgebildet. Bei spielsweise umgibt der zweite Randbereich das zweite Vergusselement radial bezüglich einer Mittelachse des zweiten Verbindungsbereichs.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das zweite Ausgleichselement einen zweiten Ausgleichsabschnitt aufweist, welcher sich von dem zweiten Randbereich zum zweiten Verbindungsleiter hin erstreckt. Der zweite Ausgleichsabschnitt ragt vorzugsweise von dem zweiten Randbereich weg radial nach innen und/oder in ein von dem zweiten Randbereich umgebenes Volumen hinein.
Der zweite Randbereich und der zweite Ausgleichsabschnitt bilden vorzugs weise mindestens eine zweite Vertiefung.
Insbesondere zu einer Erhöhung der Stabilität des ersten Ausgleichselements kann vorgesehen sein, dass das erste Ausgleichselement beidseitig des ersten Ausgleichsabschnitt Vertiefungen zur Aufnahme des ersten Harzmaterials auf weist.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Ausgleichsabschnitt einen oder mehrere weiter vertiefte Bereiche aufweist. Der eine oder die mehreren weiter vertieften Bereiche sind vorzugsweise an einer dem Abdeckelement zuge wandten Seite und/oder einer dem Abdeckelement abgewandten Seite des ersten Ausgleichselements angeordnet.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der zweite Ausgleichs abschnitt einen oder mehrere weiter vertiefte Bereiche aufweist. Der eine oder die mehreren weiter vertieften Bereiche sind vorzugsweise an einer dem Abdeckelement zugewandten Seite und/oder einer dem Abdeckelement abgewandten Seite des zweiten Ausgleichselements angeordnet.
Insbesondere zu einer Erhöhung der Stabilität des zweiten Ausgleichselements kann vorgesehen sein, dass das zweite Ausgleichselement beidseitig des zweiten Ausgleichsabschnitt Vertiefungen zur Aufnahme des zweiten Harz materials aufweist.
Vorzugsweise weist der erste Randbereich des ersten Ausgleichselements eine oder mehrere erste Entgasungsöffnungen auf, wobei vorzugsweise der erste Randbereich im Bereich der einen oder der mehreren ersten Entgasungs öffnungen eine verringerte Dicke aufweist. Die Dicke des ersten Randbereichs entspricht im Bereich der einen oder der mehreren ersten Entgasungsöffnungen vorzugsweise einer durchschnittlichen Dicke des ersten Ausgleichsabschnitts.
Durch die eine oder die mehreren ersten Entgasungsöffnungen ist vorzugs weise eine Fluidverbindung von dem ersten Verbindungsbereich zu einer Umgebung der elektrochemischen Zelle ausgebildet.
Günstig kann es sein, wenn der zweite Randbereich des zweiten Ausgleichs elements eine oder mehrere zweite Entgasungsöffnungen aufweist, wobei vorzugsweise der zweite Randbereich im Bereich der einen oder der mehreren zweiten Entgasungsöffnungen eine verringerte Dicke aufweist.
Die Dicke des zweiten Randbereichs entspricht im Bereich der einen oder der mehreren zweiten Entgasungsöffnungen vorzugsweise einer durchschnittlichen Dicke des zweiten Ausgleichsabschnitts.
Durch die eine oder die mehreren zweiten Entgasungsöffnungen ist vorzugs weise eine Fluidverbindung von dem zweiten Verbindungsbereich zu der Umgebung der elektrochemischen Zelle ausgebildet.
Beispielsweise kann durch die eine oder die mehreren ersten Entgasungs öffnungen und/oder durch die einen oder die mehreren zweiten Entgasungs öffnungen Luft bei einem Einfüllvorgang eines Vergussmaterials in den jewei ligen Verbindungsbereich entweichen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements genommene durchschnittliche Dicke des ersten Randbereichs ungefähr 20 % oder mehr, insbesondere ungefähr 50 % oder mehr, größer ist als eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements genommene durchschnittliche Dicke des ersten Ausgleichsabschnitts. Die durchschnittliche Dicke ist vorzugsweise eine durchschnittliche Material stärke des jeweiligen Elements.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Abdeckelements genommene durchschnittliche Dicke des zweiten Randbereichs ungefähr 20 % oder mehr, insbesondere ungefähr 50 % oder mehr, größer ist als eine senkrecht zur Haupt erstreckungsebene des Abdeckelements genommene durchschnittliche Dicke des zweiten Ausgleichsabschnitts.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der erste Ausgleichsabschnitt sich in einem parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Abdeckelements genommenen Querschnitt über ungefähr 25 % oder mehr, insbesondere über ungefähr 30 % oder mehr, eines von dem ersten Randbereich umgebenen Bereichs des ersten Verbindungsbereichs erstreckt.
Günstig kann es sein, wenn der zweite Ausgleichsabschnitt sich in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements genommenen Quer schnitt über ungefähr 25 % oder mehr, insbesondere über ungefähr 30 % oder mehr, eines von dem zweiten Randbereich umgebenen Bereichs des zweiten Verbindungsbereichs erstreckt.
Das erste Ausgleichselement umfasst vorzugsweise ein erstes Polymermaterial oder ist daraus gebildet.
Das zweite Ausgleichselement umfasst vorzugsweise ein zweites Polymer material oder ist daraus gebildet.
Das erste Polymermaterial ist vorzugsweise ein thermoplastisches Polymer material, ein duroplastisches Polymermaterial, ein elastomeres Polymer material oder eine Mischung aus den genannten Materialien. Als zweites Polymermaterial ist vorzugsweise ein thermoplastisches Polymer material, ein duroplastisches Polymermaterial, ein elastomeres Polymermate rial oder Mischungen der genannten Materialien geeignet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen das erste Ausgleichs element und/oder das zweite Ausgleichselement ein thermoplastisches Poly mermaterial oder sind im Wesentlichen daraus gebildet.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste Polymer material ein Polypropylen-Material, ein Polybutylenterephthalat-Material und/oder ein Epoxidharz-Material.
Ergänzend oder alternativ umfasst das zweite Polymermaterial vorzugsweise ein Polypropylen-Material, ein Polybutylenterephthalat-Material und/oder ein Epoxidharz-Material.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste Polymermaterial einen oder mehrere elektrisch leitfähige Füllstoffe umfasst.
Ergänzend oder alternativ umfasst vorzugsweise das zweite Polymermaterial einen oder mehrere elektrisch leitfähige Füllstoffe.
Der eine oder die mehreren elektrisch leitfähigen Füllstoffe sind vorzugsweise ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: ai) ein oder mehrere Kohlenstoff-basierte Materialien, insbesondere
Leitruß, Graphit, Graphen, Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstofffasern und/oder Kohlenstoffnanozwiebeln;
92) ein oder mehrere metallische Pulver, insbesondere aus Aluminium, Kupfer, Titan, Eisen und/oder Silber und/oder Legierungen daraus; a3) ein oder mehrere elektrisch leitfähige keramische Materialien, insbe sondere Nitride oder Carbide und/oder Mischungen daraus; und BL) ein oder mehrere elektrisch leitfähige Polymermaterialien, insbe sondere Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT) : Poly(styrolsulfonat) (PSS), dotiertes Polyacetylen, dotiertes Polypyrrol, dotiertes Polyanilin, dotiertes Poly(p-phenylen), dotiertes Polythiophen und/oder Mischungen daraus.
Vorzugsweise sind das erste Polymermaterial und das zweite Polymermaterial voneinander verschiedene Polymermaterialien. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Polymermaterial identische Polymer materialien sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erste Polymer material, welches vorzugsweise das positive Zellterminal mit dem Abdeck element verbindet, einen oder mehrere elektrisch leitfähige Füllstoffe.
"Elektrisch leitfähig" bedeutet vorzugsweise, dass hierdurch beschriebene Materialien bei 25 °C eine Leitfähigkeit von ungefähr 108 S/m oder mehr auf weisen.
Vorzugsweise bildet das erste Ausgleichselement ein Widerstandselement.
Insbesondere bildet das erste Ausgleichselement einen Ohmschen Widerstand zwischen dem ersten Zellterminal und dem Gehäuse, welcher vorzugsweise mindestens 1-101 W beträgt und/oder vorzugsweise höchstens 1-107 W beträgt. So kann ein maximaler Stromfluss begrenzt werden, beispielsweise bei einem Kurzschluss und/oder durch metallische Verschmutzungen.
Das Material des ersten Ausgleichselements weist vorzugsweise eine spezi fische elektrische Leitfähigkeit auf, die vorzugsweise mindestens 103 S/m, besonders bevorzugt mehr als 102 S/m, beträgt und/oder vorzugsweise höchstens 103 S/m, besonders bevorzugt weniger als 101 S/m, beträgt. Beispielsweise beträgt die spezifische Leitfähigkeit des Materials des ersten Ausgleichselements ungefähr 5 S/m, insbesondere mit einer Abweichung von maximal 50%, vorzugsweise maximal 20%. Durch die Ausbildung des ersten Ausgleichselement als Widerstandselement kann eine Korrosion des Gehäuses reduziert oder vermieden werden.
Vorzugsweise ist durch die Verwendung eines oder mehrerer elektrisch leit fähiger Füllstoffe in dem ersten Polymermaterial die Verwendung eines oder mehrerer elektrisch leitfähiger Füllstoffe in dem dritten Polymermaterial ent behrlich.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das zweite Polymermaterial einen oder mehrere elektrisch isolierende Füllstoffe umfasst.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Polymer material einen oder mehrere elektrisch isolierende Füllstoffe umfasst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zweite Polymer material, welches vorzugsweise das negative Zellterminal mit dem Abdeck element verbindet, einen oder mehrere elektrisch isolierende Füllstoffe.
Der eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Füllstoffe sind vorzugsweise ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: Silizium dioxid, Metalloxide, insbesondere Übergangsmetalloxide, beispielsweise Titan dioxid, Kreide, ein oder mehrere Silikate, Metallnitride.
"Elektrisch isolierend" bedeutet vorzugsweise, dass hierdurch beschriebene Materialien oder Elemente bei 25 °C eine Leitfähigkeit von weniger als unge fähr 108 S/m aufweisen.
Durch die Verwendung eines oder mehrerer elektrisch isolierender Füllstoffe in dem ersten Polymermaterial und/oder dem ersten Polymermaterial kann vor zugsweise ein Volumenschwund des jeweiligen Polymermaterials, beispiels weise nach einem Spritzgussverfahren, reduziert werden. Insbesondere kann durch die Verwendung eines oder mehrerer elektrisch isolierender Füllstoffe Polymermaterial gespart werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der erste Ausgleichsabschnitt ein nachbearbei teter Bereich ist, beispielsweise ein durch nachträgliche Prägung erzeugter Bereich.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der zweite Ausgleichs abschnitt ein nachbearbeiteter Bereich ist, beispielsweise ein durch nachträg liche Prägung erzeugter Bereich.
Günstig kann es sein, wenn der erste Randbereich des ersten Ausgleichsele ments ein thixotropes Material umfasst oder daraus gebildet ist.
Vorzugsweise umfasst der zweite Randbereich des zweiten Ausgleichselements ein thixotropes Material oder ist daraus gebildet.
Günstig kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement, beispielsweise der erste Ausgleichsabschnitt, eine Beschichtung an dem Abdeckelement und/oder eine Beschichtung an dem ersten Zellterminal der elektrochemischen Zelle umfasst oder daraus gebildet ist.
Die Beschichtung(en) des ersten Ausgleichselements sind vorzugsweise erste Beschichtung(en).
Vorteilhaft kann es sein, wenn das zweite Ausgleichselement, beispielsweise der zweite Ausgleichsabschnitt, eine Beschichtung an dem Abdeckelement und/oder eine Beschichtung an dem zweiten Zellterminal der elektro chemischen Zelle umfasst oder daraus gebildet ist.
