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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zelldeckel für eine Batteriezelle gemäß dem ersten unabhängigen Patentanspruch sowie eine Batteriezelle, insbesondere prismatische Batteriezelle, gemäß dem weiteren unabhängigen Patentanspruch.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, Zelldeckel für Batteriezellen mit einem Sicherheitsventil und oder einem Druckausgleichsventil auszustatten. Aus der
DE 10 2013 221 760 A1 ist ein Zelldeckel für eine Batteriezelle bekannt, wobei ein eingesetztes Sicherheitsventil und ein Druckausgleichsventil im Zelldeckel angeordnet sind. Um die Sicherheit der Batteriezelle zu erhöhen, ist es darüber hinaus bekannt, Schnellentladeeinheiten an Batteriezellen vorzusehen, sodass im Schadensfall die Batteriezelle darüber entladen werden kann, ohne andere Batteriezellen des Batteriemoduls zu beschädigen.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Zelldeckel für eine Batteriezelle, insbesondere prismatische Batteriezelle, zum Verschließen einer Öffnung eines Zellgehäuses der Batteriezelle beansprucht, wobei an dem Zelldeckel zumindest zwei Zellterminals anordbar sind. Des Weiteren ist eine Schnellentladeeinheit vorgesehen, die zumindest elektrisch leitend mit zumindest einem Zellterminal der Batteriezelle verbindbar ist und im Zelldeckel (zumindest mechanisch) integriert ist. Die Zellterminals dienen dabei als elektrische Anschlussmöglichkeit der Batteriezelle mit einer weiteren Batteriezelle oder einem elektrischen Verbraucher. Ein Zellterminal ist jeweils mit den Anschlussfahnen der Anoden bzw. Kathoden der Batteriezelle elektrisch leitend kontaktiert und/oder verbunden. Dafür können die Anschlussfahnen mit dem Zellterminal elektrisch leitend gefügt werden. Die Schnellentladeeinheit dient dazu, die Batteriezelle im Bedarfsfall über die Schnellentladeeinheit in kürzester Zeit zu entladen, sodass ein Kurzschluss oder ein Entladen über ein externes Bauteil verhindert werden kann. Dafür ist die Schnellentladeeinheit elektrisch und/oder thermisch leitend mit zumindest einem Zellterminal der Batteriezelle verbindbar. Vorzugsweise kann die Schnellentladeeinheit zwischen den zumindest zwei Zellterminals am Zelldeckel der Batteriezelle angeordnet, insbesondere in den Zelldeckel (zumindest mechanisch oder elektrisch leitend) integriert sein. Die Integration der Schnellentladeeinheit in den Zelldeckel ermöglicht möglichst kurze Strom- und somit Widerstandspfade von der Kathode bzw. Anode zur Schnellentladeeinheit. Somit ist im Bedarfsfall eine zuverlässige Entladung über die Schnellentladeeinheit möglich.
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Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei geltend Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Zelldeckel beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batteriezelle und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungsgegenstände möglich.
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Vorteilhafterweise kann eine Materialausnehmung im Zelldeckel ausgebildet sein, wobei die Schnellentladeeinheit formschlüssig in der Materialausnehmung angeordnet ist. Die Materialausnehmung kann dabei als eine Prägung ausgebildet sein. Die Prägung kann dabei eine Materialverformung des Zelldeckels sein, wobei vorzugsweise die Materialausnehmung derart in den Zelldeckel geprägt ist, dass die Schnellentladeeinheit zumindest abschnittsweise form- und/oder kraftschlüssig darin anordbar ist. Darüber hinaus ist es denkbar, dass die Materialausnehmung beim Zelldeckel werkzeugfallend oder spanend hergestellt werden, wie z. B. durch Stanzen oder Fräsen. Eine derartige Materialausnehmung kann dabei im Gegensatz zu einer geprägten bzw. umgeformten aus dem Zelldeckel bestehenden Materialausnehmung dadurch erzielt werden, dass die Materialausnehmung durch Materialabnahme ermöglicht ist. Bspw. kann die Materialausnehmung dementsprechend als ein Loch in dem Zelldeckel ausgebildet sein, wobei eine derartige Materialausnehmung vorzugsweise derart dimensioniert ist, dass die Schnellentladeeinheit zumindest abschnittsweise kraft- und/oder formschlüssig in der Materialausnehmung gehalten werden kann. Somit ist es bevorzugt, dass die Materialausnehmung geometrisch komplementär zu der Schnellentladeeinheit ausgebildet ist. Handelt es sich bei der Materialausnehmung lediglich um eine Prägung und/oder einen umgeformten Abschnitt im Zelldeckel, so kann der Zelldeckel als Kühlelement für die Schnellentladeeinheit dienen, sodass im Bedarfsfall, wenn die Batteriezelle über die Schnellentladeeinheit entladen wird, die Schnellentladeeinheit gekühlt wird.
