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DE102013206636A1 - Batteriezelle mit einem aus mindestens zwei Teilen bestehenden Deckel sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle - Google Patents

Batteriezelle mit einem aus mindestens zwei Teilen bestehenden Deckel sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle Download PDF

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DE102013206636A1
DE102013206636A1 DE102013206636.8A DE102013206636A DE102013206636A1 DE 102013206636 A1 DE102013206636 A1 DE 102013206636A1 DE 102013206636 A DE102013206636 A DE 102013206636A DE 102013206636 A1 DE102013206636 A1 DE 102013206636A1
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battery cell
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electrically conductive
battery
lid
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Holger Fink
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Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
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Publication date
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Abstract

Es wird eine Batteriezelle (45) beschrieben, welche ein Batteriezellengehäuse (41) sowie einen Deckel (40) umfasst, mit welchem das Batteriezellengehäuse (41) verschließbar ist. Ferner umfasst die Batteriezelle (45) zwei Batteriezellenterminals (11, 12), über welche die Batteriezelle (45) mit einem Batteriesystem verbindbar ist, sowie einen Elektrodenwickel (7) mit einer positiven Elektrode (8) und einer negativen Elektrode (9), welche innerhalb des Batteriezellengehäuses (41) angeordnet und über jeweils einen Strompfad innerhalb des Batteriezellengehäuses (41) mit jeweils einem Batteriezellenterminal (11, 12) verbunden sind. Erfindungsgemäß setzt sich der Deckel (40) aus mindestens einem ersten und einem zweiten elektrisch leitfähigen Deckelteil (24, 26) zusammen, wobei das zweite Deckelteil (26) innerhalb des ersten Deckelteils (24) angeordnet ist, und das erste und das zweite Deckelteil (24, 26) elektrisch voneinander isoliert sind. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (45) bereitgestellt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle, welche einen Deckel aufweist, welcher aus mindestens einem ersten und einem zweiten elektrisch leitfähigen Deckelteil zusammengesetzt ist, wobei das zweite Deckelteil innerhalb des ersten Deckelteils angeordnet ist und das erste und das zweite Deckelteil elektrisch voneinander isoliert sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle.
  • Stand der Technik
  • Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen als auch in Fahrzeugen vermehrt neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, in welchen eine Vielzahl von insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen verschaltet sind. Solche Lithium-Ionen-Batteriezellen sind sehr empfindlich gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit, weshalb sie im Stand der Technik oft ein den inneren Aufbau der Batteriezelle schützendes Hartschalen-Gehäuse, welches auch als Hardcase bekannt ist, aufweisen.
  • Dieses, fortan als Batteriezellengehäuse bezeichnete Hartschalen-Gehäuse bildet einen der Hauptbestandteile heutiger Batteriezellen, zu denen des Weiteren unter anderem der innere Aufbau der Batteriezelle, meist ein oder mehrere sogenannte Batteriezellwickel sowie der Deckel, mit welchem das Batteriezellengehäuse mit dem inneren Aufbau der Batteriezelle darin verschließbar ist, zählen. Die Wandstärken von Batteriezellengehäuse und Deckel hängen unter anderem von den für die selbigen verwandten Materialien ab und variieren zwischen 0,4 mm und 2 mm. Im Verlaufe des Herstellungsprozesses von Batteriezellen des Standes der Technik wird der Deckel mit dem Batteriezellengehäuse verschweißt, wodurch der Deckel elektrisch leitfähig mit dem Batteriezellengehäuse verbunden wird. Zuvor muss der Deckel allerdings mit den Batteriezellenterminals, mit den Durchführungen der Batteriezellenterminals durch den Deckel sowie den Vorrichtungen und Maßnahmen zur elektrischen Isolation mindestens einer der beiden Durchführungen als auch den sogenannten Stromkollektoren, welche die Strompfade zwischen Elektroden und Batteriezellenterminals bereitstellen, versehen werden.
