WO2024046792A2 - Cover assembly, energy storage cell, battery module and method for producing a cover assembly - Google Patents

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WO2024046792A2 PCT/EP2023/072888 EP2023072888W WO2024046792A2 WO 2024046792 A2 WO2024046792 A2 WO 2024046792A2 EP 2023072888 W EP2023072888 W EP 2023072888W WO 2024046792 A2 WO2024046792 A2 WO 2024046792A2
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Sebastian Scharner
Seokyoon Yoo
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Abstract

The invention relates to a cover assembly for a cell housing of an energy storage cell, wherein, in the installed state, the cover assembly is designed so as to enable the cell housing to be filled with an electrolyte, the cover assembly comprising: (i) an end plate with an attachment assembly, which comprises an opening, (ii) wherein the end plate also comprises a circumferential groove; (iii) a first closure element, which is designed to close the opening, before filling of the cell housing, and to be penetrated by a filling element for filling the cell housing, through which the electrolyte can be filled into the cell housing; (iv) a second closure element which is designed to close the opening after filling of the cell housing; (v) wherein the circumferential groove is designed to enable the end plate to break open in the region of the groove if a certain excess pressure is reached or exceeded in the cell housing, so that an at least partial escape of the electrolyte is enabled through the broken open region.

Description

DECKELBAUGRUPPE, ENERGIESPEICHERZELLE, BATTERIEMODUL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER DECKELBAUGRUPPE COVER ASSEMBLY, ENERGY STORAGE CELL, BATTERY MODULE AND METHOD FOR MAKING A COVER ASSEMBLY
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Deckelbaugruppe, eine Energiespeicherzelle, ein Batteriemodul und ein Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe. The present invention relates to a cover assembly, an energy storage cell, a battery module and a method for producing a cover assembly.
Auf dem Gebiet von Energiespeicherzellen, insbesondere Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, sind vor allem zylindrische, prismatische und pouch-förmige Batteriezellen bekannt. Batteriezellen zur Speicherung elektrischer Energie spielen auf dem Gebiet der sog. Elektromobilität sowohl bei Fahrzeugen mit reinem Elektroantrieb als auch bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb eine zentrale Rolle. Beispielsweise kann ein Batteriemodul für eine 12V Starter- Batterie vier Batteriezellen aufweisen, wohingegen ein Hochvoltspeicher mehrere Batteriemodule aufweisen kann. In the field of energy storage cells, in particular battery cells, in particular lithium-ion battery cells, cylindrical, prismatic and pouch-shaped battery cells are primarily known. Battery cells for storing electrical energy play a central role in the field of so-called electromobility, both in vehicles with purely electric drives and in vehicles with hybrid drives. For example, a battery module for a 12V starter battery can have four battery cells, whereas a high-voltage storage device can have several battery modules.
Bei den Batteriezellen kann ein Energiespeicher und damit verbundene Elektroden innerhalb eines Zellgehäuses angeordnet sein. Über vorgesehene elektrische Verbindungen mit den Elektroden kann eine elektrische Leistung von außerhalb des Zellgehäuses abgegriffen werden. Der Energiespeicher kann chemische Verbindungen aufweisen, die zu Gasemissionen innerhalb des Zellgehäuses führen können. Bei gleichzeitiger hoher Temperatur kann innerhalb des Zellgehäuses ein hoher Druck entstehen, wodurch sich eine Gefahr eines thermischen Durchgehens der Batteriezelle erhöht. In the case of battery cells, an energy storage device and electrodes connected to it can be arranged within a cell housing. Electrical power can be tapped from outside the cell housing via provided electrical connections to the electrodes. The energy storage may have chemical compounds that can lead to gas emissions within the cell housing. If the temperature is high at the same time, high pressure can arise within the cell housing, which increases the risk of the battery cell thermally running away.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Deckelbaugruppe, eine Energiespeicherzelle, ein Batteriemodul, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe anzugeben, welche bzw. welches hinsichtlich der vorstehend genannten Probleme verbessert ist. It is an object of the present disclosure to provide a cover assembly, an energy storage cell, a battery module, a motor vehicle and a method for producing a cover assembly, which is improved with regard to the problems mentioned above.
Diese Aufgabe wird durch eine Deckelbaugruppe gemäß Anspruch 1 , eine Energiespeicherzelle, ein Batteriemodul, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe gelöst. This object is achieved by a cover assembly according to claim 1, an energy storage cell, a battery module, a motor vehicle and a method for producing a cover assembly.
Ein erster Aspekt der Lösung betrifft eine Deckelbaugruppe für ein Zellgehäuse einer Energiespeicherzelle, wobei die Deckelbaugruppe im eingebauten Zustand dazu eingerichtet ist, ein Befüllen des Zellgehäuses mit einem Elektrolyten zu ermöglichen, wobei die Deckelbaugruppe aufweist: (i) eine Abschlussplatte mit einer Befestigungsbaugruppe, die eine Öffnung aufweist, (ii) wobei die Abschlussplatte ferner eine umlaufende Nut aufweist; (iii) ein erstes Verschlusselement, welches dazu eingerichtet ist, vor dem Befüllen des Zellgehäuses die Öffnung zu verschließen und zum Befüllen des Zellgehäuses von einem Einfüllelement, durch welches der Elektrolyt in das Zellgehäuse eingefüllt werden kann, durchdrungen zu werden; (iv) ein zweites Verschlusselement, welches dazu eingerichtet ist, die Öffnung nach dem Befüllen des Zellgehäuses zu verschließen; (v) wobei die umlaufende Nut dazu eingerichtet ist, ein Aufbrechen der Abschlussplatte im Bereich der Nut zu ermöglichen, wenn im Zellgehäuse ein bestimmter Überdruck erreicht oder überschritten wurde, so dass ein zumindest teilweises Austreten des Elektrolyten durch den aufgebrochenen Bereich ermöglicht wird. A first aspect of the solution relates to a cover assembly for a cell housing of an energy storage cell, the cover assembly being in the installed state is designed to enable the cell housing to be filled with an electrolyte, the cover assembly having: (i) an end plate with a fastening assembly that has an opening, (ii) the end plate further having a circumferential groove; (iii) a first closure element, which is designed to close the opening before filling the cell housing and to be penetrated by a filling element for filling the cell housing, through which the electrolyte can be filled into the cell housing; (iv) a second closure element which is designed to close the opening after filling the cell housing; (v) wherein the circumferential groove is designed to enable the end plate to be broken in the area of the groove when a certain excess pressure has been reached or exceeded in the cell housing, so that at least partial escape of the electrolyte is made possible through the broken area.
Die hierein gegebenenfalls verwendeten Begriffe "umfasst", "beinhaltet", "schließt ein", "weist auf", "hat", "mit", oder jede andere Variante davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken. So ist beispielsweise ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind. The terms "comprises", "includes", "includes", "has", "has", "with", or any other variation thereof, as may be used herein, are intended to cover non-exclusive inclusion. For example, a method or device that includes or has a list of elements is not necessarily limited to those elements, but may include other elements that are not expressly listed or that are inherent to such method or device.
Ferner bezieht sich "oder", sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives oder und nicht auf ein exklusives „oder“. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden). Furthermore, unless expressly stated to the contrary, “or” refers to an inclusive or and not an exclusive “or”. For example, a condition A or B is satisfied by one of the following conditions: A is true (or present) and B is false (or absent), A is false (or absent) and B is true (or present), and both A and B are true (or present).