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Es ist des Weiteren denkbar, dass zwischen der Schnellentladeeinheit und dem Zelldeckel eine Dichtung angeordnet ist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Schnellentladeeinheit dichtend in der Aufnahme eingefügt ist. Die Dichtung kann dabei bspw. geklebt und/oder geschweißt in die Materialausnehmung und/oder an der Schnellentladeeinheit angeordnet sein. Die Dichtung kann dabei zum einen als elektrische und/oder thermische Isolation dienen. Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße Dichtung ein Eindringen von Umwelteinflüssen, bspw. Wasser und/oder Staub, in die Batteriezelle verhindern. Die Dichtung kann dabei bspw. aus Kunststoff und/oder Silikon und/oder Keramik und/oder Glas ausgebildet sein. Weiterhin kann die Dichtung zusätzlich oder auch nur das Ausdringen von Elektrolyt aus der Zelle verhindern. Vorzugsweise ist die Dichtung derart ausgebildet, dass diese formschlüssig an der Materialausnehmung und/oder der Schnellentladeeinheit ausgebildet ist. Die Dichtung kann bspw. in einer Aufnahme an der Schnellentladeeinheit und/oder der Materialausnehmung des Zelldeckels formschlüssig angeordnet sein. Dafür ist es denkbar, dass an der Materialausnehmung und/oder der Schnellentladeeinheit eine Kontur gebildet ist, in der die Dichtung zumindest abschnittsweise formschlüssig angeordnet, bspw. eingespritzt, werden kann.
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Vorteilhafterweise können die Zellterminals der Batteriezelle in einer Terminalaufnahme im Zelldeckel, insbesondere formschlüssig, anordbar sein, wobei die Terminalaufnahme als Einfüllöffnung ausgebildet und mittels eines Zellterminals fluiddicht verschließbar ist. Zumindest eine Terminalaufnahme kann in dem Zelldeckel als zumindest abschnittsweise ausgebildet sein. Die Terminalaufnahme kann somit in den Zelldeckel werkzeugfallend oder spanend, wie z. B. gefräst, gebohrt oder gestanzt sein. Bei der Montage der Zellterminals in die Batteriezelle wird ein Zellterminal in jeweils eine Terminalaufnahme angeordnet und vorzugsweise darin formschlüssig gehalten. Dabei kann das Zellterminal während oder nach dem Anordnen in der Terminalaufnahme mit der Anode und/oder Kathode elektrisch leitend verbunden werden. Die Terminalaufnahme kann erfindungsgemäß auch lediglich als ein umgeformter Zelldeckelabschnitt ausgebildet sein, sodass das Zellterminal in der Terminalaufnahme zumindest abschnittsweise darin form- und/oder kraftschlüssig angeordnet werden kann. Dabei ist es denkbar, dass das Zellterminal in der Terminalaufnahme gefügt ist, sodass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Zellterminal, der Terminalaufnahme, insbesondere dem Zelldeckel herstellbar ist.
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Es ist des Weiteren denkbar, dass die Terminalaufnahme als Einfüllöffnung ausgebildet ist. Nach dem Befüllen der Batteriezelle kann das Zellterminal in die Terminalaufnahme angeordnet und werden und die Batteriezelle somit fluiddicht verschließen. Hierfür kann es vorgesehen sein, dass das Zellterminal eine elektrische und/oder fluiddichte Dichtung aufweist, welche zwischen Zelldeckel und Zellterminal im Bereich der Terminalaufnahme anordbar ist.