  • Für den Zusammenbau beziehungsweise die Herstellung des Deckels ist also eine Vielzahl von Bauelementen erforderlich, welche in einem aufwendigen Prozess miteinander verbunden werden müssen. Insbesondere für die Realisierung der elektrischen Isolation mindestens einer der Durchführung für eines der Batteriezellenterminals sowie für die sich daran anschließende Abdichtung dieser Durchführung gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit sind im Stand der Technik zum einen ein verhältnismäßig hoher Bauteilaufwand sowie zum anderen ein relativ großer fertigungstechnischer Aufwand zu verzeichnen.
  • Beispielsweise offenbart die CN 000102214840 A eine Lithium-Ionen-Batterie, welche durch die Verwendung von Materialien mit positivem Temperaturkoeffizienten teilweise isoliert ist. Auch bei dieser Batterie besteht der äußere Aufbau aus einer Vielzahl von Komponenten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird eine Batteriezelle zur Verfügung gestellt, welche ein Batteriezellengehäuse sowie einen Deckel umfasst, mit welchem das Batteriezellengehäuse verschließbar ist. Ferner umfasst die Batteriezelle zwei Batteriezellenterminals, über welche die Batteriezelle mit einem Batteriesystem verbindbar ist sowie einen Elektrodenwickel mit einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode, welche innerhalb des Batteriezellengehäuses angeordnet und über jeweils einen Strompfad innerhalb des Batteriezellengehäuses mit jeweils einem Batteriezellenterminal verbunden sind. Erfindungsgemäß setzt sich der Deckel aus mindestens einem ersten und einem zweiten elektrisch leitfähigen Deckelteil zusammen, wobei das zweite Deckelteil innerhalb des ersten Deckelteils angeordnet ist und das erste und das zweite Deckelteil elektrisch voneinander isoliert sind.
  • Bei einer derart ausgeführten Batteriezelle ist der Herstellungsaufwand für selbige signifikant reduziert. Insbesondere der Zusammenbau beziehungsweise die Herstellung des Deckels der Batteriezelle samt der mit diesem verbundenen Komponenten ist stark vereinfacht und unter verringertem fertigungstechnischen Aufwand möglich. Ferner ist eine derart ausgeführte Batteriezelle sehr gut gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit geschützt. Auch kann das zweite Deckelteil bei einer derart ausgeführten Batteriezelle in seiner Position innerhalb des Deckels sehr gut an die jeweilige Einsatzart der Batteriezelle angepasst werden.
  • Vorzugsweise ist das Batteriezellengehäuse elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil verbunden und elektrisch von dem zweiten Deckelteil isoliert. Dadurch wird das Batteriezellengehäuse elektrisch auf das Potenzial des ersten Deckelteils gelegt, während gleichzeitig das Batteriezellengehäuse gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein erstes Batteriezellenterminal elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil verbunden, während das zweite Batteriezellenterminal elektrisch leitfähig mit dem zweiten Deckelteil verbunden ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist ein erstes Batteriezellenterminal direkt und elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil verbunden, beispielsweise verschweißt. Das eine erste und/oder das zweite Batteriezellenterminal müssen dann, anders als im Stand der Technik üblich, nicht durch aufwendig in dem Deckel der Batteriezelle angelegte Durchführungen hindurchgeführt werden, was den Zusammenbau beziehungsweise die Fertigung der Batteriezelle erheblich vereinfacht. Ferner bevorzugt ist das erste Batteriezellenterminal ausschließlich elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil verbunden, während das zweite Batteriezellenterminal ausschließlich elektrisch leitfähig mit dem zweiten Deckelteil verbunden ist.
  • Bevorzugt ist das erste Deckelteil mit demjenigen Batteriezellenterminal verbunden, welches seinerseits elektrisch leitfähig mit der positiven Elektrode verbunden ist. Dadurch ist das erste Deckelteil und damit auch, sofern verbunden, das Batteriezellengehäuse in vorteilhafter Weise elektrisch leitfähig mit der positiven Elektrode beziehungsweise dem positiven Potenzial der Batteriezelle verbunden, was durch eine einfache elektrisch leitfähige Kontaktierung beziehungsweise Verbindung von positiver Elektrode, erstem Deckelteil und dem mit der positiven Elektrode verbundenen Batteriezellenterminal erreicht wird. Bevorzugt bildet das zweite Deckelteil einen Bereich innerhalb des ersten Deckelteils und ist das zweite Batteriezellenterminal vollständig innerhalb des durch den zweiten Deckelteil gebildeten Bereich angeordnet beziehungsweise mit diesem Bereich verbunden.
