WO2024061783A1 - Herstellung einer batterie mit gehäuse - Google Patents

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WO2024061783A1
WO2024061783A1 PCT/EP2023/075557 EP2023075557W WO2024061783A1 WO 2024061783 A1 WO2024061783 A1 WO 2024061783A1 EP 2023075557 W EP2023075557 W EP 2023075557W WO 2024061783 A1 WO2024061783 A1 WO 2024061783A1
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housing
battery
blank
cover
battery element
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PCT/EP2023/075557
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Lukas Kwoczek
Stephan Koch
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a battery.
  • a battery is an electrochemical-based storage device for electrical energy. When discharged, stored chemical energy is converted into electrical energy by an electrochemical redox reaction.
  • batteries are understood to mean both so-called primary batteries, which are only intended for a single discharge and not for recharging, and so-called secondary batteries or accumulators, which are intended for multiple charging and are designed accordingly.
  • Charging a secondary battery represents the electrolytic reversal of the electrochemical redox reaction that occurs during discharge, which is realized by applying an electrical voltage.
  • a battery includes one or more battery elements arranged within an enclosure, usually in the form of a foil covering or housing, often referred to as a “pouch”.
  • the battery elements each comprise two electrodes, a separator arranged between the electrodes for electrically separating the electrodes and an electrolyte serving as an ion conductor.
  • the two electrodes of a battery element differ in terms of the active material they contain, whereby one of the electrodes is anodic and the other is cathodic (in each case related to discharging of the battery cell).
  • a battery usually comprises two battery poles which are integrated into the casing and which are electrically conductively connected to the electrodes on the inside of the casing via so-called current conductors. All anodically active electrodes are connected to one of the battery poles and the cathodically active electrodes are connected to the other battery pole.
  • a design of a battery with a housing can have the advantage of a higher structural load capacity of the battery compared to batteries with a film wrapping.
  • a battery housing is often made of a metal, in particular aluminum, in order to achieve a sufficiently high structural strength and thus resilience while at the same time being easy to produce and cost-effective in conjunction with a relatively low weight.
  • a composite that includes the battery element(s) is placed in a base housing (so-called housing cup).
  • housing cup which for this purpose has at least one housing opening, which is finally closed by means of a cover of the housing.
  • the at least one cover is usually welded to the base housing.
  • DE 102016 121 089 A1 discloses a method for producing a cuboid battery cell container that is open on one side by extrusion.
  • DE 102013 021 398 A1 describes a battery with a housing that consists of two housing halves of the same shape.
  • GB 748 719 A describes a housing for a battery which comprises a cup-shaped first housing part which is open on one side and a lid as a second housing part.
  • the cover is held in a form-fitting manner in the first housing part by snapping a circumferential projection of the cover into a corresponding recess in the first housing part.
  • the invention is based on the object of simplifying the production of a battery with a housing.
  • a method for producing (at least) one battery, in particular a lithium-ion battery and/or a battery intended as a traction battery of a motor vehicle and/or a solid-state battery.
  • the battery to be produced comprises at least one battery element assembly with one battery element or, preferably, several battery elements, and a housing (completely) surrounding the battery element assembly.
  • the housing comprises a base housing which delimits a housing interior for at least partial, preferably complete accommodation of the battery element assembly and which has a housing opening through which the battery element assembly is introduced into the housing interior, the housing opening then being closed with a cover of the housing.
  • the base housing is produced by cutting through a blank, the shape of which is designed such that it includes the shapes of at least or, preferably exactly two, of the base housings, which are preferably connected in one piece or with the same material.
  • the cutting can in particular be carried out, for example, by cutting, then in particular by laser cutting, or by machining (for example by sawing). It can be provided that essentially no material waste or loss of material occurs, so that the shape of the blank can then essentially correspond to the shape of the two basic housings.
  • the blank comprises additional material or at least one additional section that is not part of the shapes of the two basic housings.
  • post-processing of the base housing is not required after cutting through the blank or is only required at the separation points.
  • an advantageously designed base housing and, in particular, two identical base housings can be obtained in a relatively simple manner, whereby advantageous and, in particular, cost-effective producibility of at least one battery can be achieved.
  • two identical basic housings can be obtained by cutting through the blank, it can advantageously be provided within the scope of a method according to the invention that the two basic housings are each used to produce a battery according to a method according to the invention.
  • the effort involved in producing the basic housing can therefore be almost halved based on the individual batteries.
  • the housing is preferably designed to be dimensionally stable.
  • a housing is considered “dimensionally stable” if its three-dimensional shape does not collapse due to its own weight without external load.
  • such a housing can be designed to be dimensionally stable in such a way that it does not collapse when exposed to external forces that occur during normal use of the battery and, particularly preferably, is not deformed to any relevant extent.
  • the housing can preferably be designed in such a way that it is finally sealed in a gas-tight manner, which can have a positive effect on the performance and operational safety of the battery.
  • the at least one battery element of the battery element assembly of a battery to be produced according to the invention comprises (each) two electrodes, a separator arranged between the electrodes for electrical separation of the electrodes and an ion conductor between the electrodes.
  • This electrolyte can be liquid or solid and, in particular in a solid design, can also function as a separator.
  • a battery to be produced according to the invention can further comprise a first battery pole and a second battery pole, wherein the battery poles are provided for electrically connecting the battery to an external circuit.
  • the battery poles can be integrated into the housing in such a way that a first section thereof is arranged outside the housing and is thus accessible for connection to the external circuit, while a second section located within the casing serves for an electrical connection to the battery element or battery elements.
  • a first electrode of the (each) battery element(s) is electrically connected to the first battery pole and a second electrode of the (each) battery element(s) is electrically connected to the second battery pole.
  • the battery element assembly of a battery to be produced according to the invention preferably does not itself comprise a casing and in particular no (dimensionally stable) housing.
  • the housing is formed partially or completely from at least and preferably exactly one metal, for example aluminum.
  • a relatively highly resilient housing can be obtained relatively inexpensively.
  • the base housing is manufactured with a cuboid shape on the outside and/or inside, because a blank whose shape includes the shapes of two cuboid base housings is comparatively easy to manufacture.
  • a base housing and thus also a housing with a cuboid shape can advantageously be combined with a battery element assembly that also has a cuboid shape.
  • Such a cuboid shape of the battery element assembly can result in particular from the fact that the components of the battery elements (electrodes and separators) themselves are designed in a cuboid shape (in particular with a relatively small thickness) and are stacked over their large sides.
  • a cuboid shape of the housing enables advantageous use of the battery in terms of the space required.
  • a cuboid and therefore also a cuboid-shaped housing has a length, width and height, whereby according to the invention the length is the largest, the width is the middle and the height is the smallest of the (edge) dimensions (if there are corresponding differences).