Die Begriffe "ein" oder "eine", wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von „ein/eine oder mehrere“ definiert. Die Begriffe "ein anderer" und „ein weiterer“ sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von „zumindest ein Weiterer“ zu verstehen. Der Begriff "Mehrzahl", wie er hier verwendet wird, ist im Sinne von „zwei oder mehr“ zu verstehen. The terms “a” or “an” as used herein are defined to mean “one or more”. The terms “another” and “another” and any other variant thereof are to be understood in the sense of “at least one further”. The term "plural" as used herein is to be understood in the sense of "two or more".
Unter dem Begriff „konfiguriert“ oder „eingerichtet“ eine bestimmte Funktion zu erfüllen, (und jeweiligen Abwandlungen davon) wie er hier verwendet ist zu verstehen, dass die entsprechende Vorrichtung bereits in einer Ausgestaltung oder Einstellung vorliegt, in der sie die Funktion ausführen kann oder sie zumindest so einstellbar - d.h. konfigurierbar - ist, dass sie nach entsprechender Einstellung die Funktion ausführen kann. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen. Insbesondere kann die Vorrichtung mehrere vorbestimmte Konfigurationen oder Betriebsmodi aufweisen, so dass das Konfigurieren mittels einer Auswahl einer dieser Konfigurationen bzw. Betriebsmodi erfolgen kann. The term “configured” or “set up” to fulfill a specific function (and respective modifications thereof) as used here is to be understood as meaning that the corresponding device is already in a configuration or setting in which it can perform the function or it is at least so adjustable - i.e. configurable - that it can carry out the function after the appropriate setting. The configuration can be carried out, for example, by appropriately setting parameters of a process flow or switches or the like to activate or deactivate functionalities or settings. In particular, the device can have several predetermined configurations or operating modes, so that the configuration can be carried out by selecting one of these configurations or operating modes.
Unter dem Begriff "Elektrodenwickel" wie er hier verwendet wird ist insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, welche als Baugruppe einer galvanischen Zelle, insbesondere einer Batteriezelle, auch der Speicherung chemischer Energie und zur Abgabe elektrischer Energie dient. Dazu weist der Elektrodenwickel wenigstens zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode, und einen Separator, insbesondere einen elektrisch isolierenden Separator, auf, der einen Elektrolyten wenigstens teilweise aufnehmen kann. Dabei sind Anode, Separator und Kathode um eine Achse herum zu einem Elektrodenwickel aufgewickelt. Vor der Abgabe von elektrischer Energie wird gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Während des Ladens der Zelle wird die dem Elektrodenwickel zugeführte elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt und abgespeichert. Besonders bevorzugt sind einige Elektroden untereinander insbesondere elektrisch miteinander verbunden. The term “electrode coil” as used here is understood to mean in particular a device which, as an assembly of a galvanic cell, in particular a battery cell, also serves to store chemical energy and to deliver electrical energy. For this purpose, the electrode coil has at least two electrodes, namely an anode and a cathode, and a separator, in particular an electrically insulating separator, which can at least partially absorb an electrolyte. The anode, separator and cathode are wound around an axis to form an electrode coil. Before electrical energy is released, stored chemical energy is converted into electrical energy. While the cell is charging, the electrical energy supplied to the electrode coil is converted into chemical energy and stored. Particularly preferably, some electrodes are connected to one another, in particular electrically.
Unter dem Begriff "Separatorschicht" bzw. einem "Separator" wie er hier verwendet wird ist insbesondere eine elektrisch isolierende Einrichtung zu verstehen, welche eine Anode von einer Kathode trennt und beabstandet. Vorzugsweise ist eine Separatorschicht auf eine Anodenschicht und/oder eine Kathodenschicht aufgetragen. Vorzugsweise ist die Separatorschicht als unabhängiger Körper ausgebildet. Die Separatorschicht bzw. der Separator kann auch einen Elektrolyten wenigstens teil- weise aufnehmen, wobei der Elektrolyt vorzugsweise Lithium-Ionen enthält. Der Elektrolyt kann auch mit benachbarten Schichten des Elektrodenstapels elektrochemisch wirkverbunden sein. Vorzugsweise entspricht die Gestalt eines Separators im Wesentlichen der Gestalt einer Anode des Elektrodenstapels. Vorzugsweise ist ein Separator dünnwandig ausgebildet, besonders bevorzugt als mikroporöse Folie. Vorzugsweise ist die Separatorschicht bzw. der Separator mit einem Additiv benetzt, welches auch die Beweglichkeit der Separatorschicht bzw. des Separators erhöht. Besonders bevorzugt erfolgt die Benetzung mit einem ionischen Additiv. Vorzugsweise erstreckt sich die Separatorschicht bzw. der Separator wenigstens bereichsweise über eine Begrenzungskante wenigstens einer Elektrode. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Separatorschicht bzw. der Separator über sämtliche Begrenzungskanten benachbarter Elektroden hinaus. The term “separator layer” or a “separator” as used here is understood to mean, in particular, an electrically insulating device which separates and distances an anode from a cathode. A separator layer is preferably applied to an anode layer and/or a cathode layer. The separator layer is preferably designed as an independent body. The separator layer or the separator can also at least partially contain an electrolyte. absorb wisely, the electrolyte preferably containing lithium ions. The electrolyte can also be electrochemically connected to adjacent layers of the electrode stack. Preferably, the shape of a separator essentially corresponds to the shape of an anode of the electrode stack. A separator is preferably designed to be thin-walled, particularly preferably as a microporous film. Preferably, the separator layer or the separator is wetted with an additive, which also increases the mobility of the separator layer or the separator. Wetting is particularly preferably carried out with an ionic additive. Preferably, the separator layer or the separator extends at least partially over a boundary edge of at least one electrode. Particularly preferably, the separator layer or the separator extends beyond all boundary edges of adjacent electrodes.
Unter dem Begriff "Elektrolyt" wie er hier verwendet wird ist insbesondere ein flüssiges oder festes Material zu verstehen, durch das Ionen geleitet werden können, wodurch ein Stromtransport zwischen Elektroden einer Batterie, insbesondere zwischen einer Kathode und einer Anode, ermöglicht wird. Anders als bei der elektronischen Leitfähigkeit (durch Elektronen) in den Elektrodenmaterialien, muss der Elektrolyt ionisch leitfähig sein, d. h. den elektrischen Strom durch Transport geladener Atome oder Moleküle (Ionen) leiten. Der Elektrolyt ist vorteilhaft in einem weiten Temperaturfenster chemisch und in einem möglichst großen Spannungsfenster elektrochemisch stabil gegen Zersetzung. Idealerweise ist er ungiftig und nicht brennbar und besitzt zumindest einen hohen Flammpunkt und eine geringe Verbrennungswärme. Flüssige Systeme können wegen einer besseren Leitfähigkeit gegenüber Polymer- und Festelektrolyten bevorzugt sein. The term “electrolyte” as used here is to be understood in particular as meaning a liquid or solid material through which ions can be passed, thereby enabling current transport between electrodes of a battery, in particular between a cathode and an anode. Unlike electronic conductivity (due to electrons) in the electrode materials, the electrolyte must be ionic conductive, i.e. H. conduct electrical current by transporting charged atoms or molecules (ions). The electrolyte is advantageously chemically stable against decomposition in a wide temperature window and electrochemically stable against decomposition in the largest possible voltage window. Ideally it is non-toxic and non-flammable and has at least a high flash point and low heat of combustion. Liquid systems may be preferred over polymer and solid electrolytes because of better conductivity.