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Als Material für den Zelldeckel ist eine leitende Metalllegierung mit oder ohne einer Beschichtung bzw. Lackierung (z. B. zur elektrischen Isolierung der Oberfläche) denkbar. Hierbei kann auch ein Leichtmetall, wie z. B. in Form von Aluminium zum Einsatz kommen, was nicht nur elektrisch gut leitend ist, sondern auch eine gute Wärmeleitfähigkeit zur Kühlung der Schnellentladeeinheit aufweist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Batteriezelle, insbesondere prismatische Batteriezelle beansprucht. Die Batteriezelle weist dabei ein Zellgehäuse auf, das zumindest zu einer Seite eine Öffnung aufweist und mit einem Zelldeckel verschlossen werden kann. Der Zelldeckel weist zumindest zwei voneinander beabstandet angeordnete Terminals auf. Darüber hinaus ist eine Schnellentladeeinheit für die Batteriezelle vorgesehen, die zumindest elektrisch, insbesondere auch thermisch, leitend mit zumindest einem Zellterminal verbunden und in den Zelldeckel integriert ist. Vorzugsweise ist der Zelldeckel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet. Durch die Anordnung der Schnellentladeeinheit im bzw. unmittelbar am Zelldeckel und die somit integrative Ausgestaltung der Schnellentladeeinheit mit dem Zelldeckel ermöglicht einen möglichst kurzen Strom- bzw. Widerstandspfad für die Schnellentladeeinheit. Somit kann im Bedarfsfall die Batteriezelle zuverlässig über die Schnellentladeeinheit entladen werden.
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Ist der Zelldeckel gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ausgebildet, so ergeben sich für die Batteriezelle sämtliche Vorteile, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Zelldeckel aufgeführt worden sind.
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Vorteilhafterweise können die Zellterminals der Batteriezelle jeweils einen Anschlussabschnitt aufweisen, der zumindest abschnittsweise sich in das Zellgehäuse erstreckt, sodass der Anschlussabschnitt mit der Anode oder Kathode verbindbar ist. Sämtliche Anschlussfahnen der Anode bzw. Kathode werden jeweils mit jeweils einem Zellterminal elektrisch leitend verbunden und das Zellterminal derart am Zelldeckel angeordnet, dass elektrische Energie über das Zellterminal abgegriffen werden kann. Die Zellterminals ermöglichen somit das Verbinden der Batteriezelle mit weiteren Batteriezellen eines Batteriemoduls oder einem elektrischen Verbraucher.
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Vorzugsweise weist jedes Zellterminal jeweils einen Anschlussabschnitt auf, der zumindest abschnittsweise sich in das Zellgehäuse derart erstreckt, dass der Abschlussabschnitt mit den Anschlussfahnen der Anode und/oder Kathode verbindbar ist. Somit kann ein möglichst kurzer Strom- und somit kurzer Widerstandspfad zwischen Anode bzw. Kathode und Zellterminal erzielt werden. Die Anschlussfahnen der Anode oder Kathode können über den Anschlussabschnitt des Zellterminals elektrisch leitend verbunden, vorzugsweise gefügt, werden. Dafür erstreckt sich der Anschlussabschnitt vom Zelldeckel in das Zellgehäuse der Batteriezelle hinein. Dabei ist es denkbar, dass der Anschlussabschnitt der Anode oder Kathode aus dem Zellgehäuse gebildet und/oder materialeinheitlich mit diesem ausgebildet ist. Des Weiteren ist es denkbar, dass der Anschlussabschnitt aus dem Zelldeckel der Batteriezelle zumindest abschnittsweise gebildet ist. Bspw. kann der Anschlussabschnitt aus einem Teil des Zelldeckels umgeformt sein. Es kann vorteilhaft sein, wenn der Anschlussabschnitt durch Umformen eines Abschnitts des Zelldeckels gebildet ist. Somit wird kein weiteres Material notwendig, welches mit dem Zelldeckel verbunden werden muss. Dementsprechend ergeben sich auch keine weiteren Übergangswiderstände zwischen Anschlussabschnitt und Anode oder Kathode der Batteriezelle.
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Es ist des Weiteren denkbar, dass zumindest der Anschlussabschnitt zumindest eines Zellterminals einteilig mit dem Deckel ausgebildet ist. Insbesondere kann der Anschlussabschnitt Z-förmig, rechtwinklig oder massiv ausgebildet sein.