  • Vorzugsweise entspricht das Material, aus welchem das erste Deckelteil zumindest teilweise besteht, demjenigen Material, aus welchem die elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil verbundene, positive oder negative Elektrode besteht.
  • Ferner bevorzugt entspricht das Material, aus welchem das zweite Deckelteil zumindest teilweise besteht, demjenigen Material, aus welchem die elektrisch leitfähig mit dem zweiten Deckelteil verbundene positive oder negative Elektrode besteht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Material für die positive und/oder die negative Elektrode ausgewählt aus einer Gruppe umfassend, Aluminium, Kupfer und Edelstahl. Indem für das erste und/oder das zweite Deckelteil diejenigen Materialien gewählt werden, welche auch für die Realisierung der positiven und/oder der negativen Elektrode beziehungsweise der mit den Elektroden verbundenen Ableiterfolien zur Anwendung kommen, verbessern sich die elektrischen Eigenschaften der Batteriezelle. Ferner ist es bevorzugt, für die Realisierung des ersten und oder des zweiten Deckelteils Materialien beziehungsweise Werkstoffe zu verwenden, welche gegenüber Korrosionsvorgängen, die aufgrund der elektrochemischen Reaktionen beziehungsweise Vorgänge innerhalb der Batteriezelle stattfinden, eine hohe Robustheit aufweisen.
  • Bevorzugt sind das erste und das zweite Deckelteil elektrisch voneinander isoliert und gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet mittels Nanomolding miteinander verbunden. Durch Nanomolding ist eine sehr feste, auf Nanometer-Ebene formschlüssige Verbindung zwischen Materialien möglich.
  • In einer ferner bevorzugten Ausführungsform umfasst die Batteriezelle ein Entgasungselement, welches innerhalb des ersten und/oder des zweiten Deckelteils angeordnet ist.
  • In einer bevorzugten Weiterentwicklung dieser Ausführungsform ist das Entgasungselement als Berstventil oder als Berstmembran ausgeführt.
  • Bevorzugt ist die beanspruchte Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.
  • Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle bereitgestellt, welches ein Batteriezellengehäuse, zwei Batteriezellenterminals, einen Elektrodenwickel mit einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode, welche innerhalb des Batteriezellengehäuses anordenbar und über jeweils einen Strompfad innerhalb des Batteriezellengehäuses mit jeweils einem Batteriezellenterminal verbindbar sind, umfasst. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein erstes und ein zweites elektrisch leitfähiges Deckelteil, welche zu einem Deckel verbindbar sind, mit welchem das Batteriezellengehäuse verschließbar ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte: Erzeugen einer festen, elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen einem ersten Batteriezellenterminal und dem ersten Deckelteil. Erzeugen einer festen, elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem zweiten Batteriezellenterminal und dem zweiten Deckelteil. Verbinden des ersten Deckelteils mit dem zweiten Deckelteil mittels Nanomolding, wobei das erste und das zweite Deckelteil elektrisch gegeneinander isoliert sind. Verbinden des ersten und des zweiten Deckelteils mit jeweils entweder der positiven oder der negativen Elektrode über jeweils einen Strompfad. Einsatz des Elektrodenwickels in das Batteriezellengehäuse. Erzeugen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem ersten Deckelteil und dem Batteriezellengehäuse sowie Isolation des zweiten Deckelteils sowie aller elektrisch leitfähig mit diesem verbundenen Komponenten der Batteriezelle gegenüber dem Batteriezellengehäuse und dem ersten Deckelteil.
  • In einer bevorzugten Weiterentwicklung des Verfahrens zur Herstellung einer Batteriezelle umfasst dieses ferner den Schritt des Verbindens des Deckels mit dem Batteriezellengehäuse mittels Nanomolding.