  • a cuboid and thus also a cuboid-shaped housing then comprises two large sides, which are spanned by the length and the width, two long sides, which are spanned by the length and the height, and two end faces, which are spanned by the width and the height .
  • Battery poles of the battery can preferably be integrated into only one or both of the end faces.
  • the housing opening is formed at least in one large side of the cuboid base housing, with the housing opening particularly preferably extending over essentially the entire large side (ie with the exception of the wall thicknesses forming the longitudinal and end faces).
  • This makes it possible to introduce the battery element assembly into the base housing in a relatively simple manner. This is particularly true because this makes it possible for a relatively large pressure to be exerted on the battery element assembly only when the housing opening is closed.
  • a relatively high pressure eg at least 3.5 bar
  • the pressure should act in the stacking direction when arranging the components of the battery element or battery elements in a stack.
  • the blank is produced with an opening or not completely closed, whereby a relatively simple production of the blank as a hollow body can be achieved. Further preferably, it can then be provided that the opening is formed on an end face of the blank having a cuboid shape, which can have an advantageous effect with regard to the producibility of the blank with a shape that includes the shapes of two basic housings connected in one piece to one another.
  • the opening of the blank can then preferably represent the housing opening or a section of the housing opening of the basic housing or each of the two basic housings. This housing opening or the section thereof can preferably be arranged in an end face of the basic housing.
  • a first section of the housing opening of the basic housing is initially closed with a first cover part and then a second section of the housing opening is closed with a second cover part.
  • the first section of the housing opening can particularly preferably be arranged in an end face of the basic housing in a configuration with a cuboid shape, while the second section of the housing opening is arranged in a large side of the cuboid housing.
  • the first cover part can preferably comprise one or more, particularly preferably all, of the battery poles of the battery, which makes it possible to connect the battery poles to the battery element assembly in an electrically conductive manner by means of the second cover part before the housing opening is completely closed.
  • current arresters can be provided To mechanically connect the battery element assembly to the battery pole or poles, for example to weld them.
  • the housing opening is closed with a single, preferably one-piece cover. This can keep the manufacturing effort for the battery relatively low.
  • the blank used in a method according to the invention can advantageously be produced by extrusion (according to DIN 8583), in particular cold extrusion. This enables the blank to be produced in a relatively cost-effective manner with a mold that includes the molds of two basic housings.
  • a deformation element is introduced into the housing interior before the housing opening is closed in such a way that it is finally arranged between the battery element assembly and the housing, in particular one of the large sides of the cuboid housing.
  • a deformation element is understood to be a component that is intended (primarily or exclusively) to compensate for different expansions of the battery element assembly on the one hand and of the housing on the other hand through deformation. This makes it possible to always position the electrodes and separators without play within the housing and at the same time to enable a relatively large expansion of these components compared to the housing.
  • the basic housing is produced with at least one contact surface for contacting the cover.
  • a connection of the base housing to the cover can in principle be provided, although this can also be done exclusively or additionally in a form-fitting and/or force-fitting manner.
  • Fig. 1 a blank used to produce a battery according to the invention
  • Fig. 2 a section of the blank in an enlarged view
  • Fig. 3 two basic housings for batteries to be produced according to the invention, which were created by cutting through the blank;
  • Fig. 4 one of the base housings and a first cover part, which is used as part of the
  • Fig. 6 a connection of a basic housing with a cover in the context of
  • Fig. 7 a connection of a basic housing with a cover in the context of
  • Fig. 8 one of the batteries produced according to the invention.
  • Fig. 10 a section of a basic housing for one to be produced according to the invention
  • Fig. 12 the cover part according to Fig. 11 in a side view
  • Fig. 13 a battery element assembly intended for use in the production of one of the batteries according to the invention.
  • FIG. 1 and 2 show a blank 1 which is used as part of a method according to the invention for producing a battery.
  • the blank has a cuboid shape with two large sides 2, two long sides 3 and two end faces 4.
  • An opening 5 is formed in one of the end faces, which essentially extends over the entire end face 4, i.e. with the exception of the wall thicknesses of the walls that form the large sides 2 and the long sides 3 of the blank.
  • the blank 1 is provided with structures through which contact surfaces 6 are formed, against which a cover 7 can rest when the blank 1 according to the invention has been cut in the middle along the two long sides 3 and the closed end face 4 to form two basic housings 8, each of which Should be part of a housing of a battery (see Fig. 3).
  • the contours are, on the one hand, in the form of two channel-shaped depressions 9, which run centrally on the inside in the walls of the long sides 3 in the longitudinal direction of the blank 1 and, on the other hand, in the form of two shoulders 10, each of which runs in a U-shape in the end face 4 encompassing the opening 5 of the blank 1 are provided.
  • the depressions 9 in the long sides 3 of the blank 1 also form shoulders 10 in the walls of the long sides 3 of the basic housing 8.
  • Each of the basic housings 8 or a housing interior 11 formed by them serves to accommodate a battery element assembly 12.
  • the battery element assembly 12 is introduced into the housing interior 11 via a housing opening 20 in the basic housing 8.
  • the battery element assembly 12 can comprise several battery elements according to FIG. 13. Electrodes 13 and separators 14 of the battery elements can be stacked.
  • the battery element assembly 12 then comprises, in an alternating arrangement, a plurality of first (13a) of the electrodes 13, which function as anodes when the battery is discharged, and a plurality of second (13b) of the electrodes 13, which function as cathodes when the battery is discharged .
  • a first electrode 13a is arranged between two second electrodes 13b and a second electrode 13b between two first electrodes 13a.
  • Adjacent electrodes 13 are each spatially separated by one of the separators 14 and are therefore electrically insulated from one another.
  • a first electrode 13a and a second electrode 13b and a separator 14 arranged between them each form a battery element.
  • each of the electrodes 13 with the exception of the two in the Stack of outermost electrodes 13 is functionally part of two battery elements.
  • the battery elements may further comprise an electrolyte.
  • the separators 14 can be soaked with the liquid electrolyte. Alternatively, the separators themselves can act as a (solid) electrolyte. The electrolyte allows ions to be conducted between adjacent electrodes 13 via the separator 14 located in between.
  • Each of the electrodes 13 comprises a flat, film-like substrate 15, which can be made, for example, of copper for the first electrodes 13a provided as anodes and of aluminum for the second electrodes 13b provided as cathodes.
  • the two large surfaces of each of the electrodes 13 located in the stacking direction of the battery element composite 12 are provided with a coating made of an active material 16 in order to enable the various electrodes 13a, 13b to act as anodes or cathodes during use of the battery.
  • these and the correspondingly rectangularly shaped separators 14 are stacked, which results in the cuboid shape of the battery element assembly 12.
  • each electrode 13 On a transverse side of the rectangular section of each electrode 13, an area of the substrate 15 is provided in which it is not provided with the coating made of the respective active material 16. This area of the electrodes 13 serves as a current conductor 17, via which the individual electrodes 13 are electrically connected to an assigned battery pole 18 of the battery.