Die Beschichtung(en) des zweiten Ausgleichselements sind vorzugsweise zweite Beschichtung(en). Vorzugsweise umfasst das erste Ausgleichselement eine Folie, beispielsweise eine selbstklebende Folie, oder ist daraus gebildet. Insbesondere ist der erste Ausgleichsabschnitt durch eine Klebefolie gebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass das zweite Ausgleichselement eine Folie, bei spielsweise eine selbstklebende Folie, umfasst oder daraus gebildet ist. Insbe sondere ist der zweite Ausgleichsabschnitt durch eine Klebefolie gebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste Ausgleichselement und/oder das zweite Ausgleichselement ein Haftvermittlerelement umfassen oder davon gebildet sind.
Das Haftvermittlerelement umfasst vorzugsweise ein Haftvermittlermaterial oder ist daraus gebildet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die elektrochemische Zelle ein Isolierelement umfasst, welches insbesondere einer Isolierung des Innenraums und/oder einer stabileren Festlegung des ersten Verbindungsleiters und des zweiten Verbindungsleiters dient.
Das Isolierelement ist vorzugsweise zumindest näherungsweise plattenförmig ausgebildet und/oder auf einer dem Innenraum zugewandten Innenseite des Abdeckelements, insbesondere stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig an dem Abdeckelement festgelegt.
Das Isolierelement umfasst vorzugsweise ein fünftes Polymermaterial oder ist aus dem fünften Polymermaterial gebildet.
Das fünfte Polymermaterial ist vorzugsweise ein thermoplastisches Polymer material, beispielsweise ein spritzgießbares und/oder elektrolytbeständiges thermoplastisches Polymermaterial.
Vorzugsweise ist das Isolierelement ein Spritzgusselement. Es kann vorgesehen sein, dass das Isolierelement separat hergestellt wird, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren, und anschließend mit dem Abdeckelement verbunden wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Isolierelement an das Abdeck element angespritzt wird.
Beispielsweise ist es denkbar, dass das Isolierelement zweiteilig ausgebildet ist und zwei identisch ausgebildete Isolierelementteile aufweist.
Ein erstes Isolierelementteil dient vorzugsweise einer Isolierung und/oder Abschirmung eines dem ersten Verbindungsleiter zugewandten Seite des Abdeckelements.
Ein zweites Isolierelementteil dient vorzugsweise einer Isolierung und/oder Abschirmung eines dem zweiten Verbindungsleiter zugewandten Seite des Abdeckelements.
Die Isolierelementteile weisen vorzugsweise an einer einer Schmalseite der elektrochemischen Zelle zugewandten Seite jeweils eine Harzmaterialeinfüllöff nung auf.
Die Harzmaterialeinfüllöffnungen dienen vorzugsweise einer Einfüllung des ersten Harzmaterials in den ersten Verbindungsbereich und/oder einer Ein füllung des zweiten Harzmaterials in den zweiten Verbindungsbereich.
Es kann vorgesehen sein, dass die Isolierelementteile jeweils eine Elektro lytöffnung aufweisen. Die Elektrolytöffnungen dienen vorzugsweise einer Befüllung und/oder Entleerung des Innenraums mit Elektrolyten.
Vorzugsweise weist das Isolierelement im Bereich einer Sollbruchstelle im Abdeckelement, insbesondere regelmäßig angeordnete, Ausnehmungen auf. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise kreisförmig ausgebildet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Isolierelement jeweils eine Vertiefung um den Verbindungsbereich aufweist, im Bereich derer das Isolierelement eine verminderte Dicke aufweist. Die Vertiefungen dienen vorzugsweise einer Auf nahme von Harzmaterial und/oder begrenzen ein von dem jeweiligen Verbin dungsbereich gebildetes Volumen zu dem Innenraum der elektrochemischen Zelle hin.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, beispielsweise zur Herstellung einer erfindungs gemäßen elektrochemischen Zelle.
Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Abdeckelements, welches eine erste Öffnung und/oder eine zweite Öffnung umfasst.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ein Positionieren eines ersten Verbin dungsleiters, welcher insbesondere mit einem ersten Zellterminal verbunden oder verbindbar ist, in der ersten Öffnung.
Insbesondere wird ein Ausgleichselement in einem ersten Verbindungsbereich zwischen der ersten Öffnung und dem ersten Verbindungsleiter und/oder dem ersten Zellterminal erzeugt und/oder positioniert und ein erstes Harzmaterial in den ersten Verbindungsbereich in einem Gießverfahren eingefüllt.
Insbesondere nach einem Einfüllen des ersten Harzmaterials in den ersten Verbindungsbereich wird das erste Harzmaterial vorzugsweise getrocknet und/oder ausgehärtet unter Bildung eines ersten Vergusselements.
Vorzugsweise wird ein zweiter Verbindungsleiter, welcher insbesondere mit einem zweiten Zellterminal verbunden oder verbindbar ist, in der zweiten Öff nung des Abdeckelements positioniert. Vorzugsweise wird ein zweites Ausgleichselement in einem zweiten Verbin dungsbereich zwischen der zweiten Öffnung und dem zweiten Verbindungs leiter und/oder dem zweiten Zellterminal erzeugt und/oder positioniert und ein zweites Harzmaterial wird in den zweiten Verbindungsbereich in einem Gieß verfahren eingefüllt.
Insbesondere nach einem Einfüllen des zweiten Harzmaterials in den zweiten Verbindungsbereich wird das zweite Harzmaterial getrocknet und/oder ausge härtet unter Bildung eines zweiten Vergusselements.
Ein oder mehrere Merkmale und/oder ein oder mehrere Vorteile der erfin dungsgemäßen elektrochemischen Zelle gelten vorzugsweise für das erfin dungsgemäße Verfahren gleichermaßen.
Vorzugsweise wird das erste Harzmaterial durch eine im Abdeckelement ange ordnete erste Harzmaterialeinfüllöffnung in den ersten Verbindungsbereich eingegossen und/oder eingefüllt.
Insbesondere wird zunächst ein dem Bereich zwischen einem Isolierelement und dem Abdeckelement gebildetes Volumen und einschließend ein den ersten Verbindungsleiter umgebender Bereich mit dem ersten Harzmaterial gefüllt. Insbesondere zum Schluss läuft das erste Harzmaterial in eine zwischen dem ersten Ausgleichselement und dem ersten Zellterminal gebildete Kavität hin ein.
Das zweite Harzmaterial wird vorzugsweise durch eine im Abdeckelement angeordnete zweite Harzmaterialeinfüllöffnung in den zweiten Verbindungs bereich eingegossen und/oder eingefüllt.
Insbesondere wird zunächst ein dem Bereich zwischen einem Isolierelement und dem Abdeckelement gebildetes Volumen und einschließend ein den zweiten Verbindungsleiter umgebender Bereich mit dem zweiten Harzmaterial gefüllt. Insbesondere zum Schluss läuft das zweite Harzmaterial in eine zwischen dem zweiten Ausgleichselement und dem zweiten Zellterminal gebil dete Kavität hinein.
Durch das erste Ausgleichselement und/oder das zweite Ausgleichselement können insbesondere Spannungsdurchschläge über Luft aufgrund einer nicht vollständigen Füllung des jeweiligen Verbindungsbereichs durch das erste Harzmaterial und/oder das zweite Harzmaterial vermieden werden.
Ergänzend oder alternativ können durch das erste Ausgleichselement und/oder das zweite Ausgleichselement Kontaminationen aufgrund eines Auslaufens des ersten Harzmaterials und/oder des zweiten Harzmaterials über den jeweiligen Verbindungsbereich hinaus vermieden werden. Insbesondere Kontaminationen am Abdeckelement können zu Komplikationen in einem Festlegungsverfahren des Abdeckelements an einem weiteren Gehäusebauteil, beispielsweise einem Schweißverfahren, führen.
Während einer Einfüllung des ersten Harzmaterials und/oder einer Einfüllung des zweiten Harzmaterials in den jeweiligen Verbindungsbereich beträgt eine Viskosität des ersten Harzmaterials und/oder des zweiten Harzmaterials vor zugsweise 103 mPa-s oder mehr und/oder 105 mPa-s oder weniger.
Günstig kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement in einem Druck prozess, beispielsweise durch eine Siebdruckvorrichtung oder eine Dispenser vorrichtung, auf das Abdeckelement aufgebracht wird. Insbesondere erfolgt anschließend eine Erhöhung eines ersten Randbereich oder eine Prägung des ersten Ausgleichsabschnitts des zweiten Ausgleichselements.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das zweite Ausgleichselement in einem Druck prozess, beispielsweise durch eine Siebdruckvorrichtung oder eine Dispenser vorrichtung, auf das Abdeckelement aufgebracht wird und wenn anschließend eine Erhöhung eines zweiten Randbereichs oder eine Prägung eines zweiten Ausgleichsabschnitt des zweiten Ausgleichselements erfolgt. Es kann vorgesehen sein, dass das erste Ausgleichselement und/oder das zweite Ausgleichselement vollständig oder teilweise in einem 3-D-Druckver- fahren erzeugt werden.
Beispielsweise werden eines oder mehrere der folgenden Elemente in einem 3- D-Druckverfahren auf das Abdeckelement und/oder das erste Zellterminal und/der das zweite Zellterminal aufgedruckt: der erste Randbereich des ersten Ausgleichselements; und/oder der zweite Randbereich des zweiten Ausgleichselements; und/oder der erste Ausgleichsabschnitt des ersten Ausgleichselements; und/oder der zweite Ausgleichsabschnitt des zweiten Ausgleichselements.
Vorzugsweise wird das erste Harzmaterial in einem fließfähigen Zustand von einer Seite des Abdeckelements, welche in einem montierten Zustand der elektrochemischen Zelle einem Innenraum der elektrochemischen Zelle zuge wandt ist, in den ersten Verbindungsbereich eingefüllt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das zweite Harzmaterial in einem fließfähigen Zustand von einer Seite des Abdeckelements, welche in einem montierten Zustand der elektrochemischen Zelle einem Innenraum der elektrochemischen Zelle zugewandt ist, in den zweiten Verbindungsbereich eingefüllt wird.
Beispielsweise ist denkbar, dass das erste Ausgleichselement und/oder das zweite Ausgleichselement vollständig oder teilweise auf das Abdeckelement aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt, werden.
Vorzugsweise werden das erste Ausgleichselement und/oder das zweite Aus gleichselement durch Drucken, beispielsweise in einem Siebdruckprozess oder in einem Dosierprozess, auf das Abdeckelement aufgebracht. Insbesondere wird eine fließfähige Masse auf das Abdeckelement aufgedruckt und/oder aufgetragen, welche anschließend und/oder währenddessen ausge härtet wird.
In einem Dosierprozess werden vorzugsweise das erste Polymermaterial und/oder das zweite Polymermaterial in Form einer pastösen Masse mittels einer Verdrängerpumpe oder einem Extruder an einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle im montierten Zustand abgewandten Seite auf das Abdeckelement aufgetragen.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Randbereich und/oder der zweite Randbereich von einer Dichtraupe gebildet sind.
Beispielsweise werden der erste Randbereich und der erste Ausgleichsab schnitt in einem Verfahrensschritt gleichzeitig aufgebracht, beispielsweise in einem einzigen Dispenserschritt.
Ergänzend oder alternativ werden vorzugsweise der zweite Randbereich und der zweite Ausgleichsabschnitt in einem Verfahrensschritt gleichzeitig aufge bracht, beispielsweise in einem einzigen Dispenserschritt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das erste Polymermaterial und/oder das zweite Polymermaterial auf das Abdeckelement derart aufge bracht, beispielsweise aufgedruckt, dass ein Körper gebildet ist, welcher eine homogene Höhe (ein Niveau) aufweist. Anschließend kann beispielsweise eine Vorhärtung des ersten Polymermaterials und/oder des zweiten Polymermate rials durchgeführt werden.