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Es kann bevorzugt sein, dass sich der Zelldeckel zumindest abschnittsweise im Bereich der Öffnung in das Zellgehäuse erstreckt. Insbesondere kann es bevorzugt sein, dass eine Außenkontur des Zelldeckels geometrisch komplementär mit einer Innenkontur der Öffnung des Zellgehäuses ausgebildet ist. Ist der Zelldeckel derart ausgebildet, dass dieser sich zumindest abschnittsweise im Bereich der Öffnung in das Zellgehäuse erstreckt ist, so kann die Batteriezelle durch den Zelldeckel derart verschlossen werden, dass das Zellinnere der Batteriezelle gegenüber äußeren Einflüssen geschützt ist. Außerdem kann damit verhindert werden, dass ein unkontrolliertes Ausgasen der Batteriezelle im Lebenszyklus der Batteriezelle ermöglicht ist. Vorzugsweise kann der Zelldeckel mit dem Zellgehäuse stoffschlüssig gefügt werden. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn eine Außenkontur des Zelldeckels geometrisch komplementär mit einer Innenkontur der Öffnung des Zellgehäuses ausgebildet ist. Die Außenkontur des Zelldeckels bildet somit einen Abschnitt der Außenkontur der Batteriezelle, wobei der Zelldeckel in der Öffnung des Zellgehäuses angeordnet ist. Dabei ist es denkbar, dass der Zelldeckel derart ausgebildet ist, dass ein erster Abschnitt des Zelldeckels sich in die Öffnung des Zellgehäuses erstreckt und ein zweiter Abschnitt des Zelldeckels mit der Außenkontur des Zellgehäuses formschlüssig abschließt. Somit können Kanten und/oder Ecken am Zellgehäuse bzw. Übergang von Zellgehäuse zu Zelldeckel weitestgehend verhindert werden. Es ist somit vereinfacht, dass der Zelldeckel mit dem Zellgehäuse stoffschlüssig im Bereich der Öffnung des Zellgehäuses gefügt werden kann.
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Es ist des Weiteren denkbar, dass der Zelldeckel mehrteilig ausgebildet ist und zumindest ein Oberteil und ein Unterteil aufweist, wobei insbesondere das Oberteil und das Unterteil mittels Durchsetzfügen, Schweißen, Löten oder Kleben stoffschlüssig miteinander gefügt sind. Das Oberteil des Zelldeckels kann dabei an seinem Außenumfang derart dimensioniert sein, dass das Oberteil den gleichen Umfang aufweist wie das Zellgehäuse. Dementsprechend ergibt sich ein Formschluss des Oberteils des Zelldeckels mit dem Zellgehäuse. Das Unterteil ist dabei vorzugsweise derart geometrisch ausgebildet, dass das Unterteil geometrisch komplementär zu einer Innenkontur der Öffnung des Zellgehäuses ausgebildet ist. Das Oberteil und das Unterteil des Zelldeckels ist vorzugsweise elektrisch und/oder thermisch leitend mittels Durchsetzfügen, Schweißen, insbesondere Laserschweißen, Löten oder Kleben miteinander gefügt. Es ist denkbar, dass das Oberteil und/oder das Unterteil eine Materialstärke zwischen ungefähr 0,25 mm und ungefähr 10 mm, bevorzugt zwischen ungefähr 1,5 mm und ungefähr 7 mm, besonders bevorzugt zwischen ungefähr 2 mm und ungefähr 5 mm aufweist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn zumindest ein Ventil vorgesehen ist, wobei das Ventil am Zellgehäuse oder einem dem Zelldeckel gegenüber, insbesondere diametral gegenüber, angeordneten Boden der Batteriezelle angeordnet ist. Das Ventil kann dabei bspw. als ein Druck- und/oder Entgasungsventil ausgebildet sein, sodass bei Entgasen der Batteriezellchemie ein Innendruck der Batteriezelle ausgeglichen werden kann, sodass ein Verformen der Batteriezelle, insbesondere des Zellgehäuses der Batteriezelle, zumindest eingeschränkt werden kann. Vorzugsweise ist das Ventil dabei am Zellgehäuse beabstandet zum Zelldeckel, insbesondere am Boden der Batteriezelle angeordnet. Im Bedarfsfall ist es somit möglich, dass die Schnellentladeeinheit die Batteriezelle entladen kann und gleichzeitig ein Entgasen über das Ventil der Batteriezelle ermöglicht ist, ohne, dass das entströmende Gas aus der Batteriezelle durch die Schnellentladeeinheit entzündet wird.