Durch die Energiespeicherzelle nach dem ersten Aspekt kann erreicht werden, dass im eingebauten Zustand der Deckelbaugruppe an einem Zellgehäuse einer Energiespeicherzelle bei einem Erreichen oder Übersteigen eines bestimmten Druckes im Zellgehäuse ein Aufbrechen der Abschlussplatte im Bereich der umlaufenden Nut erfolgen kann. Dadurch kann verhindert werden, dass ein aktuell im Zellgehäuse vorherrschender Druck weiter ansteigt. Dadurch wird vorzugsweise eine kontrollierte, gerichtete und damit sichere Druckentlastung erreicht. Die Deckelbaugruppe ermöglicht dadurch nicht nur eine zuverlässige und sichere Elektrolytbefüllung unter Normalbedingungen, sondern dient gleichzeitig dazu, einen unter Umständen auf- tretenden Überdruck, beispielsweise infolge einer starken Erwärmung aufgrund zellinterner Kurzschlüsse, in der Zelle abzubauen. Ferner kann die Deckelbaugruppe separat zum Zellgehäuse hergestellt werden. Dies kann bei der Montage der Deckelbaugruppe am Zellgehäuse vorteilhaft sein, da die Öffnung, das erste Verschlusselement, die Befestigungsbaugruppe und die Nut bereits angeordnet bzw. ausgebildet werden können, bevor die Deckelbaugruppe am Zellgehäuse befestigt wird. Lediglich durch das zweite Anschlusselement wird im Anschluss an die Befüllung des Elektrolyten die Öffnung geschlossen. Ein Ausbilden der Öffnung, beispielsweise durch einen Bohrvorgang, wenn die Deckelbaugruppe bereits am Zellgehäuse befestigt ist, kann dazu führen, dass Verunreinigungen, insbesondere Metallspäne, in das Zellgehäuse gelangen, wodurch die Funktion der Energiespeicherzelle beeinträchtigen kann. Dies kann durch eine separate Herstellung der Deckelbaugruppe vermieden werden. Through the energy storage cell according to the first aspect, it can be achieved that in the installed state of the cover assembly on a cell housing of an energy storage cell, when a certain pressure in the cell housing is reached or exceeded, the end plate can be broken in the area of the circumferential groove. This can prevent the pressure currently prevailing in the cell housing from increasing further. This preferably achieves a controlled, directed and therefore safe pressure relief. The cover assembly not only enables reliable and safe electrolyte filling under normal conditions, but at the same time serves to prevent a possible excess pressure that occurs in the cell, for example as a result of strong heating due to internal cell short circuits. Furthermore, the cover assembly can be manufactured separately from the cell housing. This can be advantageous when assembling the cover assembly on the cell housing, since the opening, the first closure element, the fastening assembly and the groove can already be arranged or formed before the cover assembly is attached to the cell housing. The opening is only closed by the second connection element after the electrolyte has been filled. Forming the opening, for example by a drilling process, when the cover assembly is already attached to the cell housing, can lead to contaminants, in particular metal chips, getting into the cell housing, which can impair the function of the energy storage cell. This can be avoided by manufacturing the lid assembly separately.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Deckelbaugruppe beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen Aspekten kombiniert werden können. Preferred embodiments of the cover assembly are described below, which can be combined in any way with each other and with the other aspects described, unless this is expressly excluded or is technically impossible.
Bei einigen Ausführungsformen weist das erste Verschlusselement eine Membran und/oder eine Folie auf, welche in der Öffnung angebracht ist. Unter einer Membran bzw. Folie ist hierbei vorzugsweise jede dünne flächige Struktur etwa aus Kunststoff, Gummi, Metall oder anderen Materialien oder einer Kombination aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Materialien zu verstehen, die im Verhältnis zu ihrer Dicke eine große flächige Ausdehnung aufweist. Dadurch kann einerseits eine gute Abdichtung der Öffnung und andererseits eine gute Penetrierbarkeit des ersten Verschlusselements erreicht werden. Vorzugsweise ist die Membran bzw. Folie aus einem elastischen Material hergestellt. Dadurch kann erreicht werden, dass an der Stelle, an welcher das Einfüllelement die Membran bzw. Folie durchdringt, kein oder nur relativ wenig Elektrolyt bzw. Lösungsmittel austritt. In some embodiments, the first closure element includes a membrane and/or a film mounted in the opening. A membrane or film is preferably understood to mean any thin, flat structure, for example made of plastic, rubber, metal or other materials or a combination of two or more different materials, which has a large surface area in relation to its thickness. As a result, on the one hand, good sealing of the opening and, on the other hand, good penetrability of the first closure element can be achieved. The membrane or film is preferably made of an elastic material. This can ensure that no or only relatively little electrolyte or solvent emerges at the point at which the filling element penetrates the membrane or film.
Bei einigen Ausführungsformen ist das erste Verschlusselement dazu eingerichtet, zum Befüllen des Zellgehäuses von einem als Hohlnadel ausgebildeten Einfüllelement durchstochen und/oder durchstoßen zu werden. Hierdurch kann ein Befüllen eines geschlossenen Zellgehäuses erfolgen. Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite Verschlusselement dazu eingerichtet, mit der Befestigungsbaugruppe kraftschlüssig, insbesondere durch Verschrauben, verbunden zu werden, um die Öffnung zu verschließen, insbesondere hermetisch zu verschließen. Beispielsweise kann hierbei die Öffnung mit einem Innengewinde und das zweite Verschlusselement mit einem Außengewinde versehen sein, so dass das zweite Verschlusselement in die Öffnung geschraubt werden kann. Dadurch lässt sich auf besonders einfache Weise eine zuverlässige Abdichtung der Öffnung nach dem Befüllen der Energiespeicherzelle erreichen. In some embodiments, the first closure element is designed to be punctured and/or pierced by a filling element designed as a hollow needle in order to fill the cell housing. This allows a closed cell housing to be filled. In some embodiments, the second closure element is designed to be non-positively connected to the fastening assembly, in particular by screwing, in order to close the opening, in particular to close it hermetically. For example, the opening can be provided with an internal thread and the second closure element with an external thread, so that the second closure element can be screwed into the opening. This makes it particularly easy to achieve a reliable sealing of the opening after the energy storage cell has been filled.
Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite Verschlusselement dazu eingerichtet, mit der Befestigungsbaugruppe stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen und/oder Löten, verbunden zu werden, um die Öffnung zu verschließen, insbesondere hermetisch zu verschließen. Beispielsweise können zu diesem Zweck am zweiten Verschlusselement Flansche vorgesehen sein, die mit der Befestigungsbaugruppe des Füllanschluss verschweißt bzw. verlötet werden. Auch hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine zuverlässige Abdichtung der Öffnung nach dem Befüllen der Zelle erreichen. In some embodiments, the second closure element is designed to be connected to the fastening assembly in a materially bonded manner, in particular by welding and/or soldering, in order to close the opening, in particular to close it hermetically. For example, for this purpose, flanges can be provided on the second closure element, which are welded or soldered to the fastening assembly of the filling connection. This also makes it easy to achieve a reliable sealing of the opening after the cell has been filled.