Nach der Vorhärtung wird vorzugsweise ein zentraler Bereich des Körpers geprägt, so dass der erste Randbereich und der erste Ausgleichsabschnitt und/oder der zweite Randbereich und der zweite Ausgleichsabschnitt gebildet werden. Ergänzend oder alternativ zu einer nachträglichen Prägung kann vorgesehen sein, dass ein den ersten Randbereich bildender Bereich und/oder ein den zweiten Randbereich bildender Bereich nachträglich erhöht wird. Die nachträg liche Erhöhung kann vor oder nach einer Aushärtung des aufgebrachten Mate rials erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zunächst der erste Rand bereich und/oder der zweite Randbereich auf das Abdeckelement aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt. Vor oder nach einer Aushärtung des ersten Rand bereichs und/oder des zweiten Randbereichs werden vorzugsweise der erste Ausgleichsabschnitt und/oder der zweite Ausgleichsabschnitt auf das Abdeckelement aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt. Das Aufbringen erfolgt vorzugsweise durch ein Dispenserverfahren.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass zunächst der erste Ausgleichsabschnitt und/oder der zweite Ausgleichsabschnitt auf das Abdeckelement aufgebracht werden, beispielsweise durch Drucken. Anschließend wird vor oder nach einer Aushärtung des ersten Ausgleichsabschnitts der erste Randbereich aufge bracht, beispielsweise durch Drucken. Insbesondere wird vor oder nach einer Aushärtung des zweiten Ausgleichsabschnitts der zweite Randbereich aufge bracht, beispielsweise durch Drucken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zunächst der erste Randbereich und/oder der zweite Randbereich auf das Abdeckele ment aufgebracht werden, beispielsweise durch Drucken. Günstig kann es sein, wenn als Material für den ersten Randbereich und/oder den zweiten Randbereich ein Material verwendet wird, welches ein thixotropes Material umfasst oder daraus gebildet ist.
"thixotrop" bezeichnet die Eigenschaft eines Nicht-Newtonschen Fluids, bei einer konstanten Scherung über die Zeit die Viskosität abzubauen. Nach Aus- Setzung der Scherbeanspruchung wird die Ausgangsviskosität wiederaufge baut. Vereinfacht bedeutet dies, dass eine thixotrope Flüssigkeit umso dünn flüssiger wird, je länger sie gerührt wird.
Nach dem Aufbringen des ersten Randbereichs und/oder des zweiten Rand bereichs wird vorzugsweise erstes Polymermaterial und/oder zweites Polymer material in einen von dem ersten Randbereich und/oder von dem zweiten Randbereich umgebenen Bereich gegeben.
Ein Volumen des ersten Polymermaterials und/oder des zweiten Polymermate rials wird vorzugsweise derart gewählt, dass bei einer Verflüssigung und/oder einem Verlaufen ein Kontakt zu dem ersten Randbereich und/oder dem zweiten Randbereich erzeugt wird. Das erste Polymermaterial und/oder das zweite Polymermaterial werden vorzugsweise derart gewählt, dass das erste Polymermaterial und/oder das zweite Polymermaterial zumindest zu Aus härtungsbedingungen für den jeweiligen Randbereich fließfähig ist. So kann die Verflüssigung und/oder das Verlaufen des jeweiligen Materials während der Aushärtung des jeweiligen Randbereichs erfolgen.
Das erste Polymermaterial bildet vorzugsweise den ersten Ausgleichsabschnitt. Insbesondere bildet das zweite Polymermaterial den zweiten Ausgleichs abschnitt.
Günstig kann es sein, wenn das erste Polymermaterial und/oder das zweite Polymermaterial ein Bindematerial umfassen, welches einem Bindematerial in dem Material des ersten Randbereichs und/oder des zweiten Randbereichs entspricht. So kann ein Kapillareffekt, welcher ein Verlaufen des ersten Poly mermaterials und/oder des zweiten Polymermaterials verhindert, minimiert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Ausgleichsabschnitt und/oder der zweite Ausgleichsabschnitt durch eine Beschichtung an und/oder auf dem Abdeckelement gebildet sind. Der erste Randbereich und/oder der zweite Randbereich werden anschließend vorzugsweise in einem Druckprozess auf das Abdeckelement aufgebracht. Alternativ kann auch ein vorgefertigter erster Randbereich und/oder ein vorgefertigter zweiter Randbereich verwendet werden, beispielsweise in Form von Einlegeteilen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der erste Ausgleichsabschnitt durch eine Beschichtung an und/oder auf dem ersten Zell terminal gebildet ist und/oder wird. In Ausführungsformen, in welchen das erste Zellterminal die Kathode bildet, kann es günstig sein, wenn die Beschich tung einen oder mehrere elektrisch leitfähige Füllstoffe umfasst. Ergänzend oder alternativ kann der zweite Ausgleichsabschnitt durch eine Beschichtung an und/oder auf dem zweiten Zellterminal gebildet sein.
Der erste Randbereich und/oder der zweite Randbereich werden anschließend vorzugsweise in einem Druckprozess auf das jeweilige Zellterminal aufge bracht. Alternativ kann auch ein vorgefertigter erster Randbereich und/oder ein vorgefertigter zweiter Randbereich verwendet werden, beispielsweise in Form von Einlegeteilen.
Ergänzend oder alternativ zu einer Beschichtung kann auch eine Folie, bei spielsweise eine selbstklebende Folie, auf das erste Zellterminal, das zweite Zellterminal und/oder das Abdeckelement aufgeklebt werden. Anschließend werden vorzugsweise ein erster Randbereich und/oder ein zweiter Randbereich erzeugt, beispielsweise durch Drucken oder durch Befestigen eines ersten Ein- legeteils und/oder eines zweiten Einlegeteils.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegen stand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Abdeckelement einer ersten Ausführungsform einer elektrochemischen Zelle, bei welcher ein erstes Ausgleichselement zwischen einem ersten Zellterminal und dem Abdeckelement angeordnet ist und bei welcher ein zweites Ausgleichselement zwischen einem zweiten Zellterminal und dem Abdeckelement angeordnet ist;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Teils der elektro chemischen Zelle aus Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Ansicht von unten auf einen Teil der elektro chemischen Zelle aus den Fig. 1 und 2, wobei ein zweiteiliges Isolierelement der elektrochemischen Zelle zu sehen ist, welches eine Isolierung des Abdeckelements gegenüber einem Elektrolyten bildet;
Fig. 4 einen Ausschnitt einer schematischen Schnittdarstellung längs einer in Fig. 1 mit IV bezeichneten Ebene;
Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein Ausgleichselement der elektrochemischen Zelle aus den Fig. 1 bis 4;
Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf das Ausgleichselement aus
Fig. 5 während eines Einfüllvorgangs eines Harzmaterials, welches in ausgehärtetem und/oder getrocknetem Zustand ein Vergusselement bildet;
Fig. 7 eine schematische perspektivische Darstellung eines Zelltermi nals und eines Ausgleichselements der elektrochemischen Zelle aus den Fig. 1 bis 4;
Fig. 8 eine schematische perspektivische Darstellung auf ein Aus gleichselement der elektrochemischen Zelle aus den Fig. 1 bis 4 von einer einem Innenraum der elektrochemischen Zelle abgewandten Seite;
Fig. 9 eine schematische perspektivische Darstellung auf ein Aus gleichselement der elektrochemischen Zelle aus den Fig. 1 bis 4 von einer einem Innenraum der elektrochemischen Zelle zugewandten Seite;
Fig. 10 eine schematische perspektivische Darstellung eines Zelltermi nals und eines Ausgleichselements einer weiteren Ausführungs form einer elektrochemischen Zelle, bei welcher das Aus gleichselement keine Entgasungsöffnung aufweist;
Fig. 11 eine schematische perspektivische Darstellung des Ausgleichs elements aus Fig. 10 von einer dem Innenraum der elektro chemischen Zelle abgewandten Seite;
Fig. 12 eine schematische perspektivische Darstellung des Ausgleichs elements aus den Fig. 10 und 11 von einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle zugewandten Seite;
Fig. 13 eine schematische perspektivische Darstellung eines Zelltermi nals und eines Ausgleichselements einer weiteren Ausführungs form einer elektrochemischen Zelle, bei welcher das Aus gleichselement eine Entgasungsöffnung aufweist, welche voll ständig durch einen Randbereich des Ausgleichselements hin durch verläuft;
Fig. 14 eine schematische perspektivische Darstellung des Ausgleichs elements aus Fig. 13 von einer dem Innenraum der elektro chemischen Zelle abgewandten Seite; Fig. 15 eine schematische perspektivische Darstellung des Ausgleichs elements aus den Fig. 13 und 14 von einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle abgewandten Seite;
Fig. 16 eine schematische perspektivische Darstellung eines Zelltermi nals und eines Ausgleichselements einer weiteren Ausführungs form einer elektrochemischen Zelle, bei welcher das Aus gleichselement an einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle abgewandten Seite und an einer dem Innenraum zuge wandten Seite jeweils eine Vertiefung zur Aufnahme eines Harzmaterials aufweist;
Fig. 17 eine schematische perspektivische Darstellung des Ausgleichs elements aus Fig. 16 von einer dem Innenraum der elektro chemischen Zelle abgewandten Seite;
Fig. 18 eine schematische perspektivische Darstellung des Ausgleichs elements aus den Fig. 16 und 17 von einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle zugewandten Seite;
Fig. 19 eine schematische perspektivische Darstellung eines Zelltermi nals und eines Ausgleichselements einer weiteren Ausführungs form einer elektrochemischen Zelle, bei welcher das Aus gleichselement an einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle abgewandten Seite zwei Vertiefungen und an einer dem Innenraum zugewandten Seite eine einzige Vertiefung auf weist;
Fig. 20 eine schematische perspektivische Darstellung des Ausgleichs elements aus Fig. 19 von einer dem Innenraum der elektro chemischen Zelle abgewandten Seite; Fig. 21 eine schematische perspektivische Darstellung des Ausgleichs elements aus den Fig. 19 und 20 von einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle zugewandten Seite;
Fig. 22 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines
Verfahrens zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, bei welcher ein Harzmaterial auf das Abdeckelement aufgebracht wird, wobei anschließend ein Ausgleichsabschnitt in das Aus gleichselement geprägt wird;
Fig. 23 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, bei welcher ein Harzmaterial auf das Abdeckelement aufge bracht wird, wobei vor oder nach einer Aushärtung ein Rand bereich des Ausgleichselement durch Erhöhung des aufge brachten Materials erfolgt;
Fig. 24 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, bei welcher ein Randbereich des Ausgleichselements separat aufgebracht wird und vor oder nach einer Aushärtung ein Aus gleichsabschnitt auf das Abdeckelement aufgebracht, beispiels weise aufgedruckt, wird;
Fig. 25 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, bei welcher zunächst ein Harzmaterial flächig auf das Abdeck element aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt wird, wobei das Harzmaterial in einem ausgehärteten Zustand einen Aus gleichsabschnitt bildet, wobei nach einer Aushärtung des Aus gleichsabschnitts ein Randbereich um den Ausgleichsabschnitt herum und daran anschließend aufgebracht wird; und Fig. 26 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, bei welcher durch eine Verflüssigung eines Polymermaterials, welches den Ausgleichsabschnitt eine Kontaktierung des Randbereichs und des Ausgleichsabschnitts erfolgt.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In den Fig. 1 bis 9 ist eine erste Ausführungsform einer zeichnerisch nicht als Ganzes dargestellten elektrochemischen Zelle 100 sowie einzelne Bestandteile davon gezeigt.
Die elektrochemische Zelle 100 ist beispielsweise eine Batteriezelle und/oder eine Akkumulatorzelle.
Vorzugsweise ist die elektrochemische Zelle 100 eine Lithiumionenzelle.
Die elektrochemische Zelle 100 bildet vorzugsweise einen Bestandteil eines zeichnerisch nicht als Ganzes dargestellten elektrochemischen Systems 102, welches insbesondere mehrere elektrochemische Zellen 100 umfasst.