  • In einer bevorzugten Weiterentwicklung des Verfahrens zur Herstellung einer Batteriezelle umfasst der Deckel ferner ein Einfüllloch, über welches die Batteriezelle mit einem Elektrolyten befüllbar ist und umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Befüllens der Batteriezelle mit einem Elektrolyten sowie des mechanischen Verschließens des Einfülllochs.
  • Ferner wird eine Batterie mit einer erfindungsgemäßen Batteriezelle bereitgestellt, wobei die Batterie besonders bevorzugt als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt ist. Vorteile solcher Batterien sind unter anderem in ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte sowie ihrer großen thermischen Stabilität gegeben. Ein weiterer Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien ist, dass diese keinem Memory Effekt unterliegen.
  • Ferner wird ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie mit einer erfindungsgemäßen Batteriezelle bereitgestellt, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung dargelegt.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle im Querschnitt, und
  • 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle in einer Außenansicht.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 45 im Querschnitt gezeigt. Die Batteriezelle 45 umfasst ein in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft prismatisches Batteriezellengehäuse 41 sowie einen Deckel 40, mit welchem das Batteriezellengehäuse 41 verschließbar ist. Ferner umfasst die Batteriezelle 45 zwei Batteriezellenterminals 11, 12, über welche die Batteriezelle 45 mit einem Batteriesystem verbindbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Batteriezellenterminals 11, 12 rein beispielhaft direkt mit dem Deckel 40 verbunden. Des Weiteren umfasst die Batteriezelle 45 einen Elektrodenwickel 7 mit einer positiven Elektrode 8 und einer negativen Elektrode 9, welche innerhalb des Batteriezellengehäuses 41 angeordnet und über jeweils einen Strompfad innerhalb des Batteriezellengehäuses 41 mit jeweils einem Batteriezellenterminal 11, 12 verbunden sind. In diesem Ausführungsbeispiel setzt sich der Deckel 40 rein beispielhaft aus einem ersten und einem zweiten elektrisch leitfähigen Deckelteil 24, 26 zusammen, wobei das zweite Deckelteil 26 innerhalb des ersten Deckelteils 24 angeordnet ist und das erste und das zweite Deckelteil 24, 26 elektrisch voneinander isoliert sind. Mit anderen Worten ausgedrückt, umfasst der Deckel 40 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft ein erstes und ein zweites elektrisch leitfähiges Deckelteil 24, 26, wobei das erste und das zweite Deckelteil 24, 26 elektrisch voneinander isoliert sind und das zweite Deckelteil 26 in das erste Deckelteil 24 eingefasst ist beziehungsweise von dem ersten Deckelteil 24 aufgenommen ist beziehungsweise von dem ersten Deckelteil 24 zumindest teilweise umschlossen ist. Dabei ist die Anzahl von zwei elektrisch voneinander isolierten Deckelteilen 24, 26 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft gewählt. Es können also auch erfindungsgemäße Batteriezellen 45 mit mehr als zwei Deckelteilen 24, 26 realisiert sein, bei denen der Deckel 40 also aus mehr als einem ersten und einem zweiten Deckelteil 24, 26 besteht.
  • In diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 45 ist ein erstes Batteriezellenterminal 11 elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil 24 verbunden, während das zweite Batteriezellenterminal 12 elektrisch leitfähig mit dem zweiten Deckelteil 26 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das eine erste Batteriezellenterminal 11 rein beispielhaft elektrisch leitfähig auf das erste Deckelteil 24 geschweißt, während das verbleibende zweite Batteriezellenterminal 12 elektrisch leitfähig auf das zweite Deckelteil 26 geschweißt ist. Das zweite Deckelteil 26 bildet dabei in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft einen Inselbereich innerhalb des im Wesentlichen aus dem ersten Deckelteil 24 gebildeten Deckels 40, in welchem das zweite Batteriezellenterminal 12 mit seiner gesamten Grundfläche als Kontakt- beziehungsweise Verbindungsfläche angeordnet ist. Das zweite Batteriezellenterminal 12 liegt also vollständig innerhalb des zweiten Deckelteils 26 beziehungsweise innerhalb des durch diesen gebildeten Inselbereichs. Es können allerdings auch andere erfindungsgemäße Batteriezellen 45 ausgeführt werden, in welchen ein erstes und das verbleibende Batteriezellenterminal 11, 12 in anderer Art und Weise fest und elektrisch leitfähig mit jeweils dem ersten oder dem zweiten Deckelteil 24, 26 verbunden sind. Ferner kann auch das zweite Deckelteil 26, anders als in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben und in 1 dargestellt, ausgeführt beziehungsweise innerhalb des ersten Deckelteils 24 angeordnet sein.