  • the current collectors 17a of all first electrodes 14a, combined as a current collector stack, are connected to a first (18a) of the battery poles 18 and the current collectors 17b of all second electrodes 13b, also combined as a current collector stack, are connected to a second (18b) of the battery poles 18 (see Fig. 6).
  • this cover 7 comprises two separate, completely flat cover parts 7a, 7b, while in the embodiment according to Fig. 6 to 8, a one-piece, angled cover 7 with an L-shaped cutting contour in longitudinal section is used.
  • a first cover part 7a which covers the section of the housing opening 20 that is located in the front side 4 of the base housing 8, is first positioned and fixed against the contact surfaces 6 of the base housing 8 there.
  • the first cover part 7a can be temporarily or finally bonded to the base housing 8. According to Fig. 4, the first housing part 7a can be attached to the base housing 8 before the battery element assembly 12 has been introduced into the housing interior 11 of the base housing 8. Alternatively, the battery element assembly 12 can first be introduced into the housing interior 11 and only then can the first cover part 7a be connected to the base housing 8.
  • the introduction of the battery element assembly 12 into the housing interior 11 can advantageously take place via that or perpendicular to that section of the housing opening 20 which is arranged in the one large side 2 of the basic housing 8, whereby only a relatively short relative movement between these components is required.
  • This enables the battery element assembly 12 to be inserted relatively easily into the housing interior 11, whereby the risk of damage to the components of the battery element assembly 12 is also minimized.
  • Another significant advantage of introducing the battery element assembly 12 via the section of the housing opening 20 formed in the one large side 2 of the basic housing 8, through which the positioning of the battery is simplified, is that only with the subsequent application of the cover 7 or the second cover part 7b a relatively large pressure is exerted on the battery element assembly 12 (in the stacking direction of the components of the battery element assembly 12).
  • a relatively high pressure can be advantageous or necessary for operation, particularly in a design of the battery element assembly 12 with solid electrolyte.
  • the first cover part 7a in the battery to be produced according to FIGS. 4 and 5 or the corresponding section of the cover 7 in the batteries to be produced according to FIGS. 6 and 7 comprises the two battery poles 18 of the respective battery, which are inserted into the cover (part) in this way. 7, 7a are integrated so that a connection section of each of them is accessible on both sides of the cover (part) 7, 7a in order to connect the battery poles 18 on the one hand to the current conductors 17 and thus to the electrodes 13 of the battery element assembly 12 and on the other hand to contact the battery 1 externally to be able to. At least one of the battery poles 18 is electrically insulated from the housing.
  • the battery poles 18 can basically be connected to the current conductors 17 in any way, that is, for example, before or after the battery element assembly 12 has been introduced into the base housing 8 and the cover (part) 7, 7a has been attached to it or after the battery element assembly 12 has been inserted into the base housing 8 has been introduced, but the cover (part) 7, 7a has not yet been attached. Furthermore, the battery poles 18 can be connected to the current conductors 17 in the battery to be produced according to FIGS. 4 and 5 after the first cover part 7a has been attached to the base housing 8, but the battery element assembly 12 has not yet been introduced into the base housing 8.
  • the housing opening 20 of the base housing 8 is then completely closed with the cover 7 of the housing.
  • the second cover part 7b is attached to the base housing 8, wherein this rests on the corresponding contact surfaces 6, which extend in the longitudinal direction of the base housing 8.
  • the entire cover 7 is pivoted (exclusively) around the free edge of the front section of the cover 7 until the cover 7 rests completely on the contact surfaces 6 of the base housing 8.
  • the cover 7 is attached in an exclusively translational movement relative to the base housing 8. A combination of rotational and translational movement of the cover 7 is also possible and may be advantageous.
  • the cover 7 is connected to the base housing 8 in a materially bonded manner, unless this has already been done.
  • This can advantageously be done by laser welding. 4 and 5 has the advantage that the two weld seams to be placed to connect the two cover parts 7a, 7b are each located in a single plane, so that the laser can only be moved two-dimensionally for welding must. 6 and 7, on the other hand, a three-dimensional laser process may be required, which results from the angled shape of the respective cover 7.
  • FIGS. 9 shows an alternative embodiment of a blank 1 for use in producing a battery according to the invention.
  • This blank 1 differs from the one according to FIGS. 1 and 2 in that the recesses 9, which run centrally on the inside in the walls of the long sides 3 in the longitudinal direction of the blank 1, through a further recess 9, which runs centrally on the inside in the wall of the blank 1 closed end face 4 of the blank 1 is formed and which merges into the longitudinal recesses 9 are supplemented.
  • FIGS. 11 and 12 show an alternative embodiment of a first cover part 7a, which can be used in the production of a battery according to FIGS. 4 and 5.
  • the first cover part 7a Compared to the first cover part 7a, as shown in Figs. 4 and 5, the first cover part 7a according to Figs. 11 and 12 has a shoulder 10, which in turn forms a contact surface 6 against which the second cover part 7b rests after attachment.

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie, die einen Batterieelementeverbund mit mindestens einem Batterieelement und ein den Batterieelementeverbund umgebendes Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse ein Grundgehäuse (8) umfasst, das einen Gehäuseinnenraum (11) zur zumindest teilweisen Aufnahme des Batterieelementeverbunds begrenzt und das eine Gehäuseöffnung (20) aufweist, durch die der Batterieelementeverbund in den Gehäuseinnenraum (11) eingebracht wird, wobei die Gehäuseöffnung (20) anschließend mit einem Deckel des Gehäuses verschlossen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgehäuse (8) durch ein Durchtrennen eines Rohlings, dessen Form derart ausgebildet ist, dass diese die Formen von zwei der Grundgehäuse (8) umfasst, hergestellt wird.

Description

B E S C H R E I B U N G
Herstellung einer Batterie mit Gehäuse
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie.
Eine Batterie ist ein Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis, bei deren Entladung gespeicherte chemische Energie durch eine elektrochemische Redoxreaktion in elektrische Energie gewandelt wird. Im Kontext der Erfindung werden als Batterien sowohl sogenannte Primärbatterien, die nur für eine einmalige Entladung und nicht für ein erneutes Laden vorgesehen sind, als auch sogenannte Sekundärbatterien beziehungsweise Akkumulatoren, die für ein mehrfaches Laden vorgesehen und entsprechend ausgelegt sind, verstanden. Ein Laden einer Sekundärbatterie stellt dabei die elektrolytische Umkehrung der bei der Entladung ablaufenden elektrochemischen Redoxreaktion dar, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung realisiert wird.