Das elektrochemische System 102 ist beispielsweise ein Akkumulatormodul und/oder ein Batteriemodul.
Beispielsweise wird die elektrochemische Zelle 100 in einem Fahrzeug ver wendet.
Die elektrochemische Zelle 100 umfasst vorzugsweise ein Gehäuse 104 zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) elektrochemischen Elements, beispiels weise in Form eines sogenannten Zellwickels. Das Gehäuse 104 umgibt einen (in Fig. 2 angedeuteten) Innenraum 108 der elektrochemischen Zelle 100 und umfasst vorliegend als ein erstes Gehäusebauteil ein Abdeckelement 110.
Das Abdeckelement 110 deckt vorzugsweise ein weiteres (nicht dargestelltes) Gehäusebauteil des Gehäuses 104 ab und/oder ist und/oder wird fluiddicht mit dem weiteren Gehäusebauteil verbunden.
Das weitere Gehäusebauteil 112 ist beispielsweise wannenförmig oder becher förmig ausgebildet. Es umgibt den Innenraum 108 der elektrochemischen Zelle 100 vorzugsweise fünfseitig.
Vorzugsweise ist das Gehäuse 104 der elektrochemischen Zelle 100 zumindest näherungsweise quaderförmig ausgebildet.
Beispielsweise ist die elektrochemische Zelle 100 eine prismatische Zelle.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Abdeckelement 110 plattenförmig ausgebil det ist, beispielsweise aus einem Blech. Insbesondere umfasst das Abdeckele ment 110 ein metallisches Material, beispielsweise Aluminium, oder ist aus dem metallischen Material gebildet. Beispielsweise ist das Abdeckelement 110 aus einem Metallblech, beispielsweise aus einem Aluminiumblech, gebildet.
Das Abdeckelement 110 ist und/oder wird vorzugsweise stoffschlüssig mit dem weiteren Gehäusebauteil des Gehäuses 104 verbunden, vorzugsweise mittels Schweißens, beispielsweise mittels Laserschweißens.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die elektrochemische Zelle 100 einen ersten Verbindungsleiter 114 und einen zweiten Verbindungsleiter 116 umfasst.
Der erste Verbindungsleiter 114 dient insbesondere einer elektrischen Verbin dung des elektrochemischen Elements mit einem ersten Zellterminal 118 der elektrochemischen Zelle 100. Der zweite Verbindungsleiter 116 dient vorzugsweise einer elektrischen Ver bindung des elektrochemischen Elements mit einem zweiten Zellterminal 122 der elektrochemischen Zelle 100.
Das zweite Zellterminal 122 umfasst vorzugsweise ein erstes metallisches Material, beispielsweise Aluminium, oder ist daraus gebildet.
Beispielsweise ist das erste Zellterminal 118 als Kathode ausgebildet.
Beispielsweise ist das zweite Zellterminal 122 als Anode ausgebildet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Zellterminal 118 eine Anode ist und dass das zweite Zellterminal 122 eine Kathode ist (nicht gezeigt).
Günstig kann es sein, wenn das erste Zellterminal 118 ebenfalls das erste metallische Material, beispielsweise Aluminium, umfasst oder daraus gebildet ist.
Die elektrische Verbindung des elektrochemischen Elements mit dem ersten Zellterminal 118 und/oder dem zweiten Zellterminal 122 ist insbesondere dadurch gegeben, dass der jeweilige Verbindungsleiter 114, 116 einerseits an dem elektrochemischen Element und andererseits an dem jeweiligen Zell terminal 118, 122 festgelegt ist.
Vorliegend sind der erste Verbindungsleiter 114 und/oder der zweite Verbin dungsleiter 116 an einer dem Abdeckelement 110 zugewandten Seite des elektrochemischen Elements 100, insbesondere von oben, an dem elektro chemischen Element festgelegt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das erste Zellterminal 118 und das zweite Zell terminal 122 jeweils eine Durchtrittsöffnung 119a, 119b aufweist. Die Durchtrittsöffnungen 119a, 119b sind beispielsweise durch den jeweiligen Verbindungsleiter 114, 116 verschlossen und/oder gefüllt.
Der erste Verbindungsleiter 114 ist vorzugsweise einteilig ausgebildet und/oder durchgehend aus demselben Material gebildet. Beispielsweise umfasst der erste Verbindungsleiter 114 das erste metallische Material, bei spielsweise Aluminium, oder ist daraus gebildet.
Der zweite Verbindungsleiter 116 ist vorliegend mehrteilig ausgebildet und umfasst mehrere Verbindungsleiterbauteile 120a, 120b (vgl. Fig. 4).
Durch/In die Durchtrittsöffnung 119b des zweiten Zellterminals 122 ist vor zugsweise ein erstes Verbindungsleiterbauteil 120a des zweiten Verbindungs leiters 116 hindurchgeführt und/oder hineingeführt.
Das erste Zellterminal 118 und das zweite Zellterminal 122 sind vorliegend identisch ausgestaltet.
Die Durchtrittsöffnungen 119a, 119b des ersten Zellterminals 118 und des zweiten Zellterminals 122 weisen insbesondere eine Form auf, welche zumin dest näherungsweise komplementär zu einem Querschnitt des jeweiligen Ver bindungsleiters 114, 116 ausgebildet ist.
Beispielsweise weisen das erste Zellterminal 118 und/oder das zweite Zell terminal 122 jeweils eine quaderförmige Ausnehmung auf.
Das zweite Zellterminal 122 ist vorzugsweise stoffschlüssig, beispielsweise mittels Schweißens, mit einem ersten Verbindungsleiterbauteil 120a des zweiten Verbindungsleiters 122 verbunden.
Das erste Verbindungsleiterbauteil 120a umfasst vorzugsweise dasselbe Mate rial wie das zweite Zellterminal 122 oder ist daraus gebildet. Vorteilhaft kann es sein, wenn das erste Verbindungsleiterbauteil 120a des ersten Verbindungsleiters 122 Aluminium umfasst oder daraus gebildet ist.
Der zweite Verbindungsleiter 122 umfasst vorzugsweise ein zweites Verbin dungsleiterbauteil 120b, welches insbesondere ein weiteres metallisches Mate rial umfasst oder daraus gebildet ist. Das weitere metallische Material unter scheidet sich insbesondere von dem ersten metallischen Material.
Beispielsweise umfasst das zweite Verbindungsleiterbauteil 120b des zweiten Verbindungsleiters 116 Kupfer oder ist daraus gebildet.
Günstig kann es sein, wenn das erste Verbindungsleiterbauteil 120a und das zweite Verbindungsleiterbauteil 120b des zweiten Verbindungsleiters 116 stoff schlüssig, beispielsweise mittels Laserschweißens und/oder Walzplattierens, miteinander verbunden sind.
Der erste Verbindungsleiter 114 und/oder der zweite Verbindungsleiter 116 weisen vorzugsweise in einem senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise eine L-Form auf.
Das Abdeckelement 110 umfasst vorzugsweise eine erste Öffnung, durch welche der erste Verbindungsleiter 114 hindurchgeführt ist.
Die erste Öffnung des Abdeckelements 110 ist beispielsweise zumindest eine Kathodenöffnung.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Öffnung des Abdeckelements 110 eine Anodenöffnung ist (nicht gezeigt). Vorteilhaft kann es sein, wenn der erste Verbindungsleiter 114 und das daran festgelegte erste Zellterminal 118 mittels eines ersten Vergusselements 128 in einem ersten Verbindungsbereich 130 festgelegt sind.
Beispielsweise ist ein im Bereich der ersten Öffnung zwischen dem Abdeckele ment 110 und dem ersten Verbindungsleiter 122 gebildeter Bereich ausgefüllt.
Das erste Vergusselement 128 ist vorzugsweise aus einem dritten Polymer material gebildet, welches ein erstes Harzmaterial umfasst oder daraus gebil det ist.
Vorzugsweise umfasst die elektrochemische Zelle 100 ein erstes Ausgleichs element 124, insbesondere ein Toleranzausgleichselement, welches beispiels weise einer Abdichtung des ersten Verbindungsbereichs 130 und/oder einem Ausgleich fertigungsbedingter Toleranzen eines Volumens des ersten Verguss elements 128 dient.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Ausgleichs element 124 ein erstes Abstandhalterelement bildet. Das erste Abstandhalter element dient vorzugsweise als Abstandhalter zwischen dem Abdeckelement 110 und dem ersten Zellterminal 118.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement 124 einer elektrischen Isolation des Abdeckelements 110 und/oder das ersten Zell terminals 118 dienen.
Vorzugsweise ist das erste Ausgleichselement 124 an einer dem Innenraum 108 der elektrochemischen Zelle 100 abgewandten Seite des Abdeckelements 110 angeordnet. Beispielsweise liegt das erste Ausgleichselement 124 an einer dem Innenraum 108 abgewandten Seite des Abdeckelements 110 an dem Abdeckelement 110 an und/oder auf dem Abdeckelement 110 auf. Wie insbesondere in Fig. 5 zu sehen ist, weist das erste Ausgleichselement 124 vorzugsweise einen ersten Randbereich 132 auf, welcher im montierten Zustand insbesondere eine seitliche Begrenzung des ersten Vergusselements 128 bildet.
Unter einer seitlichen Begrenzung ist insbesondere eine Begrenzung längs radialer Richtungen bezüglich einer Mittelachse des ersten Verbindungs bereichs 130 zu verstehen.
Günstig kann es sein, wenn der erste Randbereich 132 umlaufend ausgebildet ist.
In einem von dem ersten Randbereich 132 umgebenen Bereich erstreckt sich vorzugsweise ein erster Ausgleichsabschnitt 134 des ersten Ausgleichs elements 124.
Der erste Ausgleichsabschnitt 134 ragt vorliegend in den ersten Verbindungs bereich 130 hinein.
Wie insbesondere in den Fig. 8 und 9 zu sehen ist, kann das erste Ausgleichs element 124 an einer dem Abdeckelement 110 zugewandten Seite eben aus gebildet sein, insbesondere derart, dass es flächig an dem Abdeckelement 110 anliegt und/oder eine ebene Anlagefläche ausgebildet ist.
An einer dem Abdeckelement 110 abgewandten Seite weist das erste Aus gleichselement 124 vorzugsweise eine erste Vertiefung 136 auf, welche bei spielsweise von dem ersten Ausgleichsabschnitt 134 und dem ersten Rand bereich 132 gebildet ist.
Die erste Vertiefung 136 des ersten Ausgleichselements 124 dient insbeson dere einer Aufnahme des ersten Harzmaterials in einem fließfähigen Zustand, beispielsweise bei einem Befüllvorgang und/oder Einfüllvorgang. Beispielsweise bildet die erste Vertiefung 136 eine Tasche zur Aufnahme des ersten Harzmaterials und/oder zur Stabilisierung des ersten Verbindungs bereichs 130.
Vorteilhaft kann es sein, wenn eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110 genommene durchschnittliche Dicke des ersten Rand bereichs 132 ungefähr 20 % oder mehr, insbesondere ungefähr 50 % oder mehr, größer ist als eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Abdeck elements 110 genommene durchschnittliche Dicke des ersten Ausgleichs abschnitts 134.
Die durchschnittliche Dicke ist vorzugsweise eine durchschnittliche Material stärke des jeweiligen Elements.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der erste Ausgleichsabschnitt 134 sich in einem parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110 genomme nen Querschnitt über ungefähr 25 % oder mehr, insbesondere über ungefähr 30 % oder mehr, eines von dem ersten Randbereich 132 umgebenen Bereichs des ersten Verbindungsbereichs 130 erstreckt.
Wie insbesondere in den Fig. 5 und 8 zu sehen ist, ist die erste Vertiefung 136 des ersten Ausgleichselements 124 vorzugsweise zumindest näherungsweise rechteckförmig ausgebildet.