  • Ferner ist das Batteriezellengehäuse 41 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil 24 verbunden und elektrisch von dem zweiten Deckelteil 26 isoliert. Des Weiteren ist das erste Deckelteil 24 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft mit demjenigen Batteriezellenterminal 11, 12 verbunden, welches seinerseits elektrisch leitfähig mit der positiven Elektrode 8 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesem Batteriezellenterminal 11, 12 rein beispielhaft um das bereits erwähnte, erste Batteriezellenterminal 11. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist das erste Deckelteil 24 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft elektrisch leitfähig mit der positiven Elektrode 8 verbunden, wobei die elektrisch leitfähige Verbindung in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft durch einen Stromkollektor realisiert ist, welcher sowohl mit der positiven Elektrode 8 beziehungsweise mit der an dieser befestigten Ableiterfolie als auch mit dem ersten Deckelteil 24 fest verbunden ist. Beispielsweise kann der Stromkollektor mit dem ersten Deckelteil 24 verschweißt sein. Allerdings kann die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der positiven Elektrode 8 und dem ersten Deckelteil 24 auch über ein beliebiges anderes Bauteil realisiert sein, welches dazu ausgebildet ist, einen Strompfad zwischen der positiven Elektrode 8 und dem ersten Deckelteil 24 bereitzustellen. Auch kann ein solches Bauteil auf andere Art und Weise, das heißt anders als über eine Schweißverbindung, mit dem ersten Deckelteil 24 verbunden sein. Das zweite Deckelteil 26 des Deckels 40 beziehungsweise das zweite Batteriezellenterminal 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft ebenfalls über einen Stromkollektor mit der negativen Elektrode 9 beziehungsweise mit der an dieser befestigten Ableiterfolie fest verbunden. Auch dieser Stromkollektor zur Bereitstellung eines Strompfades zwischen der negativen Elektrode 9 und dem zweiten Deckelteil 26 kann über eine Schweißverbindung oder eine beliebige andere Verbindungsart an dem zweiten Deckelteil 26 sowie der negativen Elektrode 9 fixiert sein. Allerdings kann die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der negativen Elektrode 9 und dem zweiten Deckelteil 26 auch über ein beliebiges anderes Bauteil realisiert sein, welches dazu ausgebildet ist, einen Strompfad zwischen der negativen Elektrode 9 und dem zweiten Deckelteil 26 bereitzustellen. In diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl das zweite Deckelteil 26, das mit diesem verbundene zweite Batteriezellenterminal 12, der mit dem zweiten Deckelteil 26 verbundene Stromkollektor als auch die negative Elektrode 9 elektrisch von den anderen Komponenten der Batteriezelle 45 und insbesondere dem Batteriezellengehäuse 41 isoliert.