Eine Batterie umfasst eine oder, üblicherweise, mehrere Batterieelemente, die innerhalb einer Umhüllung, üblicherweise in Form einer häufig als „Pouch“ bezeichneten Folienumhüllung oder eines Gehäuses, angeordnet sind. Die Batterieelemente umfassen jeweils zwei Elektroden, einen zwischen den Elektroden angeordneten Separator zur elektrischen Separierung der Elektroden und einen als lonenleiter dienenden Elektrolyten. Die zwei Elektroden eines Batterieelements unterschieden sich hinsichtlich eines umfassten Aktivmaterials, wodurch eine der Elektroden anodisch und die andere kathodisch wirksam ist (jeweils bezogen auf ein Entladen der Batteriezelle). Weiterhin umfasst eine Batterie üblicherweise zwei Batteriepole, die in die Umhüllung integriert sind und die innenseitig der Umhüllung über sogenannte Stromableiter mit den Elektroden elektrisch leitend verbunden sind. Dabei sind alle anodisch wirksamen Elektroden mit einem der Batteriepole und die kathodisch wirksamen Elektroden mit dem anderen der Batteriepole verbunden.
Eine Ausgestaltung einer Batterie mit einem Gehäuse kann den Vorteil einer im Vergleich zu Batterien mit einer Folienumhüllung höheren strukturellen Belastbarkeit der Batterie aufweisen. Häufig wird ein Gehäuse einer Batterie aus einem Metall, insbesondere Aluminium, ausgestaltet, um eine ausreichend hohe strukturelle Festigkeit und damit Belastbarkeit bei gleichzeitig guter und kostengünstiger Herstellbarkeit in Verbindung mit einem relativ geringen Gewicht zu realisieren.
Üblicherweise wird im Rahmen der Herstellung einer Batterie mit Gehäuse ein Verbund, der das oder die Batterieelemente umfasst, in ein Grundgehäuse (sogenannter Gehäusebecher) eingebracht, das hierzu noch mindestens eine Gehäuseöffnung aufweist, die abschließend mittels eines Deckels des Gehäuses verschlossen wird. Bei einem Gehäuse aus Metall wird der mindestens eine Deckel üblicherweise mit dem Grundgehäuse verschweißt. Diese Art der Herstellung einer Batterie ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Dies gilt insbesondere auch für das Einbringen des Batterieelementeverbunds in den Gehäusebecher, was mit großer Genauigkeit und Sorgfalt erfolgen muss, um eine Beschädigung der empfindlichen Komponenten des Batterieelementeverbunds zu vermeiden.
Die DE 102016 121 089 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines quaderförmigen, einseitig offenen Batteriezellenbehälters durch Fließpressen.
Die DE 102013 021 398 A1 beschreibt eine Batterie mit einem Gehäuse, das aus zwei formgleichen Gehäusehälften besteht.
Die GB 748 719 A beschreibt ein Gehäuse für eine Batterie, das einen becherförmigen ersten Gehäuseteil, der an einer Seite offen ist, und einen Deckel als zweiten Gehäuseteil umfasst. Der Deckel ist in dem ersten Gehäuseteil formschlüssig gehalten, indem ein umlaufender Vorsprung des Deckels in eine korrespondierende Vertiefung des ersten Gehäuseteils eingerastet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Herstellung einer Batterie mit einem Gehäuse zu vereinfachen.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung (mindestens) einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie und/oder einer als Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Batterie und/oder einer Festkörperbatterie vorgesehen. Die herzustellende Batterie umfasst zumindest einen Batterieelementeverbund mit einem Batterieelement oder, vorzugsweise, mehreren Batterieelementen, und ein den Batterieelementeverbund (vollständig) umgebendes Gehäuse. Das Gehäuse umfasst ein Grundgehäuse, das einen Gehäuseinnenraum zur zumindest teilweisen, vorzugsweise vollständigen Aufnahme des Batterieelementeverbunds begrenzt und das eine Gehäuseöffnung aufweist, durch die der Batterieelementeverbund in den Gehäuseinnenraum eingebracht wird, wobei die Gehäuseöffnung anschließend mit einem Deckel des Gehäuses verschlossen wird. Das Grundgehäuse wird erfindungsgemäß durch ein Durchtrennen eines Rohlings, dessen Form derart ausgebildet ist, dass diese die Formen von mindestens oder, vorzugsweise exakt zwei der Grundgehäuse, die vorzugsweise einstückig beziehungsweise materialeinheitlich Zusammenhängen, umfasst, hergestellt. Das Durchtrennen kann insbesondere beispielsweise schneidend, dann insbesondere durch Laserschneiden, oder zerspanend (z.B. durch Sägen), durchgeführt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Wesentlichen kein Materialabfall beziehungsweise Materialverlust anfällt, so dass dann die Form des Rohlings im Wesentlichen der Form der zwei Grundgehäuse entsprechen kann. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass der Rohling zusätzliches Material beziehungsweise mindestens einen zusätzlichen Abschnitt umfasst, der nicht Teil der Formen der zwei Grundgehäuse ist. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass eine Nachbearbeitung der Grundgehäuse nach dem Durchtrennen des Rohlings nicht oder nur an den Trennstellen erforderlich ist.
Durch das Durchtrennen des Rohlings kann auf relativ einfache Weise ein vorteilhaft ausgestaltetes Grundgehäuse und können insbesondere zwei identische Grundgehäuse erhalten werden, wodurch eine vorteilhafte und insbesondere kostengünstige Herstellbarkeit mindestens einer Batterie realisiert werden kann.
Da durch das Durchtrennen des Rohlings zwei identische Grundgehäuse erhalten werden können, kann im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft vorgesehen sein, dass die zwei Grundgehäuse jeweils zur Herstellung einer Batterie gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Der Aufwand bezüglich der Herstellung für die Grundgehäuse kann folglich, bezogen auf die einzelnen Batterien, nahezu halbiert werden.
Das Gehäuse wird vorzugsweise formstabil ausgestaltet. Als „formstabil“ gilt dabei ein Gehäuse, wenn dessen dreidimensionale Form ohne externe Belastung nicht infolge der eigenen Gewichtskraft kollabiert. Vorzugsweise kann ein solches Gehäuse derart formstabil ausgestaltet sein, dass dieses bei einer Belastung durch externe Kräfte, die bei einer normalen Nutzung der Batterie auftreten, nicht kollabiert und, besonders bevorzugt, auch nicht in einem relevanten Maße deformiert wird.
Das Gehäuse kann vorzugsweise derart ausgestaltet sein, dass dieses abschließend gasdicht verschlossen ist, was sich positiv hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und der Betriebssicherheit der Batterie auswirken kann.