Vorzugsweise erstreckt sich der erste Ausgleichsabschnitt 134 in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110 genommenen Querschnitt über ungefähr 30 % einer Querschnittsfläche des ersten Aus gleichselements 124 oder mehr, insbesondere ungefähr 50 % oder mehr.
Insbesondere erstreckt sich der erste Ausgleichsabschnitt 134 in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110 genommenen Querschnitt über ungefähr 80 % einer Querschnittsfläche des ersten Aus gleichselements 124 oder weniger, beispielsweise über ungefähr 75 % oder weniger.
Günstig kann es sein, wenn eine verbleibende Querschnittsfläche des ersten Ausgleichselements 124, welche von dem ersten Randbereich 132 umgeben ist, von einer ersten Durchtrittsöffnung 138 des ersten Ausgleichselements 124 gebildet ist.
Durch die erste Durchtrittsöffnung 138 des ersten Ausgleichselements 124 ist im montierten Zustand vorzugsweise der erste Verbindungsleiter 114 hin durchgeführt.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Randbereich 132 eine stufenförmige Absenkung aufweist. Die stufenförmige Absenkung bildet beispielsweise einen Übergang zwischen einem Grundkörper des ersten Randbereichs 132 und dem ersten Ausgleichsabschnitts 134.
Günstig kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement 124 eine oder mehrere (vorliegend eine) Entgasungsöffnungen 140 aufweist, welche ins besondere einer Fluidverbindung zwischen der ersten Vertiefung 136 und einer Umgebung des ersten Ausgleichselements 124 dienen.
Die Entgasungsöffnung 140 ist beispielsweise als Ausnehmung im ersten Randbereich 132 ausgebildet.
Hinsichtlich der Form sind das erste Ausgleichselement 124 und das zweite Ausgleichselement 126 vorliegend identisch ausgebildet. Insofern gelten die Ausführungen zum ersten Randbereich 132, zum ersten Ausgleichsabschnitt 134, zur ersten Vertiefung 136, zur ersten Durchtrittsöffnung 138 und zur ersten Entgasungsöffnung 140 des ersten Ausgleichselements 124 für einen zweiten Randbereich 142, einen zweiten Ausgleichsabschnitt 144, eine zweite Vertiefung 146, eine zweite Durchtrittsöffnung 148 und eine zweite Ent gasungsöffnung 150 des zweiten Ausgleichselements 126 gleichermaßen.
Im montierten Zustand der elektrochemischen Zelle 100 sind das erste Aus gleichselement 124 und das zweite Ausgleichselement 126 vorzugsweise der art relativ zueinander angeordnet, dass die Entgasungsöffnungen 140, 150 einander zugewandt und die Durchtrittsöffnungen 138, 148 voneinander abge wandt angeordnet sind.
Bei der Herstellung der elektrochemischen Zelle 100 wird vorzugsweise das erste Ausgleichselement 124 an dem Abdeckelement 110 positioniert und das erste Harzmaterial in einem fließfähigen Zustand in den ersten Verbindungs bereich 130 eingefüllt, so dass es den ersten Verbindungsleiter 114 umgibt.
Ergänzend oder alternativ wird vorzugsweise das zweite Ausgleichselement 126 an dem Abdeckelement 110 positioniert und ein zweites Harzmaterial in einem fließfähigen Zustand in einen zweiten Verbindungsbereich 152 einge füllt, so dass es den ersten Verbindungsleiter 114 umgibt.
Das erste Harzmaterial und/oder das zweite Harzmaterial bilden im fließ fähigen Zustand insbesondere eine Vergussmasse. Eine Fließrichtung des ersten Harzmaterials und/oder zweiten Harzmaterials verläuft vorzugweise von der ersten Durchtrittsöffnung 138 zur ersten Entgasungsöffnung 140 bzw. von der zweiten Durchtrittsöffnung 148 zur zweiten Entgasungsöffnung 150. Das erste Harzmaterial/das zweite Harzmaterial sind in Fig. 6 während eines Ein füllvorgangs schraffiert dargestellt. Die Fließrichtung des jeweiligen Harz materials ist durch einen Pfeil angedeutet.
Funktionale Auswirkungen von Variationen in einem Volumen des jeweiligen Harzmaterials sind beispielsweise durch das jeweilige Ausgleichselement 124, 126 ausgleichbar. Beispielsweise kann der erste Ausgleichsabschnitt 134 bzw. der zweite Ausgleichsabschnitt 144 lediglich teilweise von dem jeweiligen Harzmaterial bedeckt sein. Dadurch, dass durch das erste Ausgleichselement 124 und/oder das zweite Ausgleichselement 126 nicht isolierte Bereiche vermieden werden können, sind insbesondere Spannungsdurchschläge minimierbar und/oder vermeidbar.
Bei dem Einfüllvorgang des ersten Harzmaterials füllt sich vorzugsweise zunächst ein dem Innenraum 108 zugewandter Bereich des ersten Verbin dungsbereichs 130 und anschließend ein Bereich zwischen dem ersten Zell terminal 118 und dem Abdeckelement 110.
Insbesondere füllt sich bei dem Einfüllvorgang des zweiten Harzmaterials zunächst ein dem Innenraum 108 zugewandter Bereich des zweiten Verbin dungsbereichs 152 und anschließend ein Bereich zwischen dem zweiten Zell terminal 122 und dem Abdeckelement 110.
Die Herstellung des ersten Ausgleichselements 124 und/oder des zweiten Aus gleichselements 126 kann beispielsweise gemäß einem im Zusammenhang mit den Fig. 22 bis 26 beschriebenen Verfahren erfolgen.
Durch die Verwendung des ersten Harzmaterials und/oder des zweiten Harz materials kann insbesondere eine Spaltbildung, welche beispielsweise bei einem Anspritzen eines thermoplastischen Materials auftreten kann, vermie den oder reduziert werden. Hierdurch ist vorzugsweise eine Dichtwirkung des ersten Vergusselements und/oder des zweiten Vergusselements optimiert.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das erste Vergusselement und/oder das zweite Vergusselement Füllvergusselemente sind.
Günstig kann es sein, wenn das dritte Polymermaterial eine Härte von ca.
40 Shore D oder mehr, insbesondere von ca. 50 Shore D oder mehr, beispiels weise von ca. 60 Shore D oder mehr, aufweist. Vorzugsweise weist das dritte Polymermaterial eine Härte von ca. 100 Shore D oder weniger, insbesondere von ca. 97 Shore D oder weniger, beispielsweise von ca. 95 Shore D oder weniger, auf.
Insbesondere weist das vierte Polymermaterial eine Härte von ca. 40 Shore D oder mehr, insbesondere von ca. 50 Shore D oder mehr, beispielsweise von ca. 60 Shore D oder mehr, auf.
Günstig kann es sein, wenn das vierte Polymermaterial eine Härte von ca. 100 Shore D oder weniger, insbesondere von ca. 97 Shore D oder weniger, bei spielsweise von ca. 95 Shore D oder weniger, aufweist.
Die Härte ist insbesondere gemäß DIN EN ISO 868 bestimmt.
Die genannten Härten gelten vorzugsweise auch für das erste Harzmaterial und/oder das zweite Harzmaterial in einem ausgehärteten Zustand.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das dritte Polymermaterial eine Glasübergangs temperatur von ca. 90°C oder mehr, insbesondere von ca. 95°C oder mehr, beispielsweise von ca. 100°C oder mehr, aufweist.
Günstig kann es sein, wenn das vierte Polymermaterial eine Glasübergangs temperatur von ca. 90°C oder mehr, insbesondere von ca. 95°C oder mehr, beispielsweise von ca. 100°C oder mehr, aufweist.
Die genannten Werte für die Glasübergangstemperatur gelten vorzugsweise auch für das erste Harzmaterial und/oder das zweite Harzmaterial in einem ausgehärteten Zustand.
Vorzugsweise umfasst das erste Harzmaterial und/oder das zweite Harz material eines oder mehrere der folgenden Materialien oder sind daraus gebildet: Epoxidharzmaterial, Phenolharzmaterial, Aminoplastmaterial, Polyurethanmaterial, Silikonmaterial, Polyesterharzmaterial, ABS(Acrylnitril- Butadien-Styrol)- Harzmaterial.
Ein Epoxidharzmaterial, beispielsweise ein Epoxidharz, hat sich als besonders vorteilhaft für die Verwendung als erstes Harzmaterial und/oder als zweites Harzmaterial erwiesen. Dieses weist eine optimierte Beständigkeit gegenüber Korrosion auf. Dies kann insbesondere im Hinblick auf einen Kontakt mit einem in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle verwendeten Elektro lyten von Vorteil sein.
Insbesondere weisen Epoxidharzmaterialien eine optimierte Gasdichtigkeit auf, weshalb eine Abdichtung mit Epoxidharzmaterialien für eine optimierte Dichtigkeit vorteilhaft ist.
Bei einer Verwendung eines Epoxidharzmaterials als erstes Harzmaterial und/oder zweites Harzmaterial treten vorzugsweise bei einer Aushärtung und/oder Trocknung geringe Volumenschwindungen auf. So kann eine Spalt bildung in dem ersten Vergusselement und/oder zweiten Vergusselement reduziert oder vermieden werden.
Vorzugsweise werden ein-komponentige Harzmaterialien als erstes Harz material und/oder zweites Harzmaterial verwendet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das dritte Polymermaterial und/oder das vierte Polymermaterial hochvernetzte Materialien, beispielsweise hochvernetzte Epoxidharzmaterialien, sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das erste Harzmaterial und/oder das zweite Harzmaterial bei der Herstellung des ersten Vergusselements 128 und/oder des zweiten Vergusselements 154 eine Viskosität von ca. 102 mPa-s oder mehr, insbesondere von ca. 103 mPa-s oder mehr, aufweisen. Die Viskosität des ersten Harzmaterials und/oder des zweiten Harzmaterials bei einer Herstellung der elektrochemischen Zelle 100 beträgt vorzugsweise ca. 106 mPa-s oder weniger, insbesondere 105 mPa-s oder weniger.
Eine Befüllung des ersten Verbindungsbereichs 130 mit dem ersten Harz material und/oder des zweiten Verbindungsbereichs 152 mit dem zweiten Harzmaterial findet vorzugsweise bei Umgebungsdruck statt.
Insbesondere um Sauerstoff und/oder Wasserdiffusion in den Innenraum 108 der elektrochemischen Zelle 100 hinein zu vermeiden, kann es günstig sein, wenn das erste Harzmaterial und/oder das zweite Harzmaterial einen oder mehrere Füllstoffe umfassen.
Der eine oder die mehreren Füllstoffe können auch eine Diffusion des Elektro lyten aus dem Innenraum 108 der elektrochemischen Zelle 100 heraus mini mieren.
Der eine oder die mehreren Füllstoffe sind insbesondere ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden: anorganische Füllstoffe, insbesondere Silizium oxid, Carbonat, Carbid, insbesondere Siliziumcarbid, Nitrid, insbesondere Metallnitrid, Metalloxid.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement 124 ein erstes Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist. Beispielsweise kann vorge sehen sein, dass das erste Polymermaterial ein thermoplastisches Polymer material, ein duroplastisches Polymermaterial, ein elastomeres Polymer material oder Mischungen daraus umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste Polymer material ein Polypropylen-Material, ein Polybutylenterephthalat-Material und/oder ein Epoxidharz-Material. Beispielsweise umfasst das erste Ausgleichselement 124 ein thermoplastisches Polymermaterial oder ist daraus gebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist und/oder wird das erste Aus gleichselement 124 in einem Spritzgussverfahren hergestellt.
Insbesondere in Ausführungsformen, in welchen das erste Ausgleichselement benachbart zur Kathode angeordnet ist, kann es günstig sein, wenn das erste Polymermaterial einen oder mehrere elektrisch leitfähige Füllstoffe umfasst.