Bei einigen Ausführungsformen ist das erste Verschlusselement in der Öffnung lösbar angebracht, so dass das erste Verschlusselement durch den Überdruck zumindest teilweise aus der Öffnung entfernt, insbesondere herausgedrückt, werden kann. Beispielsweise kann in der Öffnung eine umlaufende Nut vorgesehen sein, in welcher das erste Verschlusselement gehalten wird. Überschreitet der Überdruck in der Zelle einen bestimmten Wert, so wird das erste Verschlusselement aus der umlaufenden Nut der Öffnung gelöst, wodurch ein Überdruck im Zellgehäuse verringert werden kann. In some embodiments, the first closure element is releasably attached in the opening, so that the first closure element can be at least partially removed, in particular pushed out, from the opening by the excess pressure. For example, a circumferential groove can be provided in the opening, in which the first closure element is held. If the excess pressure in the cell exceeds a certain value, the first closure element is released from the circumferential groove of the opening, whereby excess pressure in the cell housing can be reduced.
Bei einigen Ausführungsformen weist das zweite Verschlusselement eine Berstmembran oder Berstscheibe auf, welche dazu eingerichtet ist, die Öffnung zumindest teilweise zu öffnen oder freizugeben, um ein zumindest teilweises Austreten des Elektrolyten durch die Öffnung zu ermöglichen, wenn im Zellgehäuse ein bestimmter Überdruck erreicht oder überschritten wird. Eine Berstmembran oder Berstscheibe besteht aus einem geeigneten Material, wie etwa Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Stahl oder PTFE, und ist so beschaffen, dass sie im Falle eines Erreichens oder Überschreitens eines bestimmten Überdrucks in der Zelle bers- ten und/oder die Öffnung freigegeben kann. Dadurch wird vorzugsweise eine kontrollierte, gerichtete und damit sichere Druckentlastung erreicht. Die Deckelbaugruppe ermöglicht dadurch einen unter Umständen auftretenden Überdruck, beispielsweise infolge einer starken Erwärmung aufgrund zellinterner Kurzschlüsse, in der Zelle abzubauen. In some embodiments, the second closure element has a rupture membrane or rupture disk, which is designed to at least partially open or release the opening in order to enable at least partial escape of the electrolyte through the opening when a certain excess pressure is reached or exceeded in the cell housing . A rupture membrane or rupture disk consists of a suitable material, such as aluminum, an aluminum alloy, steel or PTFE, and is designed to rupture if a certain excess pressure in the cell is reached or exceeded. th and/or the opening can be released. This preferably achieves a controlled, directed and therefore safe pressure relief. The cover assembly thereby enables excess pressure that may occur in the cell to be reduced, for example as a result of strong heating due to internal cell short circuits.
Ein zweiter Aspekt der Lösung betrifft ein Energiespeicherzelle aufweisend: (i) ein Zellgehäuse; (ii) zwei Elektroden, die in dem Zellgehäuse angeordnet sind; (iii) eine Deckelbaugruppe nach dem ersten Aspekt, wobei die Deckelbaugruppe am Zellgehäuse befestigt ist, so dass das Zellgehäuse geschlossen ist, insbesondere gasdicht. A second aspect of the solution relates to an energy storage cell comprising: (i) a cell housing; (ii) two electrodes disposed in the cell housing; (iii) a cover assembly according to the first aspect, wherein the cover assembly is attached to the cell housing, so that the cell housing is closed, in particular gas-tight.
Ein dritter Aspekt der Lösung betrifft ein Batteriemodul mit mehreren Energiespeicherzellen gemäß dem zweiten Aspekt. A third aspect of the solution relates to a battery module with multiple energy storage cells according to the second aspect.
Ein vierter Aspekt der Lösung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Elektroantrieb oder einem Hybridantrieb und einem Batteriemodul gemäß dem dritten Aspekt. A fourth aspect of the solution relates to a motor vehicle with an electric drive or a hybrid drive and a battery module according to the third aspect.
Ein fünfter Aspekt der Lösung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe nach dem ersten Aspekt, aufweisend die Schritte: (i) Bereitstellen einer Abschlussplatte mit einer kreisförmigen Grundfläche und einer senkrecht zur kreisförmigen Grundfläche verlaufenden Längsachse (L); (ii) Ausbilden einer im Wesentlichen mittig angeordneten durchgehenden Öffnung entlang der Längsachse an der kreisförmigen Abschlussplatte; (iii) Ausbilden einer in Bezug auf die Längsachse umlaufenden Nut an einer Oberfläche der kreisförmigen Abschlussplatte; (iv) Anordnen einer Befestigungsbaugruppe im Randbereich der Öffnung; (v) Anordnen eines ersten Verschlusselements zum Verschließen der Öffnung, wobei das erste Verschlusselement dazu eingerichtet ist, im eingebauten Zustand vor dem Befüllen des Zellgehäuses mit einem Elektrolyten die Öffnung zu verschließen und zum Befüllen des Zellgehäuses von einem Einfüllelement, durch welches der Elektrolyt in das Zellgehäuse eingefüllt werden kann, durchdrungen, insbesondere durchstochen oder durchstoßen, zu werden; (vi) Anordnen eines zweiten Verschlusselements im eingebauten Zustand und im Anschluss an die Befüllung des Zellgehäuses, welches dazu eingerichtet ist, die Öffnung nach dem Befüllen des Zellgehäuse zu verschließen. Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Lösung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren beschriebenen Aspekte. A fifth aspect of the solution relates to a method for producing a cover assembly according to the first aspect, comprising the steps: (i) providing an end plate with a circular base and a longitudinal axis (L) running perpendicular to the circular base; (ii) forming a substantially centrally located through opening along the longitudinal axis on the circular end plate; (iii) forming a groove circumferential with respect to the longitudinal axis on a surface of the circular end plate; (iv) placing a fastener assembly in the periphery of the opening; (v) arranging a first closure element for closing the opening, wherein the first closure element is designed to close the opening in the installed state before filling the cell housing with an electrolyte and for filling the cell housing by a filling element through which the electrolyte is introduced into the Cell housing can be filled, penetrated, in particular pierced or punctured; (vi) Arranging a second closure element in the installed state and after filling the cell housing, which is designed to close the opening after filling the cell housing. The features and advantages explained in relation to the first aspect of the solution also apply accordingly to the other aspects described.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Figuren. Further advantages, features and possible applications result from the following description of preferred embodiments in connection with the figures.
Dabei zeigt This shows
Fig. 1 schematisch eine Batteriezelle gemäß einer Ausführungsform; 1 shows schematically a battery cell according to an embodiment;
Fig. 2 schematisch eine Deckelbaugruppe gemäß einer Ausführungsform; 2 shows schematically a cover assembly according to an embodiment;
Fig. 3A bis 3D schematisch Herstellungszustände einer Deckelbaugruppe gemäß einer Ausführungsform; und 3A to 3D show schematic manufacturing states of a lid assembly according to an embodiment; and
Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Batteriezelle. Fig. 4 is a flowchart to illustrate a preferred embodiment of a method for producing a battery cell.
In den Figuren werden durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechenden Elemente verwendet. In the figures, the same reference numerals are used throughout for the same or corresponding elements.