Das mindestens eine Batterieelement des Batterieelementeverbunds einer erfindungsgemäß herzustellenden Batterie umfasst (jeweils) zwei Elektroden, einen zwischen den Elektroden angeordneten Separator zur elektrischen Separierung der Elektroden und einen als lonenleiter zwischen den Elektroden dienenden Elektrolyten. Dieser Elektrolyt kann flüssig oder fest ausgestaltet sein und, insbesondere bei einer festen Ausgestaltung, auch als Separator fungieren. Eine erfindungsgemäß herzustellende Batterie kann weiterhin einen ersten Batteriepol und einen zweiten Batteriepol umfassen, wobei die Batteriepole zur elektrischen Anbindung der Batterie an einen externen Stromkreis vorgesehen sind. Dazu können die Batteriepole derart in das Gehäuse integriert sein, dass ein erster Abschnitt davon außerhalb des Gehäuses angeordnet und dadurch für eine Anbindung an den externen Stromkreis zugänglich ist, während ein zweiter, innerhalb der Umhüllung liegender Abschnitt einer elektrischen Verbindung mit dem Batterieelement oder den Batterieelementen dient. Dabei ist eine erste Elektrode des (jedes) Batterieelement(s) mit dem ersten Batteriepol und eine zweite Elektrode des (jedes) Batterieelement(s) mit dem zweiten Batteriepol elektrisch verbunden. Der Batterieelementeverbund einer erfindungsgemäß herzustellenden Batterie umfasst selbst vorzugsweise keine Umhüllung und insbesondere kein (formstabiles) Gehäuse.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse teilweise oder vollständig aus mindestens und vorzugsweise exakt einem Metall, beispielsweise Aluminium, ausgebildet wird. Dadurch kann relativ kostengünstig ein relativ hoch belastbares Gehäuse erhalten werden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Grundgehäuse außenseitig und/oder innenseitig mit einer Quaderform hergestellt wird, weil ein Rohling, dessen Form die Formen von zwei quaderförmigen Grundgehäusen umfasst, vergleichsweise einfach herstellbar ist. Weiterhin kann ein Grundgehäuse und damit auch ein Gehäuse mit einer Quaderform vorteilhaft mit einem Batterieelementeverbund kombiniert werden, der ebenfalls eine Quaderform aufweist. Eine solche Quaderform des Batterieelementeverbunds kann sich insbesondere daraus ergeben, dass die Komponenten der Batterieelemente (Elektroden und Separatoren) selbst quaderförmig (insbesondere mit relativ geringer Dicke) ausgestaltet und über ihre Großseiten gestapelt sind. Weiterhin ermöglicht eine Quaderform des Gehäuses eine hinsichtlich des benötigten Platzbedarfs vorteilhafte Nutzung der Batterie.
Ein Quader und damit auch ein quaderförmiges Gehäuse weist eine Länge, Breite und Höhe auf, wobei erfindungsgemäß die Länge die größte, die Breite die mittlere und die Höhe die kleinste der (Kanten-)Abmessungen ist (sofern entsprechende Unterschiede vorliegen). Ein Quader und damit auch ein quaderförmiges Gehäuse umfasst dann zwei Großseiten, die durch die Länge und die Breite aufgespannt werden, zwei Längsseiten, die durch die Länge und die Höhe aufgespannt werden, sowie zwei Stirnseiten, die durch die die Breite und die Höhe aufgespannt werden. Batteriepole der Batterie können dabei vorzugsweise in nur eine oder in beide der Stirnseiten integriert sein. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Gehäuseöffnung zumindest auch in einer Großseite des quaderförmigen Grundgehäuses ausgebildet wird, wobei sich die Gehäuseöffnung besonders bevorzugt über im Wesentlichen (d.h. mit Ausnahme der die Längs- und Stirnseiten ausbildenden Wandstärken) die gesamte Großseite erstreckt. Dadurch kann ein relativ einfaches Einbringen des Batterieelementeverbunds in das Grundgehäuse realisiert werden. Dies gilt insbesondere, weil dadurch ermöglicht ist, dass erst mit dem Verschließen der Gehäuseöffnung ein relativ großer Druck auf den Batterieelementeverbund ausgeübt wird. Ein solcher relativ großer Druck (z.B. mindestens 3,5 bar) kann insbesondere bei einer Ausgestaltung des Batterieelements oder der Batterieelemente mit einem festen Elektrolyten (und damit der Batterie als sogenannte Festkörperbatterie) notwendig oder vorteilhaft für die Funktionsfähigkeit der Batterie sein. Der Druck sollte bei einer Anordnung der Komponenten des Batterieelements oder der Batterieelemente in einem Stapel in der Stapelrichtung wirken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Rohling mit einer Öffnung beziehungsweise nicht vollumfänglich geschlossen hergestellt wird, wodurch eine relativ einfache Herstellung des Rohlings als Hohlkörper realisiert werden kann. Weiterhin bevorzugt kann dann noch vorgesehen sein, dass die Öffnung an einer Stirnseite des eine Quaderform aufweisenden Rohlings ausgebildet wird, was sich vorteilhaft hinsichtlich der Herstellbarkeit des Rohlings mit einer Form, die die Formen von zwei einstückig miteinander verbunden Grundgehäusen umfasst, auswirken kann. Die Öffnung des Rohlings kann dann weiterhin bevorzugt die Gehäuseöffnung oder einen Abschnitt der Gehäuseöffnung des Grundgehäuses oder jedes der zwei Grundgehäuse darstellen. Dabei kann diese Gehäuseöffnung beziehungsweise der Abschnitt davon vorzugsweise in einer Stirnseite des Grundgehäuses angeordnet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein erster Abschnitt der Gehäuseöffnung des Grundgehäuses zunächst mit einem ersten Deckelteil und anschließend ein zweiter Abschnitt der Gehäuseöffnung mit einem zweiten Deckelteil verschlossen werden. Der erste Abschnitt der Gehäuseöffnung kann dabei besonders bevorzugt in einer Stirnseite des Grundgehäuses bei einer Ausgestaltung mit Quaderform angeordnet sein, während der zweite Abschnitt der Gehäuseöffnung in einer Großseite des quaderförmigen Gehäuses angeordnet ist. Der erste Deckelteil kann in diesem Fall vorzugsweise einen oder mehrere, besonders bevorzugt alle der Batteriepole der Batterie umfassen, was ermöglicht, die Batteriepole noch vor dem vollständigen Verschließen der Gehäuseöffnung mittels des zweiten Deckelteils elektrisch leitend mit dem Batterieelementeverbund zu verbinden. Hierzu kann vorgesehen sein, Stromableiter des Batterieelementeverbunds mit dem Batteriepol oder den Batteriepolen mechanisch zu verbinden, beispielsweise zu verschweißen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Gehäuseöffnung mit einem einzelnen, vorzugsweise einstückigen Deckel verschlossen wird. Dies kann den Herstellungsaufwand für die Batterie relativ gering halten.