Als elektrisch leitfähige Füllstoffe sind beispielsweise einer oder mehrere der folgenden Füllstoffe geeignet: ai) ein oder mehrere Kohlenstoff-basierte Materialien, insbesondere
Leitruß, Graphit, Graphen, Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstofffasern und/oder Kohlenstoffnanozwiebeln;
92) ein oder mehrere metallische Pulver, insbesondere aus Aluminium, Kupfer, Titan, Eisen und/oder Silber und/oder Legierungen daraus; a3) ein oder mehrere elektrisch leitfähige keramische Materialien, insbe sondere Nitride oder Carbide und/oder Mischungen daraus; und BL) ein oder mehrere elektrisch leitfähige Polymermaterialien, insbe sondere Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT) : Poly(styrolsulfonat) (PSS), dotiertes Polyacetylen, dotiertes Polypyrrol, dotiertes Polyanilin, dotiertes Poly(p-phenylen), dotiertes Polythiophen und/oder Mischungen daraus.
Vorzugsweise bildet das erste Ausgleichselement 124 ein Widerstandselement. Insbesondere bildet das erste Ausgleichselement 124 einen Ohmschen Wider stand zwischen dem ersten Zellterminal 114 und dem Gehäuse 104, welcher vorzugsweise mindestens 1-101 W beträgt und/oder vorzugsweise höchstens 1-107 W beträgt.
Das Material des ersten Ausgleichselements 124 weist vorzugsweise eine spezifische elektrische Leitfähigkeit auf, die vorzugsweise mindestens 103 S/m, besonders bevorzugt mehr als 102 S/m, beträgt und/oder vorzugsweise höchstens 103 S/m, besonders bevorzugt weniger als 101 S/m, beträgt. Beispielsweise beträgt die spezifische Leitfähigkeit ungefähr 5 S/m.
Vorzugsweise umfasst das zweite Ausgleichselement 126 ein zweites Polymer material oder ist daraus gebildet.
Das erste Polymermaterial und das zweite Polymermaterial sind vorzugsweise voneinander verschieden. Alternativ können auch identische Polymermate rialien als erstes und zweites Polymermaterial verwendet werden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das zweite Polymermaterial ein thermoplastisches Polymermaterial, ein duroplastisches Polymermaterial, ein elastomeres Polymermaterial oder Mischungen daraus umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das zweite Poly mermaterial ein Polypropylen-Material, ein Polybutylenterephthalat-Material und/oder ein Epoxidharz-Material.
Beispielsweise umfasst das zweite Ausgleichselement 126 ein thermoplas tisches Polymermaterial oder ist daraus gebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist und/oder wird das zweite Aus gleichselement 126 in einem Spritzgussverfahren hergestellt.
Insbesondere in Ausführungsformen, in welchen das zweite Ausgleichselement 126 benachbart zur Anode angeordnet ist, kann es vorteilhaft sein, wenn das zweite Polymermaterial einen oder mehrere elektrisch isolierende Füllstoffe umfasst.
Der eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Füllstoffe sind beispiels weise ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: Siliziumdioxid, Metalloxide, insbesondere Übergangsmetalloxide, beispiels weise Titandioxid, Kreide, ein oder mehrere Silikate, Metallnitride. Vorteilhaft kann es sein, wenn die elektrochemische Zelle 100 ein Isolierele ment 156 umfasst, welches insbesondere einer Isolierung des Innenraums 108 und/oder einer stabileren Festlegung des ersten Verbindungsleiters 114 und des zweiten Verbindungsleiters 116 dient.
Das Isolierelement 156 ist vorzugsweise zumindest näherungsweise platten förmig ausgebildet und/oder an einer dem Innenraum 108 zugewandten Innenseite des Abdeckelements 110, insbesondere stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig an dem Abdeckelement 110 festgelegt.
Das Isolierelement 156 umfasst vorzugsweise ein fünftes Polymermaterial oder ist aus dem fünften Polymermaterial gebildet.
Das fünfte Polymermaterial ist vorzugsweise ein thermoplastisches Polymer material, beispielsweise ein spritzgießbares und/oder elektrolytbeständiges thermoplastisches Polymermaterial.
Vorzugsweise ist das Isolierelement 156 ein Spritzgusselement.
Es kann vorgesehen sein, dass das Isolierelement 156 separat hergestellt wird, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren, und anschließend mit dem Abdeckelement 110 verbunden wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Isolierelement 156 an das Abdeck element 110 angespritzt wird.
Vorliegend ist das Isolierelement 156 zweiteilig ausgebildet und weist zwei identisch ausgebildete Isolierelementteile 156a und 156b auf.
Ein erstes Isolierelementteil 156a dient vorzugsweise einer Isolierung und/oder Abschirmung einer dem ersten Verbindungsleiter 114 zugewandten Seite des Abdeckelements 110. Ein zweites Isolierelementteil 156b dient vorzugsweise einer Isolierung und/oder Abschirmung einer dem zweiten Verbindungsleiter 116 zugewandten Seite des Abdeckelements 110.
Die Isolierelementteile 156a, 156b weisen vorzugsweise an einer einer Schmalseite der elektrochemischen Zelle 100 zugewandten Seite jeweils eine Harzmaterialeinfüllöffnung 160a, 160b auf.
Die Harzmaterialeinfüllöffnungen 160a, 160b dienen vorzugsweise einer Ein füllung des ersten Harzmaterials und/oder des zweiten Harzmaterials in den ersten Verbindungsbereich 130 bzw. den zweiten Verbindungsbereich 152.
Es kann vorgesehen sein, dass die Isolierelementteile 156a, 156b jeweils eine Elektrolytöffnung 162a, 162b aufweisen. Die Elektrolytöffnungen 162a, 162b dienen vorzugsweise einer Befüllung und/oder Entleerung des Innenraums 108 mit Elektrolyten.
Wie insbesondere in Fig. 3 zu sehen ist, weist das Isolierelement 156 vorzugs weise im Bereich einer Sollbruchstelle im Abdeckelement 110, insbesondere regelmäßig angeordnete, Ausnehmungen 166 auf (exemplarisch bezeichnet).
Die Ausnehmungen 166 sind vorzugsweise kreisförmig ausgebildet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Isolierelement 156 jeweils eine Vertiefung 168 um den Verbindungsbereich 130, 152 aufweist (vgl. Fig. 4), im Bereich derer das Isolierelement 156 eine verminderte Dicke aufweist. Die Vertie fungen 168 dienen vorzugsweise einer Aufnahme von Harzmaterial und/oder begrenzen ein von dem jeweiligen Verbindungsbereich 130, 152 gebildetes Volumen zum Innenraum 108 der elektrochemischen Zelle 100 hin.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste Ausgleichselement 124 und/oder das zweite Ausgleichselement 126 eine erste Beschichtung und/oder eine zweite Beschichtung umfassen, welche auf und/oder an dem Abdeckelement 110 erzeugt wird.
Günstig kann es sein, wenn die Beschichtung ein Haftvermittlermaterial umfasst oder daraus gebildet ist, welches beispielsweise einer Vermittlung der Haftung eines Grundkörpers des ersten Ausgleichselements 124 und/oder eines Grundkörpers des zweiten Ausgleichselements 126 an dem Abdeck element 110 dient.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Material der ersten Beschichtung, welche an der Kathode angeordnet ist, einen oder mehrere elektrisch leitfähige Füllstoffe aufweist. Insbesondere bildet die erste Beschichtung ein Widerstandselement.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine erste Beschichtung an dem ersten Zellterminal 118 und/oder eine zweite Beschichtung 122 an dem zweiten Zellterminal 122 aufgebracht wird, beispielsweise an einer dem Abdeckelement 110 zugewandten Seite. Die erste Beschichtung und/oder die zweite Beschichtung dient vorzugsweise als Haftvermittler zwischen dem ersten Zellterminal 118 und einem Grundkörper des ersten Ausgleichs elements 124 und/oder dem zweiten Zellterminal 122 und einem Grundkörper des zweiten Ausgleichselements 126.
Günstig kann es sein, wenn ein Material der ersten Beschichtung, welche an der Kathode angeordnet ist, einen oder mehrere elektrisch leitfähige Füllstoffe aufweist. Beispielsweise bildet die erste Beschichtung ein Widerstandselement.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Ausgleichs element 124 und/oder das zweite Ausgleichselement 126 eine Folie, beispiels weise eine Klebefolie umfasst, mittels welcher ein Grundkörper des jeweiligen Ausgleichselements 124, 126 an dem Abdeckelement 110 oder dem jeweiligen Zellterminal 118, 122 festgelegt ist und/oder wird. Günstig kann es sein, wenn die Folie, welche an der Anode angeordnet ist, einen oder mehrere elektrisch isolierende Füllstoffe umfasst.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Folie, welche an der Kathode angeordnet ist, einen oder mehrere elektrisch leitfähige Füllstoffe umfasst.
Vorzugsweise wird die Folie, beispielsweise die Klebefolie, auf das Abdeck element 110 oder das jeweilige Zellterminal 118, 122 aufgedruckt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das erste Ausgleichselement 124 und/oder das zweite Ausgleichselement voll ständig oder teilweise in einem 3-D-Druckverfahren auf das Abdeckelement 110 ausgebracht werden.
In den Fig. 10 bis 12 sind ein Zellterminal 118, 122 und ein Ausgleichselement 124, 126 einer weiteren Ausführungsform einer nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten weiteren Ausführungsform einer elektrochemischen Zelle 100 gezeigt.
Die in den Fig. 10 bis 12 teilweise dargestellte weitere Ausführungsform einer elektrochemischen Zelle 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funk tion im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 1 bis 9 dargestellten ersten Ausführungsform, dass das Ausgleichselement 124, 126 keine Entgasungsöff nung 140, 150 aufweist.
Im Übrigen stimmt die in den Fig. 10 bis 12 teilweise dargestellte weitere Aus führungsform einer elektrochemischen Zelle 100 hinsichtlich Aufbau und Funk tion im Wesentlichen mit der in den Fig. 1 bis 9 dargestellten ersten Ausfüh rungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
In den Fig. 13 bis 15 sind ein Zellterminal 118, 122 und ein Ausgleichselement 124, 126 einer weiteren Ausführungsform einer nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten weiteren Ausführungsform einer elektrochemischen Zelle 100 gezeigt.
Die in den Fig. 13 bis 15 teilweise dargestellte weitere Ausführungsform einer elektrochemischen Zelle 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funk tion im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 1 bis 9 dargestellten ersten Ausführungsform, dass die Entgasungsöffnung 140, 150 kanalförmig ausge bildet ist.
Beispielsweise erstreckt sich die erste Entgasungsöffnung 140 vom ersten Ausgleichsabschnitt vollständig bis zu einer Kante des ersten Ausgleichs elements 124.
Günstig kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement 124 spiegel symmetrisch ausgebildet ist. Eine Symmetrieachse verläuft vorzugsweise parallel zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110. Insbesondere weist das erste Ausgleichselement 124 an einer dem Abdeckelement 110 zugewandten Seite eine weitere Vertiefung 170 auf.
Ergänzend oder alternativ erstreckt sich insbesondere die zweite Entgasungs öffnung 150 vom zweiten Ausgleichsabschnitt 144 vollständig bis zu einer Kante des zweiten Ausgleichselements 126.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das zweite Ausgleichselement 126 spiegel symmetrisch ausgebildet ist. Eine Symmetrieachse verläuft vorzugsweise parallel zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110. Insbesondere weist das zweite Ausgleichselement 126 an einer dem Abdeckelement 110 zugewandten Seite eine weitere Vertiefung 172 auf.
Im Übrigen stimmt die in den Fig. 13 bis 15 teilweise dargestellte weitere Aus führungsform einer elektrochemischen Zelle 100 hinsichtlich Aufbau und Funk- tion im Wesentlichen mit der in den Fig. 1 bis 9 dargestellten ersten Ausfüh rungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
In den Fig. 16 bis 18 sind ein Zellterminal 118, 122 und ein Ausgleichselement 124, 126 einer weiteren Ausführungsform einer nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten weiteren Ausführungsform einer elektrochemischen Zelle 100 gezeigt.