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Weitere, die Erfindung verbessernden Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumliche Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen der Erfindung wesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
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Es zeigen:
- 1 eine erste mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels,
- 2 eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels,
- 3 eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels,
- 4 eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels,
- 5 eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels,
- 6a eine mögliche Ausführungsform eines Oberteils eines erfindungsgemäßen Zelldeckels,
- 6b eine mögliche Ausführungsform eines Unterteils eines erfindungsgemäßen Zelldeckels,
- 6c eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels,
- 6d die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zelldeckels aus 6c aus einer anderen Perspektive,
- 7a eine mögliche mehrteilige Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels,
- 7b eine mögliche Ausführungsform eines Oberteils eines erfindungsgemäßen Zelldeckels,
- 7c eine mögliche Ausführungsform eines Unterteils eines erfindungsgemäßen Zelldeckels.
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In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
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In 1 ist eine erste mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 20 gezeigt. die Batteriezelle 20 weist dabei ein Zellgehäuse 11 mit einer Öffnung 11.1 auf, wobei in der Öffnung 11.1 des Zellgehäuses 11 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels 10 angeordnet ist. Der Zelldeckel 10 weist dabei eine Materialausnehmung 10.1 auf, wobei in der Materialausnehmung 10.1 eine Schnellentladeeinheit 13 angeordnet ist. Seitlich der beiden Breitseiten der Schnellentladeeinheit 13 sind jeweils ein Zellterminal 12 angeordnet, wobei die Zellterminals 12 jeweils über einen Anschlussabschnitt 12.1 mit Anschlussfahnen der Anode bzw. Kathode elektrisch leitend verbunden sind. Die Anschlussabschnitte 12.1 sind dabei beide im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet und können bspw. Kupfer und/oder Aluminium aufweisen. Die Anschlussabschnitte 12.1 sind jeweils mit den Anoden oder Kathoden der Batteriezelle einerseits und zum anderen mit den Zellterminals 12 am Zelldeckel 10 elektrisch leitend verbunden. Die Schnellentladeeinheit 13 ist über die Busbar 12.2 elektrisch leitend mit dem ersten Zellterminal 12 verbunden. Umfangsseitig der Schnellentladeeinheit 13 und im Kontaktbereich zur Materialausnehmung 10.1 des Zelldeckels 10 ist eine Dichtung 13.1 angeordnet. Die Materialausnehmung 10.1 ist in 1 als eine Materialöffnung im Zelldeckel 10 ausgebildet, wobei die Schnellentladeeinheit 13 zumindest abschnittsweise formschlüssig darin angeordnet ist und über die Dichtung 13.1 den Zelldeckel 10 im Bereich der Materialausnehmung 10.1 dichtend verschließt. Die Busbar 12.2 ist vorzugsweise elektrisch leitend mit dem Zellterminal 12 gefügt. Bspw. kann dabei die Busbar 12.2 mit der Terminalaufnahme 14 lasergeschweißt, gelötet oder elektrisch leitend geklebt sein. An der Terminalaufnahme 12, welche mit der Busbar 12.2 mit der Schnellentladeeinheit 13 verbunden ist, zwischen Zellterminal 12 und Zelldeckel 10 im Bereich der Terminalaufnahme 14 ist eine Terminaldichtung 14.1 angeordnet, wodurch das Zellterminal 12 elektrisch isoliert und/oder geschützt gegenüber äußere Einflüsse mit dem Zelldeckel 10 verschlossen ist. Der Zelldeckel 10 ist in 1 zumindest abschnittsweise formschlüssig mit einer Innenkontur 11.6 des Zellgehäuses 11 im Bereich der Öffnung 11.1 angeordnet. Des Weiteren ist in 1 gezeigt, dass an dem Zellgehäuse 11 ein Ventil 15 an einer Breitseite des Zellgehäuses 11 angeordnet sein kann. Das zweite Zellterminal 12 ist elektrisch leitend mit dem Zelldeckel 10 verbunden, vorzugsweise gefügt.
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Die 2 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 20 mit einem möglichen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zelldeckels 10. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 ist das erste Zellterminal 12 rechtwinklig ausgebildet, sodass sich der Anschlussabschnitt 12.1 des Zellterminals 12 nicht wie in 1 gezeigt Z-förmig erstreckt. Das Zellterminal 12 und der Anschlussabschnitt 12.1 des Zellterminals 12 weisen hierbei einen rechten Winkel zueinander auf. Somit ist der dadurch erzeugte Strom-/Widerstandspfad zwischen Schnellentladeeinheit 13 und Anode bzw. Kathode möglichst kurz gehalten, sodass ein Übergangswiderstand möglichst gering ist. Hiermit wird ermöglicht, dass im Bedarfsfall die Schnellentladeeinheit 13 ein zuverlässiges Entladen der Batteriezelle 20 über die Schnellentladeeinheit 13 ermöglicht.