In Figur 1 ist schematisch eine Batteriezelle 100 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Die Batteriezelle 100 weist ein hohlzylinderförmiges Zellgehäuse 110 mit einer Längsachse L auf. Das Zellgehäuse 110 kann ebenso quaderförmig ausgebildet sein. Das Zellgehäuse 110 weist ein elektrisch leitendes Material auf. Es ist aber auch denkbar, dass das Zellgehäuse 110 ein elektrisch isolierendes Material aufweist. Das Zellgehäuse 110 ist auf einer Seite durch eine Bodenplatte 130 verschlossen. Auf einer zur Bodenplatte 130 gegenüberliegenden Seite ist das Zellgehäuse 110 durch eine Deckelbaugruppe 140 geschlossen. Die Deckelbaugruppe 140 weist eine Abschlussplatte 120 auf, und wird in Figur 2 näher beschrieben. Die Abschlussplatte 120 ist in einer umlaufenden Nut des Zellgehäuses 110 angeordnet, wobei zwischen der Abschlussplatte 120 und der Nut ein elektrisch isolierendes Element 150 angeordnet ist, welches die Abschlussplatte 120 gegenüber dem Zellgehäuse 110 elektrisch isoliert. Zusätzlich wirkt das elektrisch isolierende Element 150 gasdichtend, so dass durch die Deckelbaugruppe 140 das Zellgehäuse 110 gasdicht verschlossen werden kann. Dabei zeigt die Öffnung der Nut zur Längsachse L. A battery cell 100 according to one embodiment is shown schematically in FIG. The battery cell 100 has a hollow cylindrical cell housing 110 with a longitudinal axis L. The cell housing 110 can also be cuboid-shaped. The cell housing 110 comprises an electrically conductive material. However, it is also conceivable that the cell housing 110 has an electrically insulating material. The cell housing 110 is closed on one side by a base plate 130. On a side opposite the base plate 130, the cell housing 110 is closed by a cover assembly 140. The cover assembly 140 has an end plate 120 and is described in more detail in Figure 2. The end plate 120 is arranged in a circumferential groove of the cell housing 110, an electrically insulating element 150 being arranged between the end plate 120 and the groove, which electrically insulates the end plate 120 from the cell housing 110. The electrically insulating element also works 150 gas-tight, so that the cell housing 110 can be closed gas-tight by the cover assembly 140. The opening of the groove points to the longitudinal axis L.
Es ist aber auch denkbar, dass zwischen der Abschlussplatte 120 und der Nut kein elektrisch isolierendes Element 150 angeordnet ist. Das kann dann sinnvoll sein, wenn das Zellgehäuse 110 ein elektrisch isolierendes Material aufweist. Weiterhin ist denkbar, dass eine Elektrode einer Polung durch die Bodenplatte 130 des Zellgehäuses 110 geführt wird, wobei die Durchführung gegenüber dem Zellgehäuse 110 elektrisch isoliert ist und sich ebenfalls in die Bodenplatte 130 eingebaut befindet. Auch in diesem Fall kann der Deckel direkt mit dem Zellgehäuse 110 verbunden werden, insbesondere verschweißt werden. However, it is also conceivable that no electrically insulating element 150 is arranged between the end plate 120 and the groove. This can make sense if the cell housing 110 has an electrically insulating material. Furthermore, it is conceivable that an electrode of a polarity is guided through the base plate 130 of the cell housing 110, the bushing being electrically insulated from the cell housing 110 and also being installed in the base plate 130. In this case too, the cover can be connected directly to the cell housing 110, in particular welded.
Im Zellgehäuse 110 ist ein Elektroden-Wickel 160 angeordnet. Der Elektroden- Wickel 160 weist Elektroden mit einer ersten, positiven, Polung 170, und Elektroden mit einer zweiten, negativen, Polung 175 auf. Der Elektroden-Wickel 160 kann aber auch so aufgebaut sein, dass die erste Polung negativ ist und die zweite Polung positiv ist. Der Elektroden-Wickel 160 ist im Zellgehäuse 110 so angeordnet, dass in radialer Richtung abwechselnd Elektroden positiver Polung 170 und Elektroden negativer Polung 175 angeordnet sind. Zwischen den positiv gepolten Elektroden 170 und den negativ gepolten Elektroden 175 ist jeweils ein Separator 180 angeordnet, so dass die unterschiedlich gepolten Elektroden 170, 175 zueinander elektrisch isoliert sind, wobei der Separator 180 ein elektrisch isolierendes Material aufweist. Ferner ist im Zellgehäuse 110 schematisch ein Elektrolyt 190 dargestellt. Der Elektrolyt 190 wird durch die Deckelbaugruppe 140 in das Zellgehäuse 110 gefüllt. An electrode wrap 160 is arranged in the cell housing 110. The electrode coil 160 has electrodes with a first, positive, polarity 170, and electrodes with a second, negative, polarity 175. The electrode winding 160 can also be constructed in such a way that the first polarity is negative and the second polarity is positive. The electrode coil 160 is arranged in the cell housing 110 in such a way that electrodes with positive polarity 170 and electrodes with negative polarity 175 are arranged alternately in the radial direction. A separator 180 is arranged between the positively polarized electrodes 170 and the negatively polarized electrodes 175, so that the differently polarized electrodes 170, 175 are electrically insulated from one another, the separator 180 having an electrically insulating material. Furthermore, an electrolyte 190 is shown schematically in the cell housing 110. The electrolyte 190 is filled into the cell housing 110 through the lid assembly 140.
In Figur 2 ist schematisch eine Deckelbaugruppe 140 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Die Deckelbaugruppe 140 weist eine Abschlussplatte 120 auf. Die Abschlussplatte 120 weist eine in Bezug auf eine Längsachse L umlaufende Nut 210 auf. Die Nut 210 weist einen dreieckigen Querschnitt auf. Ebenso kann der Querschnitt einen Halbkreis, ein Rechteck oder eine andere Form aufweisen. Die Abschlussplatte 120 weist im Bereich der Nut 210 eine geringere Dicke als die Dicke der Abschlussplatte 120 bei ihrer Herstellung auf, und kann dadurch in diesen Bereichen leichter aufbrechen. Die Abschlussplatte 120 weist eine Befestigungsbaugruppe 200 mit einer in Bezug auf die Abschlussplatte 120 im Wesentlichen mittig angeordneten Öffnung 220 auf. Die Befestigungsbaugruppe 200 ist symmetrisch zu der Längsachse L angeordnet. Die Befestigungsbaugruppe 200 weist einen ersten Stützring 203, der an einer Seite der Abschlussplatte 120 angeordnet ist, und einen zweiten Stützring 207, der an einer anderen Seite der Abschlussplatte 120 angeordnet ist, auf. Die Öffnung 220 ist durch eine Membran 230 verschlossen. Ebenso kann anstatt der Membran 230 eine Folie die Öffnung 220 verschließen. Durch die Membran 220 kann mittels eines Einfüllwerkzeugs, insbesondere einer Hohlnadel (hier nicht gezeigt), das geeignet ist durch die Membran 230 durchgestoßen zu werden, ein Elektrolyt 190 in das Zellgehäuse 110 gefüllt werden. Nach dem Einfüllen und dem Herausziehen des Einfüllwerkzeugs aus dem Zellgehäuse 110 und der Membran 230 verschließt sich die Membran 230. Das Verschließen soll verhindern, dass erhebliche Mengen des Elektrolyten 190 aus dem Zellgehäuse 110 entweichen können. Gerade bei Elektrolyten 190, deren Siedetemperatur unterhalb der Raumtemperatur liegt, kann ein Absieden erfolgen. Allerdings ist das Verschließen der Membran 230 nur für den Befüllvorgang ausreichend. Im Betrieb der Batteriezelle 100 ist ein stabiler und dauerhafter Verschluss erforderlich. Daher ist zusätzlich ein Deckel 240 vorgesehen, der ein Metall aufweisen kann und gasdicht an der Befestigungsbaugruppe 200 befestigt ist. A cover assembly 140 according to one embodiment is shown schematically in FIG. The lid assembly 140 has an end plate 120. The end plate 120 has a groove 210 that runs circumferentially with respect to a longitudinal axis L. The groove 210 has a triangular cross section. Likewise, the cross section can have a semicircle, a rectangle or another shape. The end plate 120 has a smaller thickness in the area of the groove 210 than the thickness of the end plate 120 when it was manufactured, and can therefore break open more easily in these areas. The end plate 120 has a fastening assembly 200 with an opening 220 arranged essentially centrally with respect to the end plate 120. The fastening assembly 200 is arranged symmetrically to the longitudinal axis L. The mounting assembly 200 includes a first support ring 203 disposed on one side of the end plate 120 and a second support ring 207 disposed on another side of the end plate 120. The opening 220 is closed by a membrane 230. Likewise, instead of the membrane 230, a film can close the opening 220. An electrolyte 190 can be filled into the cell housing 110 through the membrane 220 using a filling tool, in particular a hollow needle (not shown here), which is suitable for being pushed through the membrane 230. After filling and pulling out the filling tool from the cell housing 110 and the membrane 230, the membrane 230 closes. The closing is intended to prevent significant amounts of the electrolyte 190 from escaping from the cell housing 110. Boiling can occur, especially with electrolytes 190 whose boiling point is below room temperature. However, closing the membrane 230 is only sufficient for the filling process. A stable and permanent closure is required during operation of the battery cell 100. Therefore, a cover 240 is additionally provided, which can have a metal and is attached to the fastening assembly 200 in a gas-tight manner.