Die in den Fig. 16 bis 18 teilweise dargestellte weitere Ausführungsform einer elektrochemischen Zelle 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funk tion im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 1 bis 9 dargestellten ersten Ausführungsform, dass der Ausgleichsabschnitt 134, 144 einen weiter ver tieften Bereich 174, 176 aufweist.
Vorzugsweise weist der erste Ausgleichsabschnitt 134 des ersten Ausgleichs elements 124 einen ersten weiter vertieften Bereich 174 auf. Im Bereich des ersten weiter vertieften Bereichs 174 beträgt eine durchschnittliche Dicke des ersten Ausgleichsabschnitts 134 vorzugsweise mindestens ungefähr 10 % weniger, insbesondere mindestens ungefähr 20 % weniger und/oder höchs tens ungefähr 80 % weniger, insbesondere ungefähr 70 % weniger, einer durchschnittlichen Dicke des ersten Ausgleichsabschnitts 134 in den umliegen den Bereichen.
Die Dicke ist vorzugsweise senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110 definiert.
Eine Querschnittsfläche des ersten weiter vertieften Bereichs 174 beträgt vor zugsweise ungefähr 20 % oder mehr und/oder ungefähr 80 % oder weniger einer Querschnittsfläche des ersten Ausgleichsabschnitts 134 insgesamt.
Die Querschnittsflächen sind vorzugsweise parallel zur Haupterstreckungs ebene des Abdeckelements 110 definiert. Günstig kann es sein, wenn das erste Ausgleichselement 124 an einer dem Abdeckelement 110 zugewandten Seite eine erste weitere Vertiefung 170 aufweist, deren Querschnittsfläche ungefähr 40 % oder weniger, insbesondere ungefähr 30 % oder weniger, einer Querschnittsfläche des ersten Ausgleichs abschnitts 134 insgesamt beträgt.
Ergänzend oder alternativ weist vorzugsweise der zweite Ausgleichsabschnitt 144 des zweiten Ausgleichselements 126 einen zweiten weiter vertieften Bereich 176 auf. Im Bereich des zweiten weiter vertieften Bereichs 176 beträgt eine durchschnittliche Dicke des zweiten Ausgleichsabschnitts 144 vorzugs weise mindestens ungefähr 10 % weniger, insbesondere mindestens ungefähr 20 % weniger und/oder höchstens ungefähr 80 % weniger, insbesondere ungefähr 70 % weniger, einer durchschnittlichen Dicke des zweiten Aus gleichsabschnitts 144 in den umliegenden Bereichen.
Eine Querschnittsfläche des zweiten weiter vertieften Bereichs 176 beträgt vorzugsweise ungefähr 20 % oder mehr und/oder ungefähr 80 % oder weniger einer Querschnittsfläche des zweiten Ausgleichsabschnitts 144 insgesamt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das zweite Ausgleichselement 126 an einer dem Abdeckelement 110 zugewandten Seite eine zweite weitere Vertiefung 172 aufweist, deren Querschnittsfläche ungefähr 40 % oder weniger, insbesondere ungefähr 30 % oder weniger, einer Querschnittsfläche des zweiten Ausgleichs abschnitts 144 insgesamt beträgt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn erste Entgasungsöffnungen 140 an einer dem Abdeckelement 110 zugewandten Seite und einer dem Abdeckelement 110 abgewandten Seite des ersten Ausgleichselements 124 längs einer parallel zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110 verlaufenden Richtung ver setzt zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind zweite Entgasungsöffnungen 150 an einer dem Abdeckele ment 110 zugewandten Seite und einer dem Abdeckelement 110 abgewandten Seite des zweiten Ausgleichselements 126 längs einer parallel zur Haupter streckungsebene des Abdeckelements 110 verlaufenden Richtung versetzt zueinander angeordnet.
Im Übrigen stimmt die in den Fig. 16 bis 18 teilweise dargestellte weitere Ausführungsform einer elektrochemischen Zelle 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den Fig. 1 bis 9 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
In den Fig. 19 bis 21 sind ein Zellterminal 118, 122 und ein Ausgleichselement 124, 126 einer weiteren Ausführungsform einer nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten weiteren Ausführungsform einer elektrochemischen Zelle 100 gezeigt.
Die in den Fig. 19 bis 21 teilweise dargestellte weitere Ausführungsform einer elektrochemischen Zelle 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funk tion im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 16 bis 18 dargestellten Aus führungsform, dass das Ausgleichselement 124, 126 zwei weiter vertiefte Bereiche 174, 176 aufweist.
Vorzugsweise sind die beiden ersten weiter vertieften Bereiche 174 des ersten Ausgleichselements 124 derart angeordnet, dass längs einer parallel zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110 verlaufenden Richtung alternierend ein erster weiter vertiefter Bereich 174 und die erste weitere Vertiefung 170 an einer dem Abdeckelement 110 zugewandten Seite ange ordnet sind.
Beispielsweise ist die erste weitere Vertiefung 170 mittig angeordnet und/oder die beiden ersten weiter vertieften Bereiche 174 sind zu Seiten des ersten Ausgleichselements 124 hin angeordnet. Vorzugsweise sind die beiden zweiten weiter vertieften Bereiche 176 des zweiten Ausgleichselements 126 derart angeordnet, dass längs einer parallel zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements 110 verlaufenden Richtung alternierend ein zweiter weiter vertiefter Bereich 176 und die zweite weitere Vertiefung 172 an einer dem Abdeckelement 110 zugewandten Seite ange ordnet sind.
Beispielsweise ist die zweite weitere Vertiefung 172 mittig angeordnet und/oder die beiden zweiten weiter vertieften Bereiche 176 sind zu Kanten des zweiten Ausgleichselements 126 hin angeordnet.
Im Übrigen stimmt die in den Fig. 19 bis 21 teilweise dargestellte weitere Aus führungsform einer elektrochemischen Zelle 100 hinsichtlich Aufbau und Funk tion im Wesentlichen mit der in den Fig. 16 bis 18 dargestellten Ausführungs form überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Ergänzend oder alternativ zu zuvor beschriebenen Verfahren oder Verfahrens abschnitten können das erste Ausgleichselement 124 und/oder das zweite Ausgleichselement 126 der zuvor beschriebenen Ausführungsformen einer elektrochemischen Zelle 100 auch gemäß einer in den Fig. 22 bis 26 darge stellten Ausführungsformen des Verfahrens hergestellt werden.
Gemäß der in Fig. 22 teilweise dargestellten Ausführungsform eines Verfah rens zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle 100 wird zur Herstellung des ersten Ausgleichselements 124 ein erstes Polymermaterial in einem fließ fähigen Zustand auf eine im montierten Zustand dem Innenraum 108 abge wandten Seite des Abdeckelements 110 aufgebracht, beispielsweise aufge druckt. Dabei wird das erste Polymermaterial beispielsweise um eine erste Öffnung 125b des Abdeckelements 110 herum aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt. Ergänzend oder alternativ wird zur Herstellung des zweiten Ausgleichsele ments 126 vorzugsweise ein zweites Polymermaterial in einem fließfähigen Zustand auf die dem Innenraum 108 abgewandte Seite des Abdeckelements 110 aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt. Dabei wird das zweite Polymer material beispielsweise um eine zweite Öffnung 125b des Abdeckelements 110 herum aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt.
Beispielsweise können der erste Randbereich 132 und/oder der zweite Rand bereich 142 durch eine Dichtraupe gebildet werden.
Geeignete Druckprozesse sind ein Siebdruckverfahren, beispielsweise unter Verwendung einer Siebdruckvorrichtung, und/oder ein Dispenserprozess, beispielsweise unter Verwendung einer Dispenservorrichtung.
Günstig kann es sein, wenn das erste Polymermaterial und/oder das zweite Polymermaterial derart aufgebracht werden, dass das jeweilige Polymer material auf dem Abdeckelement 110 vorzugsweise über die gesamte Erstreckung des Abdeckelements 110 eine zumindest näherungsweise dieselbe Höhe aufweist. Die Höhe ist vorzugsweise senkrecht zur Haupterstreckungs ebene des Abdeckelements 110 definiert.
Vor oder nach einer Aushärtung des ersten Polymermaterials und/oder des zweiten Polymermaterials wird vorzugsweise der erste Ausgleichsabschnitt 134 in das erste Ausgleichselement 124 und/oder der zweite Ausgleichsabschnitt 144 in das zweite Ausgleichselement 126 geprägt.
Vorzugsweise wird als erstes Polymermaterial ein Polymermaterial verwendet, welches einen oder mehrere elektrisch leitfähige Füllstoffe enthält.
Die in Fig. 23 teilweise dargestellte weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle unterscheidet sich im Wesent lichen dadurch von der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform, dass anstelle einer Prägung des ersten Ausgleichsabschnitts 134 und/oder des zweiten Aus gleichsabschnitts 144 der erste Randbereich 132 und/oder der zweite Rand bereich 142 im Vergleich zum jeweiligen Ausgleichsabschnitt 134, 144 erhöht werden. Die Erhöhung kann vor oder nach der Aushärtung des ersten Poly mermaterials und/oder des zweiten Polymermaterials durchgeführt werden.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 23 teilweise dargestellte weitere Ausführungs form eines Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle 100 im Wesentlichen mit der in Fig. 22 teilweise dargestellten Ausführungsform über ein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die in Fig. 24 teilweise dargestellte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 22 dargestellten Ausführungsform, dass der erste Randbereich 132 und der erste Ausgleichsabschnitt 134 und/oder der zweite Randbereich 142 und der zweite Ausgleichsabschnitt 144 in mehreren Ver fall re nssch ritten zeitlich nacheinander gebildet werden.
Beispielsweise wird zunächst der erste Randbereich 132 auf das Abdeckele ment 110 aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt.
Vor oder nach einer Aushärtung des ersten Randbereichs 132 wird vorzugs weise der erste Ausgleichsabschnitt 134 auf einen von dem ersten Rand bereich 132 umgebenen Bereich aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt.
Ergänzend oder alternativ wird zunächst der zweite Randbereich 134 auf das Abdeckelement 110 aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt.
Vor oder nach einer Aushärtung des zweiten Randbereichs 142 wird vorzugs weise der zweite Ausgleichsabschnitt 144 auf einen von dem zweiten Rand bereich 142 umgebenen Bereich aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt. Zum Drucken wird vorzugsweise eine Dispenservorrichtung und/oder eine Siebdruckvorrichtung verwendet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 24 teilweise dargestellte weitere Ausführungs form eines Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle 100 im Wesentlichen mit der in Fig. 22 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die in Fig. 25 teilweise dargestellte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 24 dargestellten Ausführungsform, dass der erste Aus gleichsabschnitt 134 zeitlich vor dem ersten Randbereich 132 auf das Abdeckelement 110 aufgebracht wird und/oder dass der zweite Ausgleichs abschnitt 144 zeitlich vor dem zweiten Randbereich 142 auf das Abdeck element aufgebracht wird.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 25 teilweise dargestellte weitere Ausführungs form eines Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle 100 im Wesentlichen mit der in Fig. 24 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die in Fig. 26 teilweise dargestellte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 22 dargestellten Ausführungsform, dass der erste Randbereich 132 und der erste Ausgleichsabschnitt 134 erst durch Verlaufen und/oder eine Verflüssigung eines den ersten Ausgleichsabschnitt 134 bilden den Materials miteinander verbunden sind und/oder werden.
Ergänzend oder alternativ sind und/oder werden der zweite Randbereich 142 und der zweite Ausgleichsabschnitt 144 erst durch Verlaufen und/oder eine Verflüssigung eines den zweiten Ausgleichsabschnitt 144 bildenden Materials miteinander verbunden. Günstig kann es sein, wenn ein gewisses Volumen, beispielsweise ein paar Tropfen, eines den ersten Ausgleichsabschnitt 134 bildenden Materials in einen von dem ersten Randbereich 132 umgebenen Bereich gegeben werden.