Der im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens genutzte Rohling kann vorteilhaft durch Fließpressen (gemäß DIN 8583), insbesondere Kaltfließpressen, hergestellt werden. Dies ermöglicht auf relativ kostengünstige Weise eine Herstellung des Rohlings mit einer Form, die die Formen von zwei Grundgehäusen umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein Deformationselement vor dem Verschließen der Gehäuseöffnung derart in den Gehäuseinnenraum eingebracht wird, dass dieses abschließend zwischen dem Batterieelementeverbund und dem Gehäuse, insbesondere einer der Großseiten des quaderförmig ausgestalteten Gehäuses, angeordnet ist. Als Deformationselement wird eine Komponente verstanden, die (primär oder ausschließlich) dafür vorgesehen ist, unterschiedliche Ausdehnungen des Batterieelementeverbunds einerseits und des Gehäuses andererseits durch eine Deformation auszugleichen. Dies ermöglicht, die Elektroden und Separatoren stets spielfrei innerhalb des Gehäuses zu positionieren und gleichzeitig eine relativ große Ausdehnung dieser Komponenten im Vergleich zu dem Gehäuse zu ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Grundgehäuse mit mindestens einer Anlagefläche zur Anlage des Deckels hergestellt wird. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Positionierung des Deckels insbesondere während eines sich anschließenden Verschließens des Deckels mit dem Grundgehäuse, das insbesondere stoffschlüssig, besonders bevorzugt durch Schweißen, insbesondere durch Laserschweißen, erfolgen kann.
Ein Verbinden des Grundgehäuses mit dem Deckel kann grundsätzlich vorgesehen sein, wobei ein solches auch ausschließlich oder zusätzlich formschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, teilweise in vereinfachter Darstellung: Fig. 1 : einen zur erfindungsgemäßen Herstellung einer Batterie genutzten Rohling;
Fig. 2: einen Abschnitt des Rohlings in vergrößerter Darstellung;
Fig. 3: zwei Grundgehäuse für erfindungsgemäß herzustellende Batterien, die aus einem Durchtrennen des Rohlings entstanden sind;
Fig. 4: eines der Grundgehäuse und ein erster Deckelteil, der im Rahmen der
Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Grundgehäuse verbunden wurde;
Fig. 5: ein Verschließen eines Abschnitts einer Gehäuseöffnung des Grundgehäuses mit einem zweiten Deckelteil im Rahmen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 6: ein Verbinden eines Grundgehäuses mit einem Deckel im Rahmen der
Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer alternativen Ausführungsform;
Fig. 7: ein Verbinden eines Grundgehäuses mit einem Deckel im Rahmen der
Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einerweiteren alternativen Ausführungsform;
Fig. 8: eine der erfindungsgemäß hergestellten Batterien;
Fig. 9: einen Abschnitt eines zur Nutzung bei einer erfindungsgemäßen Herstellung einer Batterie vorgesehenen Rohlings gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform;
Fig. 10: einen Abschnitt eines Grundgehäuses für eine erfindungsgemäß herzustellende
Batterie, das durch ein Durchtrennen des Rohlings gemäß der Fig. 9 erhalten wurde;
Fig. 11 : einen zur Nutzung bei einer erfindungsgemäßen Herstellung einer Batterie vorgesehenen ersten Deckelteil gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform in einer Aufsicht;
Fig. 12: den Deckelteil gemäß der Fig. 11 in einer Seitenansicht; und Fig. 13: einen zur Nutzung bei einer erfindungsgemäßen Herstellung einer der Batterien vorgesehenen Batterieelementeverbund.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Rohling 1 , der im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Batterie genutzt wird. Der Rohling weist eine Quaderform mit zwei Großseiten 2, zwei Längsseiten 3 und zwei Stirnseiten 4 auf. In einer der Stirnseiten ist eine Öffnung 5 ausgebildet, die sich im Wesentlichen, d.h. mit Ausnahme der Wandstärken der Wandungen, die die Großseiten 2 und die Längsseiten 3 des Rohlings ausbilden, über die gesamte Stirnseite 4 erstreckt. Innenseitig ist der Rohling 1 mit Strukturen versehen, durch die Anlageflächen 6 ausgebildet sind, an denen ein Deckel 7 anliegen kann, wenn der Rohling 1 erfindungsgemäß mittig entlang der beiden Längsseiten 3 und der geschlossenen Stirnseite 4 durchtrennt wurde, um zwei Grundgehäuse 8, die jeweils Teil eines Gehäuses einer Batterie sein sollen, auszubilden (vgl. Fig. 3). Die Konturen sind einerseits in Form von zwei rinnenförmigen Vertiefungen 9, die innenseitig mittig in den Wandungen der Längsseiten 3 in Längsrichtung des Rohlings 1 verlaufen und andererseits in Form von zwei Absätzen 10, die jeweils U-förmig verlaufend in der die Öffnung 5 umfassenden Stirnseite 4 des Rohlings 1 ausgebildet sind, vorgesehen. Die Vertiefungen 9 in den Längsseiten 3 des Rohlings 1 bilden nach dem Durchtrennen ebenfalls Absätze 10 in den Wandungen der Längsseiten 3 der Grundgehäuse 8 aus.
Jedes der Grundgehäuse 8 beziehungsweise ein von diesen ausgebildeter Gehäuseinnenraum 11 dient der Aufnahme jeweils eines Batterieelementeverbunds 12. Der Batterieelementeverbund 12 wird dazu jeweils über eine Gehäuseöffnung 20 der Grundgehäuse 8 in den Gehäuseinnenraum 11 eingebracht.
Der Batterieelementeverbund 12 kann gemäß der Fig. 13 mehrere Batterieelemente umfassen. Elektroden 13 und Separatoren 14 der Batterieelemente können gestapelt vorliegen. Dann umfasst der Batterieelementeverbund 12 in wechselweiser Anordnung eine Mehrzahl von ersten (13a) der Elektroden 13, die bei einer Entladung der Batterie als Anoden fungieren, und eine Mehrzahl von zweiten (13b) der Elektroden 13, die bei einer Entladung der Batterie als Kathoden fungieren. Infolge der wechselweisen Anordnung der Elektroden 13 ist jeweils eine erste Elektrode 13a zwischen zwei zweiten Elektroden 13b und eine zweite Elektrode 13b zwischen zwei ersten Elektroden 13a angeordnet. Dabei sind benachbarte Elektroden 13 jeweils durch einen der Separatoren 14 räumlich getrennt und dadurch auch voneinander elektrisch isoliert. Jeweils eine erste Elektrode 13a und eine zweite Elektrode 13b sowie ein zwischen diesen angeordneter Separator 14 bilden ein Batterieelement aus. Infolge der Stapelung ergibt sich dabei, dass jede der Elektroden 13 mit Ausnahme der beiden in dem Stapel am weitesten außen gelegenen Elektroden 13 funktional Bestandteil von zwei Batterieelementen ist.