Im Falle eines Überdrucks innerhalb des geschlossenen Zellgehäuses 110, ist vorgesehen, dass die Abschlussplatte 120 im Bereich der Nut 210 aufbricht. Dadurch kann Gas oder auch der Elektrolyt 190 aus dem Zellgehäuse 110 entweichen und ein weiter ansteigender Druck kann vermieden werden. In the event of excess pressure within the closed cell housing 110, it is provided that the end plate 120 breaks open in the area of the groove 210. This allows gas or the electrolyte 190 to escape from the cell housing 110 and further increasing pressure can be avoided.
In den Figuren 3A bis 3D sind schematisch Herstellungszustände einer Deckelbaugruppe gemäß einer Ausführungsform gezeigt. 3A to 3D show schematic manufacturing states of a cover assembly according to one embodiment.
In Figur 3A ist eine Abschlussplatte 120 mit einer Längsachse L in einer Seitenansicht gezeigt. Die Längsachse L verläuft in der Seitenansicht der Abschlussplatte 120 im Wesentlichen senkrecht zur Abschlussplatte 120. 3A shows an end plate 120 with a longitudinal axis L in a side view. In the side view of the end plate 120, the longitudinal axis L runs essentially perpendicular to the end plate 120.
In Figur 3B weist die Abschlussplatte 120 eine im Wesentlichen mittig angeordneten Öffnung 220 auf. An einer Seite der Öffnung 220 ist ein erster Stützring 203 be- festigt. Die Befestigung ist bevorzugt stoffschlüssig ausgebildet. Der erste Stützring 203 ist achssymmetrisch zu der Längsachse L angeordnet. Die Abschlussplatte 120 weist ferner eine umlaufende Nut 210 auf, die in Bezug auf die Längsachse L radial weiter außen angeordnet ist als der erste Stützring 203. Die Öffnung 220 ist durch eine Membran 230 verschlossen, die in der Öffnung 220 auf dem ersten Stützring 203 aufliegt. In Figure 3B, the end plate 120 has an essentially centrally arranged opening 220. A first support ring 203 is located on one side of the opening 220. consolidates. The attachment is preferably designed to be cohesive. The first support ring 203 is arranged axially symmetrically to the longitudinal axis L. The end plate 120 also has a circumferential groove 210, which is arranged radially further outward with respect to the longitudinal axis L than the first support ring 203. The opening 220 is closed by a membrane 230, which rests on the first support ring 203 in the opening 220 .
In Figur 3C ist eine Anordnung gemäß Figur 3B gezeigt, wobei zusätzlich an einer anderen Seite der Öffnung 220 ein zweiter Stützring 207 befestigt ist. Auch diese Befestigung ist bevorzugt stoffschlüssig ausgebildet. Dadurch ist die Membran 230 zwischen dem ersten Stützring 203 und dem zweiten Stützring 207 angeordnet. 3C shows an arrangement according to FIG. 3B, with a second support ring 207 additionally attached to another side of the opening 220. This attachment is also preferably designed to be cohesive. As a result, the membrane 230 is arranged between the first support ring 203 and the second support ring 207.
Die in Figur 3D gezeigte Anordnung entspricht der Anordnung von Figur 2. Im Vergleich zu Figur 3C ist in Bezug auf die Zeichenebene am oberen Bereich der Befestigungsbaugruppe 200 ein Deckel 240 befestigt. The arrangement shown in Figure 3D corresponds to the arrangement of Figure 2. Compared to Figure 3C, a cover 240 is attached to the upper region of the fastening assembly 200 with respect to the plane of the drawing.
Es ist auch denkbar, dass anstatt des ersten Stützrings 203 und des zweiten Stützrings 207 die Befestigungsbaugruppe 200 einteilig ausgebildet ist, und eine umlaufende Nut ausbildet. Dabei ist die Nut an einem Abschnitt so geöffnet, dass die Membran 230 in der Nut angeordnet werden kann. Dabei ist die Membran 230 bevorzugt deformierbar. Im Anschluss kann diese Öffnung durch mechanisches Umformen geschlossen werden. Die einteilige Befestigungsbaugruppe 200 kann entsprechend an einer Innenseite der Öffnung 220 stoffschlüssig befestigt werden (hier nicht gezeigt). It is also conceivable that instead of the first support ring 203 and the second support ring 207, the fastening assembly 200 is designed in one piece and forms a circumferential groove. The groove is opened in one section so that the membrane 230 can be arranged in the groove. The membrane 230 is preferably deformable. This opening can then be closed by mechanical forming. The one-piece fastening assembly 200 can accordingly be fastened in a materially bonded manner to an inside of the opening 220 (not shown here).
In Figur 4 ist ein Flussdiagramm 400 zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Deckelbaugruppe 140 einer Ausführungsform gezeigt. 4 shows a flowchart 400 for illustrating an embodiment of a method for producing a cover assembly 140 of an embodiment.
In einem ersten Schritt 410 des Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen einer Abschlussplatte 120 mit einer kreisförmigen Grundfläche und einer senkrecht zur kreisförmigen Grundfläche verlaufenden Längsachse L. In a first step 410 of the method, an end plate 120 with a circular base area and a longitudinal axis L running perpendicular to the circular base area is provided.
In einem weiteren Schritt 420 des Verfahrens erfolgt ein Ausbilden einer im Wesentlichen mittig angeordneten durchgehenden Öffnung 220 entlang der Längsachse L an der kreisförmigen Abschlussplatte 120. Die Öffnung 220 kann insbesondere durch einen Bohrschritt ausgebildet werden. In a further step 420 of the method, a substantially centrally arranged through opening 220 is formed along the longitudinal axis L on the circular end plate 120. The opening 220 can be formed in particular by a drilling step.