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Die 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 20 mit einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels 10. Beide Anschlussabschnitte 12.1 der Zellterminals 12 sind dabei rechtwinklig ausgebildet.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 20 mit einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels 10. Der Zelldeckel 10 ist hierbei einteilig ausgebildet und weist eine Materialausnehmung 10.1 auf, welche abschnittsweise aus dem Zelldeckel 10 gebildet ist. Damit ist die Materialausnehmung 10.1 durch Umformen des Zelldeckels 10 im Bereich der Materialausnehmung 10.1 ausgebildet. Die Materialausnehmung 10.1 ist dabei derart geometrisch aus dem Zelldeckel 10 gebildet, dass die Schnellentladeeinheit 13 zumindest abschnittsweise in der Materialausnehmung 10.1 formschlüssig gehalten ist. Ein erstes Zellterminal 12 ist auf dem Zelldeckel 10 angeordnet und elektrisch leitend mit dem Zelldeckel 10 verbunden. Im Inneren des Zellgehäuses 11 erstreckt sich das erste Zellterminal 12 mit einem Anschlussabschnitt 12.1 hinein, sodass die Anode bzw. Kathode der Batteriezelle mit dem Zellterminal 12 über die Anschlussabschnitte 12.1 elektrisch leitend verbunden werden kann. Das zweite Zellterminal 12 ist in einer Terminalaufnahme 14 im Zelldeckel 10 angeordnet. Zwischen zweitem Zellterminal 12 und Terminalaufnahme 14 ist eine Terminaldichtung 14.1 angeordnet, sodass das zweite Zellterminal 12 elektrisch isolierend gegenüber dem Zelldeckel 10 ausgebildet ist. Auf dem zweiten Zellterminal 12 ist eine Busbar 12.2 elektrisch leitend angeordnet und mit der Schnellentladeeinheit 13 verbunden. Zwischen der Schnellentladeeinheit 13 und dem Zelldeckel 10 ist eine Dichtung 13.1 angeordnet, sodass die Schnellentladeeinheit 13 elektrisch isolierend gegenüber dem Zelldeckel 10 ausgebildet und das Zellinnere gegenüber äußeren Einflüssen abgedichtet ist. Beide Anschlussabschnitte 12.1 der beiden Zellterminals 12 sind rechtwinklig zum Zellterminal 12 ausgebildet.
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In 4 ist eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 20 mit einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels 10 gezeigt, wobei der Zelldeckel 10 in 4 aus einem Oberteil 11.3 und einem Unterteil 11.4 ausgebildet ist. In dem Unterteil 11.4 des Zelldeckels 10 ist eine Materialausnehmung 10.1 ausgebildet, sodass die Schnellentladeeinheit 13 in der Materialausnehmung 10.1 im Wesentlichen formschlüssig angeordnet werden kann. Das Oberteil 11.3 des Zelldeckels 10 weist dabei eine Öffnung im Bereich der Schnellentladeeinheit 13 auf, sodass die Schnellentladeeinheit 13 auf dem Unterteil 11.4 des Zelldeckels 10 angeordnet werden kann. Die Anschlussabschnitte 12.1 der beiden Zellterminals 12 sind in 4 in einem rechten Winkel zum Zellterminal 12 ausgebildet und über Busbars 12.2 mit der Schnellentladeeinheit elektrisch leitend verbunden.
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In der 5 ist eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 20 mit einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels 10 gezeigt. Die Ausführungsform aus 5 unterscheidet sich zu den Ausführungsformen der 1 bis 4 dadurch, dass das erste Zellterminal 12 als Verschluss für eine Öffnung der Terminalaufnahme 14 dient, wobei die Terminalaufnahme 14 des ersten Zellterminals 12 als eine Einfüllöffnung dienen kann. Dementsprechend kann über das erste Zellterminal 12 die Öffnung der Terminalaufnahme 14 verschlossen werden. Die durch die Terminalaufnahme 14 gebildete Einfüllöffnung kann somit nach Befüllung der Batteriezelle 20 vorzugsweise fluiddicht mit dem Zellterminal 12 gefügt werden.