Die Batterieelemente können weiterhin einen Elektrolyten umfassen. Die Separatoren 14 können dabei mit dem flüssigen Elektrolyten getränkt sein. Alternativ können die Separatoren selbst als (Fest-) Elektrolyt wirken. Durch den Elektrolyten ist eine Leitung von Ionen zwischen benachbarten Elektroden 13 über den jeweils dazwischen liegenden Separator 14 möglich.
Jede der Elektroden 13 umfasst ein flächiges, folienartiges Substrat 15, das beispielsweise bei den als Anoden vorgesehenen ersten Elektroden 13a aus Kupfer und bei den als Kathoden vorgesehenen zweiten Elektroden 13b aus Aluminium ausgestaltet sein kann. In einem rechteckigen Abschnitt davon sind die beiden in Stapelrichtung des Batterieelementeverbunds 12 gelegenen Großflächen jeder der Elektroden 13 mit einer Beschichtung aus einem Aktivmaterial 16 versehen, um eine Wirkung der verschiedenen Elektroden 13a, 13b als Anoden oder Kathoden während einer Nutzung der Batterie zu ermöglichen. Im Bereich dieser rechteckigen Abschnitte der Substrate 15 und damit der Elektroden 13 sind diese und die entsprechend rechteckig geformten Separatoren 14 gestapelt, woraus sich die Quaderform des Batterieelementeverbunds 12 ergibt.
An einer Querseite des rechteckigen Abschnitts jeder Elektrode 13 ist ein Bereich des Substrats 15 vorgesehen, in dem dieses nicht mit der Beschichtung aus dem jeweiligen Aktivmaterial 16 versehen ist. Dieser Bereich der Elektroden 13 dient jeweils als Stromableiter 17, über den die einzelnen Elektroden 13 mit einem jeweils zugeordneten Batteriepol 18 der Batterie elektrisch leitend verbunden sind. Die Stromableiter 17a von allen ersten Elektroden 14a, zusammengefasst als Stromableiterstapel, sind dabei mit einem ersten (18a) der Batteriepole 18 und die Stromableiter 17b von allen zweiten Elektroden 13b, ebenfalls zusammengefasst als Stromableiterstapel, sind mit einem zweiten (18b) der Batteriepole 18 verbunden (vgl. Fig. 6).
Nach dem Einbringen des Batterieelementeverbunds 12 und optional auch eines Deformationselements 19 (vgl. Fig. 5 und 6) wird die Gehäuseöffnung 20 des Grundgehäuses 8, die sich im Wesentlichen vollständig über eine Großseite 2 und eine Stirnseite 4 des Grundgehäuses 8 erstreckt, mittels des Deckels 7 verschlossen. Bei der Ausgestaltungsform gemäß den Fig. 4 und 5 umfasst dieser Deckel 7 zwei separate, vollständig eben beziehungsweise flach geformte Deckelteile 7a, 7b, während bei der Ausgestaltungsform gemäß den Fig. 6 bis 8 ein einteiliger, abgewinkelt verlaufender Deckel 7 mit im Längsschnitt L- förmiger Schnittkontur zum Einsatz kommt. Bei der Ausgestaltungsform gemäß den Fig. 4 und 5 wird zunächst ein erster Deckelteil 7a, der den Abschnitt der Gehäuseöffnung 20, der in der Stirnseite 4 des Grundgehäuses 8 gelegen ist, abdeckt, an den dortigen Anlageflächen 6 des Grundgehäuses 8 anliegend positioniert und fixiert. Dabei kann der erste Deckelteil 7a bereits provisorisch oder abschließend mit dem Grundgehäuse 8 stoffschlüssig verbunden werden. Gemäß der Fig. 4 kann das Anbringen des ersten Gehäuseteils 7a an dem Grundgehäuse 8 erfolgen, noch bevor der Batterieelementeverbund 12 in den Gehäuseinnenraum 11 des Grundgehäuses 8 eingebracht wurde. Alternativ kann zunächst der Batterieelementeverbund 12 in den Gehäuseinnenraum 11 eingebracht und erst dann der erste Deckelteil 7a mit dem Grundgehäuse 8 verbunden werden.
Das Einbringen des Batterieelementeverbunds 12 in den Gehäuseinnenraum 11 kann vorteilhaft über denjenigen beziehungsweise senkrecjt zu demjenigen Abschnitt der Gehäuseöffnung 20, der in der einen Großseite 2 des Grundgehäuses 8 angeordnet ist, erfolgen, wodurch eine nur relativ kurze Relativbewegung zwischen diesen Komponenten erforderlich ist. Dies ermöglicht ein relativ einfaches Einbringen des Batterieelementeverbunds 12 in den Gehäuseinnenraum 11, wobei zudem die Gefahr einer Beschädigung der Komponenten des Batterieelementeverbunds 12 minimiert ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Einbringung des Batterieelementeverbunds 12 über den in der einen Großseite 2 des Grundgehäuses 8 ausgebildeten Abschnitt der Gehäuseöffnung 20, durch den die Ehrstellung der Batterie vereinfacht wird, liegt darin, dass erst mit dem anschließenden Aufbringen des Deckels 7 beziehungsweise des zweiten Deckelteils 7b ein relativ großer Druck auf den Batterieelementeverbund 12 (in der Stapelrichtung der Komponenten des Batterieelementeverbunds 12) ausgeübt wird. Ein solcher relativ großer Druck kann insbesondere bei einer Ausgestaltung des Batterieelementeverbunds 12 mit Festelektrolyt für den Betrieb vorteilhaft oder erforderlich sein.
Der erste Deckelteil 7a bei der herzustellenden Batterie gemäß den Fig. 4 und 5 beziehungsweise der entsprechende Abschnitt des Deckels 7 bei den herzustellenden Batterien gemäß den Fig. 6 und 7 umfasst die zwei Batteriepole 18 der jeweiligen Batterie, die derart in den Deckel(teil) 7, 7a integriert sind, dass jeweils ein Anschlussabschnitt davon beidseitig des Deckel(teil)s 7, 7a zugänglich ist, um die Batteriepole 18 einerseits mit den Stromableitern 17 und damit mit den Elektroden 13 des Batterieelementeverbunds 12 verbinden und andererseits die Batterie 1 extern kontaktieren zu können. Dabei ist mindestens einer der Batteriepole 18 elektrisch von dem Gehäuse isoliert. Ein Verbinden der Batteriepole 18 mit den Stromableitern 17 kann grundsätzlich beliebig erfolgen, d.h. beispielsweise bevor oder nachdem der Batterieelementeverbund 12 in das Grundgehäuse 8 eingebracht und der Deckel(teil) 7, 7a an diesem angebracht werden/wurden oder nachdem der Batterieelementeverbund 12 in das Grundgehäuse 8 eingebracht, der Deckel(teil) 7, 7a jedoch noch nicht angebracht wurde. Weiterhin kann das Verbinden der Batteriepole 18 mit den Stromableitern 17 bei der herzustellenden Batterie gemäß den Fig. 4 und 5 erfolgen, nachdem der erste Deckelteil 7a an dem Grundgehäuse 8 angebracht, der Batterieelementeverbund 12 jedoch noch nicht in das Grundgehäuse 8 eingebracht worden ist.