In einem weiteren Schritt 430 des Verfahrens erfolgt ein Ausbilden einer in Bezug auf die Längsachse L umlaufenden Nut 210 an einer Oberfläche der kreisförmigen Abschlussplatte 120. Die umlaufende Nut 210 kann insbesondere durch eine Fräsung oder Lasergravur ausgebildet werden. In a further step 430 of the method, a circumferential groove 210 is formed on a surface of the circular end plate 120 with respect to the longitudinal axis L. The circumferential groove 210 can in particular be formed by milling or laser engraving.
In einem weiteren Schritt 440 des Verfahrens erfolgt ein Anordnen eines Befestigungsbaugruppe 200 im Randbereich der Öffnung 220. Insbesondere kann die Befestigungsbaugruppe 200 einen ersten Stützring 203 und einen zweiten Stützring 207 aufweisen, wobei während des Anordnens einer der Stützringe 203, 207 an der Abschlussplatte 120 befestigt wird, und der andere Stützring 203, 207 bereitgestellt wird. In a further step 440 of the method, a fastening assembly 200 is arranged in the edge region of the opening 220. In particular, the fastening assembly 200 can have a first support ring 203 and a second support ring 207, one of the support rings 203, 207 being fastened to the end plate 120 during the arrangement is provided, and the other support ring 203, 207 is provided.
In einem weiteren Schritt 450 des Verfahrens erfolgt ein Anordnen einer Membran 230 zum Verschließen der Öffnung 220, wobei die Membran 230 dazu eingerichtet ist, im eingebauten Zustand vor dem Befüllen des Zellgehäuses 110 mit einem Elektrolyten 190 die Öffnung 220 zu verschließen und zum Befüllen des Zellgehäuses 110 von einem Einfüllelement, durch welches der Elektrolyt 190 in das Zellgehäuse 110 eingefüllt werden kann, durchdrungen, insbesondere durchstochen oder durchstoßen, zu werden. Beim Verschließen der Öffnung wird die Membran 230 auf dasjenige Stützelement 203, 207 gelegt, das an der Abschlussplatte 120 befestigt ist. In a further step 450 of the method, a membrane 230 is arranged to close the opening 220, the membrane 230 being set up to close the opening 220 in the installed state before filling the cell housing 110 with an electrolyte 190 and to fill the cell housing 110 to be penetrated, in particular pierced or pierced, by a filling element through which the electrolyte 190 can be filled into the cell housing 110. When closing the opening, the membrane 230 is placed on the support element 203, 207 that is attached to the end plate 120.
In einem weiteren Schritt 460 erfolgt ein Auflegen des anderen Stützrings 203, 207, der bereitgestellt wurde, unter Anpressdruck an der Öffnung 220. Dann wird dieser andere Stützring 203, 207 stoffschlüssig mit der Abschlussplatte 120 verbunden, so dass die Membran 230 zwischen den beiden Stützringen 203, 207 angeordnet ist. Denkbar ist auch, dass einer der Stützringe 203, 207 oder beide Stützringe 203, 207 kraftschlüssig mit der Abschlussplatte 120 verbunden werden. Das stoffschlüssige Verbinden kann durch einen Schweißvorgang erfolgen, und das kraftschlüssige Verbinden kann durch eine Schraubverbindung erfolgen. In einem weiteren Schritt 470 des Verfahrens erfolgt ein Anordnen eines Deckels 240 im eingebauten Zustand und im Anschluss an die Befüllung des Zellgehäuses 110, welches dazu eingerichtet ist, die Öffnung 220 nach dem Befüllen des Zellgehäuse 110 zu verschließen. Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschrie- benen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden kön- nen, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird. In a further step 460, the other support ring 203, 207, which has been provided, is placed on the opening 220 under contact pressure. Then this other support ring 203, 207 is materially connected to the end plate 120, so that the membrane 230 is between the two support rings 203, 207 is arranged. It is also conceivable that one of the support rings 203, 207 or both support rings 203, 207 are non-positively connected to the end plate 120. The cohesive connection can be done by a welding process, and the non-positive connection can be done by a screw connection. In a further step 470 of the method, a cover 240 is arranged in the installed state and following the filling of the cell housing 110, which is set up to close the opening 220 after the cell housing 110 has been filled. While at least one exemplary embodiment has been described above, it should be noted that a large number of variations exist. It should also be noted that the exemplary embodiments described represent only non-limiting examples and are not intended to limit the scope, applicability or configuration of the devices and methods described herein. Rather, the foregoing description will provide the person skilled in the art with guidance for implementing at least one exemplary embodiment, it being understood that various changes in the functionality and arrangement of the elements described in an exemplary embodiment can be made without departing from what is described in the The subject matter specified in the attached claims and its legal equivalents are deviated from.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE SYMBOL LIST
100 Batteriezelle 100 battery cell
110 Zellgehäuse 110 cell casings
120 Abschlussplatte 120 end plate
130 Bodenplatte 130 base plate
140 Deckelbaugruppe 140 lid assembly
150 Isolierendes Element 150 Insulating element
160 Elektrodenwickel 160 electrode wraps
170 Elektroden positiver Polung 170 electrodes with positive polarity
175 Elektroden negativer Polung 175 electrodes with negative polarity
180 Separator 180 separator
190 Elektrolyt 190 electrolyte
200 Befestigungsbaugruppe 200 mounting assembly
203 Erster Stützring 203 First support ring
207 Zweiter Stützring 207 Second support ring
210 Nut 210 groove
220 Öffnung 220 opening
230 Membran 230 membrane
240 Deckel 240 lids
400 Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Deckelbaugruppe 400 Flowchart illustrating an embodiment of a method for manufacturing a lid assembly
410 Bereitstellen einer Abschlussplatte 410 Providing an end plate
420 Ausbilden einer im Wesentlichen mittig angeordneten durchgehenden Öffnung 420 Forming a substantially centrally arranged through opening
430 Ausbilden einer umlaufenden Nut 430 Forming a circumferential groove
440 Anordnen einer Befestigungsbaugruppe 440 Arranging a mounting assembly
450 Anordnen einer Membran 450 Arranging a Membrane
460 Verbinden der Befestigungsbaugruppe 460 Connecting the mounting assembly
470 Anordnen eines Deckels 470 Arranging a Lid

Claims

ANSPRÜCHE Deckelbaugruppe (140) für ein Zellgehäuse (110) einer Energiespeicherzelle (100), wobei die Deckelbaugruppe (140) im eingebauten Zustand dazu eingerichtet ist, ein Befüllen des Zellgehäuses (110) mit einem Elektrolyten (190) zu ermöglichen, wobei die Deckelbaugruppe (140) aufweist: eine Abschlussplatte (120) mit einer Befestigungsbaugruppe (200), die eine Öffnung (220) aufweist; wobei die Abschlussplatte (120) ferner eine umlaufende Nut (210) aufweist; ein erstes Verschlusselement (230), welches dazu eingerichtet ist, vor dem Befüllen des Zellgehäuses (110) die Öffnung (220) zu verschließen und zum Befüllen des Zellgehäuses (110) von einem Einfüllelement, durch welches der Elektrolyt (190) in das Zellgehäuse (110) eingefüllt werden kann, durchdrungen zu werden; ein zweites Verschlusselement (240), welches dazu eingerichtet ist, die Öffnung (220) nach dem Befüllen des Zellgehäuses (110) zu verschließen; wobei die umlaufende Nut (210) dazu eingerichtet ist, ein Aufbrechen der Abschlussplatte (120) im Bereich der Nut (210) zu ermöglichen, wenn im Zellgehäuse (110) ein bestimmter Überdruck erreicht oder überschritten wurde, so dass ein