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6a bis 6d zeigen mögliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Zelldeckels 10. In 6a ist dabei eine mögliche Ausführungsform eines Oberteils 11.3 eines Zelldeckels 10 gezeigt. Das Oberteil 11.3 des Zelldeckels 10 weist dabei eine Materialausnehmung 11.1 für eine Schnellentladeeinheit 13 auf. Darüber hinaus weist das Oberteil 11.3 eine Terminalaufnahme 14 auf, durch welche ein Anschlussabschnitt 12.1 des Zellterminals 12 sich in die Batteriezelle 20 erstrecken kann. In 6b ist eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels 10 gezeigt. Der Zelldeckel 10 weist dabei eine Materialausnehmung 10.1 auf, wobei die Materialausnehmung 10.1 vorzugsweise aus dem Zelldeckel 10 herausgefräst ist, sodass eine Aufnahme für die Schnellentladeeinheit 13 ausgebildet ist, in der die Schnellentladeeinheit 13 zumindest abschnittsweise formschlüssig angeordnet werden kann. Darüber hinaus weist der Zelldeckel 10 eine Terminalaufnahme 14 auf, welche zum einen als Einfüllöffnung dienen kann und gleichzeitig durch ein Zellterminal 12 verschlossen werden kann. An der Außenkontur 11.2 der Terminalaufnahme 14 kann vorzugsweise eine Terminaldichtung 14.1 angeordnet werden, sodass ein Zellterminal 12 elektrisch isoliert gegenüber dem Zelldeckel 10 in der Terminalaufnahme 14 angeordnet ist. Darüber hinaus weist der Zelldeckel 10 in 6b einen Anschlussabschnitt 12.1 auf, welcher durch den Zelldeckel 10 gebildet ist. Dabei ist der Anschlussabschnitt 12.1 aus einem Teil des Zelldeckels 10 in Richtung Zellinneres im Zellgehäuse 11 gebogen. Über den Anschlussabschnitt 12.1 ist ein möglicher Widerstandsstrompfad aufgrund weiterer Vermeidung von Materialübergängen verbessert. In 6c ist eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelldeckels 10 gezeigt. Ähnlich wie in 6b weist der Zelldeckel 10 eine Materialausnehmung 10.1 auf, welche abschnittsweise in den Zelldeckel 10 herausgefräst ist, sodass die Schnellentladeeinheit 13 zumindest abschnittsweise formschlüssig in dem Zelldeckel 10 gehalten werden kann. Darüber hinaus weist der Zelldeckel 10 einen Anschlussabschnitt 12.1 auf, welcher aus dem Zelldeckel 10 gebildet ist. In 6d ist die Ausführungsform aus 6c aus einer anderen Perspektive gezeigt. Hierbei ist zu erkennen, dass der Anschlussabschnitt 12.1 zumindest abschnittsweise aus dem Zelldeckel 10 ausgebildet und/oder materialeinheitlich ist. Darüber hinaus weist der Zelldeckel 10 eine Kontur auf, sodass der Zelldeckel 10 formschlüssig in dem Zellgehäuse 11 der Batteriezelle 20 angeordnet werden kann.
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Die 7a bis 7c zeigen eine mögliche Ausführungsform eines mehrteilig ausgebildeten Zelldeckels 10. In 7a ist der zusammengesetzte Zelldeckel 10, bestehend aus einem Oberteil 11.3 und einem Unterteil 11.4, gezeigt. Das Oberteil 11.3 des Zelldeckels 10 weist dabei zum einen eine Materialausnehmung 11.1 für die Schnellentladeeinheit 13 und eine weitere Terminalaufnahme 14 auf. In 7b ist das Oberteil 11.3 des in 7a gezeigten Zelldeckels 10 dargestellt. Das Oberteil 11.3 weist dabei eine Materialausnehmung 10.1 für die Schnellentladeeinheit 13 und eine Terminalaufnahme 14 für die Aufnahme eines Zellterminals 12 auf. Die 7c zeigt das Unterteil 11.4 eines Zelldeckels 10, wobei neben einer Terminalaufnahme 14 ein Anschlussabschnitt 12.1 für ein Zellterminal 12 aus dem Unterteil 11.4 des Zelldeckels 10 gebildet ist. Der Anschlussabschnitt 12.1 dient dabei zum elektrischen Verbinden der Anoden oder Kathoden des Zellinneren mit einem Zellterminal 12.
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Die voranstehenden Erläuterungen der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013221760 A1 [0002]