Ein vollständiges Verschließen der Gehäuseöffnung 20 des Grundgehäuses 8 mit dem Deckel 7 des Gehäuses erfolgt daran anschließend. Bei der herzustellenden Batterie gemäß den Fig. 4 und 5 wird hierzu der zweite Deckelteil 7b an dem Grundgehäuse 8 angebracht, wobei dieser an den entsprechenden Anlageflächen 6, die sich in Längsrichtung des Grundgehäuses 8 erstrecken, anliegt. Bei der herzustellenden Batterie gemäß der Fig. 6 wird dagegen der gesamte Deckel 7 (ausschließlich) um die freie Kante des stirnseitigen Abschnitts des Deckels 7 geschwenkt, bis der Deckel 7 vollständig an den Anlageflächen 6 des Grundgehäuses 8 anliegt. Bei der herzustellenden Batterie gemäß der Fig. 7 erfolgt das Anbringen des Deckels 7 dagegen in einer ausschließlich translatorischen Relativbewegung zu dem Grundgehäuse 8. Eine Kombination aus rotatorischer und translatorischer Bewegung des Deckels 7 ist ebenfalls möglich und gegebenenfalls vorteilhaft.
In einem abschließenden Verfahrensschritt wird der Deckel 7, soweit nicht bereits erfolgt, jeweils stoffschlüssig mit dem Grundgehäuse 8 verbunden. Dies kann vorteilhaft durch Laserschweißen erfolgen. Die herzustellende Batterie gemäß den Fig. 4 und 5 weist dabei den Vorteil auf, dass die zwei für das Verbinden der beiden Deckelteile 7a, 7b zu setzenden Schweißnähte jeweils in einer einzigen Ebene gelegen sind, so dass der Laser zum Verschweißen jeweils nur zweidimensional verfahren werden muss. Bei den herzustellenden Batterien gemäß den Fig. 6 und 7 kann dagegen ein dreidimensionales Verfahren des Lasers erforderlich sein, was aus der abgewinkelten Form des jeweiligen Deckels 7 resultiert.
Die Fig. 9 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Rohlings 1 zur Verwendung bei einer erfindungsgemäßen Herstellung einer Batterie. Dieser Rohling 1 unterscheidet sich von demjenigen gemäß den Fig. 1 und 2 darin, dass die Vertiefungen 9, die innenseitig mittig in den Wandungen der Längsseiten 3 in Längsrichtung des Rohlings 1 verlaufen, durch eine weitere Vertiefung 9, die innenseitig mittig in der Wandung der geschlossenen Stirnseite 4 des Rohlings 1 ausgebildet ist und die in die längsseitigen Vertiefungen 9 übergeht, ergänzt sind. Dadurch wird bei jedem der zwei Grundgehäuse 8, die durch ein Durchtrennen des Rohlings 1 erhalten werden, eine zusätzliche Anlagefläche 6, die als Absatz in der dortigen Stirnwandung ausgebildet ist, erhalten (vgl. Fig. 10).
Die Fig. 11 und 12 zeigen eine alternative Ausgestaltungsform eines ersten Deckelteil 7a, der bei der Herstellung einer Batterie gemäß den Fig. 4 und 5 zum Einsatz kommen kann.
Gegenüber dem ersten Deckelteil 7a, wie er in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, weist der erste Deckelteil 7a gemäß den Fig. 11 und 12 einen Absatz 10 auf, der wiederum eine Anlagefläche 6 ausbildet, an dem der zweite Deckelteil 7b nach dem Anbringen anliegt.
BEZUGSZEICHENLISTE
Rohling
Großseite einer Quaderform Längsseite einer Quaderform Stirnseite einer Quaderform Öffnung des Rohlings Anlagefläche Deckel a erster Deckelteil b zweiter Deckelteil
Grundgehäuse
Vertiefung 0 Absatz 1 Gehäuseinnenraum 2 Batterieelementeverbund 3 Elektrode 3a erste Elektrode 3b zweite Elektrode 4 Separator 5 Substrat der Elektrode 6 Aktivmaterial der Elektrode 7 Stromableiter 7a erster Stromableiter 7b zweiter Stromableiter 8 Batteriepol 8a erster Batteriepol 8b zweiter Batteriepol 9 Deformationselement 0 Gehäuseöffnung

Claims

PAT E N TA N S P R Ü C H E Verfahren zur Herstellung einer Batterie, die einen Batterieelementeverbund (12) mit mindestens einem Batterieelement und ein den Batterieelementeverbund (12) umgebendes Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse ein Grundgehäuse (8) umfasst, das einen Gehäuseinnenraum (11) zur zumindest teilweisen Aufnahme des Batterieelementeverbunds (12) begrenzt und das eine Gehäuseöffnung (20) aufweist, durch die der Batterieelementeverbund (12) in den Gehäuseinnenraum (11) eingebracht wird, wobei die Gehäuseöffnung (20) anschließend mit einem Deckel (7) des Gehäuses verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgehäuse (8) durch ein Durchtrennen eines Rohlings (1), dessen Form derart ausgebildet ist, dass diese die Formen von zwei der Grundgehäuse (8) umfasst, hergestellt wird. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgehäuse (8) außenseitig und/oder innenseitig mit einer Quaderform hergestellt wird. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseöffnung (20) zumindest auch in einer Großseite des quaderförmigen Grundgehäuses (8) ausgebildet wird. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (1) mit einer Öffnung (5) hergestellt wird. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (5) an einer Stirnseite des eine Quaderform aufweisenden Rohlings (1) angeordnet ist. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (1) durch Fließpressen hergestellt wird. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abschnitt der Gehäuseöffnung (20) zunächst mit einem ersten Deckelteil (7a) und anschließend ein zweiter Abschnitt der Gehäuseöffnung (20) mit einem zweiten Deckelteil (7b) verschlossen werden. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Deckelteil (7a) mindestens einen Batteriepol (18) umfasst. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseöffnung (20) mit einem einzigen Deckel (7) verschlossen wird. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deformationselement (19) vor dem Verschließen der Gehäuseöffnung (20) derart in den Gehäuseinnenraum (11) eingebracht wird, dass dieses anschließend zwischen dem Batterieelementeverbund (12) und dem Gehäuse angeordnet ist. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgehäuse (8) mit mindestens einer Anlagefläche (6) zur Anlage des Deckels (7) hergestellt wird. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgehäuse (8) und der Deckel (7) stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von zwei Batterien, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Durchtrennen des Rohlings (1) zwei Grundgehäuse (8) erhalten werden, die jeweils zur Herstellung einer Batterie verwendet werden.
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