zumindest teilweises Austreten des Elektrolyten (190) durch den aufgebrochenen Bereich ermöglicht wird. Deckelbaugruppe (140) nach Anspruch 1, wobei das erste Verschlusselement (230) eine Membran und/oder eine Folie aufweist, welche in der Öffnung (220) angebracht ist. Deckelbaugruppe (140) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Verschlusselement (230) dazu eingerichtet ist, zum Befüllen des Zellgehäuses (110) von einem als Hohlnadel ausgebildeten Einfüllelement durchstochen und/oder durchstoßen zu werden. Deckelbaugruppe (140) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Verschlusselement (240) dazu eingerichtet ist, mit der Befestigungsbaugruppe (200) kraftschlüssig verbunden zu werden, um die Öffnung (220) zu verschließen. Deckelbaugruppe (140) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Verschlusselement (240) dazu eingerichtet ist, mit der Befestigungsbaugruppe (200) stoffschlüssig verbunden zu werden, um die Öffnung (220) zu verschließen. Deckelbaugruppe (140) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Verschlusselement (230) in der Öffnung (220) lösbar angebracht ist, so dass das erste Verschlusselement (230) durch den Überdruck zumindest teilweise aus der Öffnung (220) entfernt werden kann. Deckelbaugruppe (140) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Verschlusselement (240) eine Berstmembran oder Berstscheibe aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die Öffnung (220) zumindest teilweise zu öffnen oder freizugeben, um ein zumindest teilweises Austreten des Elektrolyten (190) durch die Öffnung (220) zu ermöglichen, wenn im Zellgehäuse (110) ein bestimmter Überdruck erreicht oder überschritten wird. Energiespeicherzelle (100), aufweisend: ein Zellgehäuse (110); zwei Elektroden (170, 175), die in dem Zellgehäuse (110) angeordnet sind; eine Deckelbaugruppe (140) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Deckelbaugruppe (140) am Zellgehäuse (110) befestigt ist, so dass das Zellgehäuse (110) geschlossen ist. Batteriemodul mit mehreren Energiespeicherzellen (100) nach Anspruch 8. Kraftfahrzeug mit einem Elektroantrieb oder einem Hybridantrieb und einem Batteriemodul nach Anspruch 9. Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe (140) mit folgenden Schritten: CLAIMS Cover assembly (140) for a cell housing (110) of an energy storage cell (100), wherein the cover assembly (140) when installed is designed to enable the cell housing (110) to be filled with an electrolyte (190), wherein the cover assembly ( 140): an end plate (120) having a mounting assembly (200) having an opening (220); wherein the end plate (120) further has a circumferential groove (210); a first closure element (230), which is designed to close the opening (220) before filling the cell housing (110) and to fill the cell housing (110) by a filling element through which the electrolyte (190) is introduced into the cell housing ( 110) can be filled, penetrated; a second closure element (240), which is designed to close the opening (220) after the cell housing (110) has been filled; wherein the circumferential groove (210) is designed to enable the end plate (120) to be broken in the area of the groove (210) when a certain excess pressure has been reached or exceeded in the cell housing (110), so that at least partial escape of the electrolyte (190) is made possible by the broken area. The lid assembly (140) of claim 1, wherein the first closure member (230) comprises a membrane and/or a film mounted in the opening (220). Lid assembly (140) according to claim 1 or 2, wherein the first closure element (230) is designed to be pierced and/or pierced by a filling element designed as a hollow needle in order to fill the cell housing (110). Lid assembly (140) according to one of the preceding claims, wherein the second closure element (240) is adapted to be positively connected to the fastening assembly (200) in order to close the opening (220). Lid assembly (140) according to one of the preceding claims, wherein the second closure element (240) is designed to be materially connected to the fastening assembly (200) in order to close the opening (220). Lid assembly (140) according to one of the preceding claims, wherein the first closure element (230) is releasably attached in the opening (220), so that the first closure element (230) can be at least partially removed from the opening (220) by the excess pressure. Lid assembly (140) according to one of the preceding claims, wherein the second closure element (240) has a rupture membrane or rupture disk which is designed to at least partially open or release the opening (220) in order to prevent at least partial leakage of the electrolyte (190). through the opening (220) when a certain excess pressure is reached or exceeded in the cell housing (110). Energy storage cell (100), comprising: a cell housing (110); two electrodes (170, 175) arranged in the cell housing (110); a lid assembly (140) according to any one of the preceding claims, wherein the lid assembly (140) is attached to the cell housing (110) so that the cell housing (110) is closed. Battery module with several energy storage cells (100) according to claim 8. Motor vehicle with an electric drive or a hybrid drive and a battery module according to claim 9. Method for producing a cover assembly (140) with the following steps:
Bereitstellen einer Abschlussplatte (120) mit einer kreisförmigen Grundfläche und einer senkrecht zur kreisförmigen Grundfläche verlaufenden Längsachse (L); Ausbilden einer im Wesentlichen mittig angeordneten durchgehenden Öffnung (220) entlang der Längsachse (L) an der kreisförmigen Abschlussplatte (120); Providing an end plate (120) with a circular base and a longitudinal axis (L) running perpendicular to the circular base; forming a substantially centrally located through opening (220) along the longitudinal axis (L) on the circular end plate (120);
Ausbilden einer in Bezug auf die Längsachse (L) umlaufenden Nut (210) an einer Oberfläche der kreisförmigen Abschlussplatte (120); Forming a groove (210) circumferential with respect to the longitudinal axis (L) on a surface of the circular end plate (120);
Anordnen einer Befestigungsbaugruppe (200) im Randbereich der Öffnung (220); Arranging a fastening assembly (200) in the edge region of the opening (220);
Anordnen eines ersten Verschlusselements (230) zum Verschließen der Öffnung (220), wobei das erste Verschlusselement (230) dazu eingerichtet ist, im eingebauten Zustand vor dem Befüllen des Zellgehäuses (110) mit einem Elektrolyten (190) die Öffnung (220) zu verschließen und zum Befüllen des Zellgehäuses (110) von einem Einfüllelement, durch welches der Elektrolyt (190) in das Zellgehäuse (110) eingefüllt werden kann, durchdrungen, insbesondere durchstochen oder durchstoßen, zu werden; Arranging a first closure element (230) for closing the opening (220), wherein the first closure element (230) is designed to close the opening (220) in the installed state before filling the cell housing (110) with an electrolyte (190). and to fill the cell housing (110) by a filling element through which the electrolyte (190) can be filled into the cell housing (110), being penetrated, in particular pierced or pierced;
Anordnen eines zweiten Verschlusselements (240) im eingebauten Zustand und im Anschluss an die Befüllung des Zellgehäuses (110), welches dazu eingerichtet ist, die Öffnung (220) nach dem Befüllen des Zellgehäuse (110) zu verschließen. Arranging a second closure element (240) in the installed state and after filling the cell housing (110), which is designed to close the opening (220) after filling the cell housing (110).
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