Als Material für den ersten Randbereich 132 wird vorzugsweise ein Material, beispielsweise ein erstes Polymermaterial, verwendet, welches ein thixotropes Material umfasst oder daraus gebildet ist.
Vorzugsweise wird für den ersten Ausgleichsabschnitt 134 ein Material ver wendet, welches zumindest bei Bedingungen, bei welchen das Material des ersten Randbereichs 132 ausgehärtet wird, flüssig ist, so dass es zu einem Fließen des Materials des ersten Ausgleichsabschnitts 134 bis zum ersten Randbereich 132 kommt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein gewisses Volumen, beispielsweise ein paar Tropfen, eines den zweiten Ausgleichsabschnitt 144 bildenden Materials in einen von dem zweiten Randbereich 142 umgebenen Bereich gegeben werden.
Als Material für den zweiten Randbereich 142 wird vorzugsweise ein Material, beispielsweise ein zweites Polymermaterial, verwendet, welches ein thixotropes Material umfasst oder daraus gebildet ist.
Vorzugsweise wird für den zweiten Ausgleichsabschnitt 144 ein Material ver wendet, welches zumindest bei Bedingungen, bei welchen das Material des zweiten Randbereichs 142 ausgehärtet wird, flüssig ist, so dass es zu einem Fließen des Materials des zweiten Ausgleichsabschnitts 144 bis zum zweiten Randbereich 142 kommt.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 26 teilweise dargestellte weitere Ausführungs form eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle 100 im Wesentlichen mit der in Fig. 22 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Durch die Verwendung des ersten Ausgleichselements 124 und/oder des zweiten Ausgleichselements 126 können vorzugsweise funktionale Auswirkungen von Volumenvariationen des ersten Harzmaterials und/oder des zweiten Harzmaterials während der Herstellung der elektrochemischen Zelle 100 ausgeglichen werden. So kann eine verbesserte Dichtigkeit des ersten Verbindungsbereichs 130 und/oder des zweiten Verbindungsbereichs 152 ausgebildet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrochemische Zelle (100) für ein elektrochemisches System (102), umfassend: ein elektrochemisches Element zur Aufnahme, Speicherung und/oder Bereitstellung elektrischer Energie; ein Gehäuse (104) zur Aufnahme des elektrochemischen Ele ments, wobei das Gehäuse (104) einen Innenraum (108) der elektrochemischen Zelle (100) umgibt und ein Abdeckelement (110) umfasst; ein erstes Zellterminal (118) und ein zweites Zellterminal (122) zum Verbinden der elektrochemischen Zelle (100) mit einem Zellkontaktierungssystem; einen ersten Verbindungsleiter (114), welcher das elektro chemische Element mit dem ersten Zellterminal (118) ver bindet; und einen zweiten Verbindungsleiter (116), welcher das elektro chemische Element mit dem zweiten Zellterminal (122) ver bindet, wobei der erste Verbindungsleiter (114) in einem ersten Verbindungs bereich (130) mittels eines ersten Vergusselements (128) an dem Abdeckelement (110) festgelegt ist, wobei das erste Vergusselement (128) im ersten Verbindungsbereich (130) von einem ersten Ausgleichs element (124) der elektrochemischen Zelle (100) umgeben und/oder aufgenommen ist, und/oder wobei der zweite Verbindungsleiter (116) in einem zweiten Verbindungsbereich (152) mittels eines zweiten Ver gusselements (154) an dem Abdeckelement (110) festgelegt ist, wobei das zweite Vergusselement (154) im zweiten Verbindungsbereich (152) von einem zweiten Ausgleichselement (126) der elektrochemischen Zelle (100) umgeben und/oder aufgenommen ist.
2. Elektrochemische Zelle (100) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das erste Ausgleichselement (124) mindestens eine erste Vertiefung (136) aufweist, in welcher das erste Vergusselement (128) teilweise oder vollständig aufgenommen ist und/oder dass das zweite Ausgleichselement (126) mindestens eine zweite Ver tiefung (146) aufweist, in welcher das zweite Vergusselement (154) teil weise oder vollständig aufgenommen ist.
3. Elektrochemische Zelle (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das erste Ausgleichselement (124) einen ersten Rand bereich (132) aufweist, welcher das erste Vergusselement (128) umgibt, und/oder dass das erste Ausgleichselement (124) einen ersten Ausgleichsabschnitt (134) aufweist, welcher sich von dem ersten Rand bereich (132) zum ersten Verbindungsleiter (114) hin erstreckt.
4. Elektrochemische Zelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ausgleichselement (126) einen zweiten Randbereich (142) aufweist, welcher das zweite Ver gusselement (154) umgibt, und/oder dass das zweite Ausgleichselement (126) einen zweiten Ausgleichsabschnitt (144) aufweist, welcher sich von dem zweiten Randbereich (142) zum zweiten Verbindungsleiter (116) hin erstreckt.
5. Elektrochemische Zelle (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der erste Randbereich (132) des ersten Ausgleichs elements (124) eine oder mehrere erste Entgasungsöffnungen (140) aufweist, wobei vorzugsweise der erste Randbereich (132) im Bereich der einen oder der mehreren ersten Entgasungsöffnungen (140) eine verringerte Dicke aufweist, und/oder dass der zweite Randbereich (142) des zweiten Ausgleichselements (126) eine oder mehrere zweite Entgasungsöffnungen (150) aufweist, wobei vorzugsweise der zweite Randbereich (142) im Bereich der einen oder der mehreren zweiten Entgasungsöffnungen (150) eine verringerte Dicke aufweist.
6. Elektrochemische Zelle (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine senkrecht zu einer Haupter streckungsebene des Abdeckelements (110) genommene durch schnittliche Dicke des ersten Randbereichs (132) ungefähr 20 % oder mehr, insbesondere ungefähr 50 % oder mehr, größer ist als eine senk recht zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements (110) genommene durchschnittliche Dicke des ersten Ausgleichsabschnitts (134) und/oder dass eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements (110) genommene durchschnittliche Dicke des zweiten Randbereichs (142) ungefähr 20 % oder mehr, insbesondere ungefähr 50 % oder mehr, größer ist als eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements (110) genommene durchschnittliche Dicke des zweiten Ausgleichsabschnitts (144).
7. Elektrochemische Zelle (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgleichsabschnitt (134) sich in einem parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Abdeckelements (110) genommenen Querschnitt über ungefähr 25 % oder mehr, insbe sondere über ungefähr 30 % oder mehr, eines von dem ersten Rand- bereich(132) umgebenen Bereichs erstreckt, und/oder dass der zweite Ausgleichsabschnitt (144) sich in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Abdeckelements (110) genommenen Querschnitt über ungefähr 25 % oder mehr, insbesondere über unge fähr 30 % oder mehr, eines von dem zweiten Randbereich (142) umge benen Bereichs erstreckt.
8. Elektrochemische Zelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ausgleichselement (124) ein erstes Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist und/oder dass das zweite Ausgleichselement (126) ein zweites Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
9. Elektrochemische Zelle (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, dass das erste Polymermaterial und/oder das zweite Polymer material einen oder mehrere elektrisch leitfähige Füllstoffe umfasst, wobei der eine oder die mehreren elektrisch leitfähigen Füllstoffe vor zugsweise ausgewählt sind aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: ai) ein oder mehrere Kohlenstoff-basierte Materialien, insbesondere Leitruß, Graphit, Graphen, Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoff fasern und/oder Kohlenstoffnanozwiebeln;
92) ein oder mehrere metallische Pulver, insbesondere aus Alumi nium, Kupfer, Titan, Eisen und/oder Silber und/oder Legierungen daraus; a3) ein oder mehrere elektrisch leitfähige keramische Materialien, ins besondere Nitride oder Carbide und/oder Mischungen daraus; und BL) ein oder mehrere elektrisch leitfähige Polymermaterialien, insbe sondere
Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT) : Poly(styrolsulfonat) (PSS), dotiertes Polyacetylen, dotiertes Polypyrrol, dotiertes Polyanilin, dotiertes Poly(p-phenylen), dotiertes Polythiophen und/oder Mischungen daraus.
10. Elektrochemische Zelle (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, dass das zweite Polymermaterial und/oder das erste Polymer material einen oder mehrere elektrisch isolierende Füllstoffe umfasst, wobei der eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Füll-stoffe vorzugsweise ausgewählt sind aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: Siliziumdioxid, Metalloxide, insbesondere Übergangs metalloxide, beispielsweise Titandioxid, Kreide, ein oder mehrere Silikate, Metallnitride.
11. Elektrochemische Zelle (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgleichsabschnitt (134) ein nachbearbeiteter Bereich ist, beispielsweise ein durch nachträgliche Prägung erzeugter Bereich, und/oder dass der zweite Ausgleichsabschnitt (144) ein nachbearbeiteter Bereich ist, beispielsweise ein durch nachträgliche Prägung erzeugter Bereich.
12. Elektrochemische Zelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ausgleichselement (124) eine Beschichtung an dem Abdeckelement (110) und/oder eine Beschichtung an dem ersten Zellterminal (118) der elektrochemischen Zelle (100) umfasst oder daraus gebildet ist und/oder dass das zweite Ausgleichselement (126) eine Beschichtung an dem Abdeckelement (110) und/oder eine Beschichtung an dem zweiten Zell terminal (122) der elektrochemischen Zelle (100) umfasst oder daraus gebildet ist.
13. Elektrochemische Zelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ausgleichselement (124) eine Folie, beispielsweise eine selbstklebende Folie, umfasst oder daraus gebildet ist und/oder dass das zweite Ausgleichselement (126) eine Folie, beispielsweise eine selbstklebende Folie, umfasst oder daraus gebildet ist.
14. Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle (100), bei spielsweise zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Bereitstellen eines Abdeckelements (110), welches eine erste Öff nung und/oder eine zweite Öffnung (125b) umfasst;
Positionieren eines ersten Verbindungsleiters (114), welcher ins besondere mit einem ersten Zellterminal (118) verbunden oder verbindbar ist, in der ersten Öffnung (125a) und/oder Positio nieren eines zweiten Verbindungsleiters (116), welcher insbe sondere mit einem zweiten Zellterminal (122) verbunden oder verbindbar ist, in der zweiten Öffnung (125b); Erzeugen eines ersten Ausgleichselements (124) in einem ersten Verbindungsbereich zwischen der ersten Öffnung (125a) und dem ersten Verbindungsleiter (114) und/oder dem ersten Zellterminal (118) und Einfüllen eines ersten Harzmaterials in den ersten Ver bindungsbereich (130) in einem Gießverfahren und/oder Erzeu gen eines zweiten Ausgleichselements (126) in einem zweiten Verbindungsbereich (152) zwischen der zweiten Öffnung (125b) und dem zweiten Verbindungsleiter (116) und/oder dem zweiten Zellterminal (122) und Einfüllen eines zweiten Harzmaterials in den zweiten Verbindungsbereich (156) in einem Gießverfahren; Trocknen und/oder Aushärten des ersten Harzmaterials unter Bildung eines ersten Vergusselements (128) und/oder Trocknen und/oder Aushärten des zweiten Harzmaterials unter Bildung eines zweiten Vergusselements (154).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ausgleichselement (124) in einem Druckprozess, beispielsweise durch eine Siebdruckvorrichtung oder eine Dispenservorrichtung, auf das Abdeckelement (110) aufgebracht wird und dass anschließend eine Erhöhung eines ersten Randbereichs (132) oder eine Prägung eines ersten Ausgleichsabschnitts (134) erfolgt und/oder dass das zweite Ausgleichselement (126) in einem Druckprozess, bei spielsweise durch eine Siebdruckvorrichtung oder eine Dispenser vorrichtung, auf das Abdeckelement (110) aufgebracht werden und dass anschließend eine Erhöhung eines zweiten Randbereichs (142) oder eine Prägung eines zweiten Ausgleichsabschnitts (144) erfolgt.
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