  • In diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 45 ist das erste Deckelteil 24 rein beispielhaft über eine um den ersten Deckelteil 24 umlaufende Laserschweißnaht 13 elektrisch leitfähig mit dem Batteriezellengehäuse 41 verbunden. Alternativ kann das erste Deckelteil 24 in anderen Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Batteriezellen 45 auch elektrisch von dem Batteriezellengehäuse 41 isoliert und gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet mittels Nanomolding mit dem Batteriezellengehäuse 41 verbunden sein. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann das erste Deckelteil 24 in anderen Ausführungsbeispielen rein beispielhaft über Nanomolding beziehungsweise über einen um das erste Deckelteil 24 umlaufenden, nanogemoldeten Bereich mit dem Batteriezellengehäuse 41 zu einem Teil verbunden sein, wobei die nanogemoldete Verbindung beziehungsweise der nanogemoldete Bereich zwischen dem ersten Deckelteil 24 und dem Batteriezellengehäuse 41 elektrisch nicht leitfähig, also elektrisch isolierend ist, sodass die nanogemoldete Verbindung beziehungsweise der nanogemoldete Bereich das erste Deckelteil 24 und damit den Deckel 41 elektrisch von dem Batteriezellengehäuse 41 isoliert.
  • Des Weiteren entspricht das Material, aus welchem das erste Deckelteil 24 in diesem Ausführungsbeispiel teilweise besteht, rein beispielhaft demjenigen Material, aus welchem die elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil 24 verbundene, positive Elektrode 8 besteht. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist das erste Deckelteil 24 ein Material auf, welches rein beispielhaft dem Material entspricht, aus welchem die positive Elektrode 8 gefertigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesem Material rein beispielhaft um Aluminium. Ferner entspricht das Material, aus welchem das zweite Deckelteil 26 in diesem Ausführungsbeispiel teilweise besteht, rein beispielhaft demjenigen Material, aus welchem die elektrisch leitfähig mit dem zweiten Deckelteil 26 verbundene, negative Elektrode 9 besteht. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist das zweite Deckelteil 26 ein Material auf, welches rein beispielhaft dem Material entspricht, aus welchem die negative Elektrode 9 gefertigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesem Material rein beispielhaft um Kupfer. Allerdings können für die Realisierung des ersten und/oder des zweiten Deckelteils 24, 26 auch andere Materialien, auch kombiniert zum Einsatz kommen. Auch können sich die Materialien, aus welchen das erste und/oder das zweite Deckelteil 24, 26 teilweise oder vollständig bestehen, von den Materialien, aus welchen die positive beziehungsweise die negative Elektrode 8, 9 gefertigt sind, unterscheiden oder diesen in Gänze entsprechen. Rein beispielhaft kann das erste Deckelteil 24 auch aus Edelstahl gefertigt sein, während die positive Elektrode 8 aus Kupfer oder einem anderen metallischen Werkstoff gefertigt ist.
  • Ferner sind das erste und das zweite Deckelteil 24, 26 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft elektrisch voneinander isoliert und gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet mittels Nanomolding miteinander verbunden. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist das zweite Deckelteil 26 über Nanomolding beziehungsweise über einen nanogemoldeten Bereich 15 mit dem ersten Deckelteil 24 verbunden, wobei der nanogemoldete Bereich 15 für Feuchtigkeit undurchdringbar und elektrisch isolierend ist, sodass das zweite Deckelteil 26 elektrisch von dem ersten Deckelteil 24 isoliert ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der nanogemoldete Bereich 15 rein beispielhaft um den zweiten Deckelteil 26 herum umlaufend. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist das zweite Deckelteil 26 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft über einen um das zweite Deckelteil 26 umlaufenden, nanogemoldeten Bereich 15 mit dem ersten Deckelteil 24 verbunden.
  • Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 45 in einer Außenansicht. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 45 handelt es sich, genauer ausgedrückt, um das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Batteriezelle 45, welche hier, nicht geschnitten, im mit dem Deckel 40 verschlossenen Zustand in einer Außenansicht dargestellt ist. Die gleich bezeichneten Komponenten in 2 entsprechen also jenen des Ausführungsbeispiels der 1, sodass das dort Gesagte bezüglich dieser Komponenten auch auf das Ausführungsbeispiel der 2 zu übertragen ist.
  • In 2 ist deutlich die Unterteilung des Deckels 40 in den ersten und zweiten Deckelteil 24, 26 erkennbar. Das zweite Deckelteil 26 ist in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft als Rechteck ausgeführt, dessen Grundfläche auf die Grundfläche des zweiten Batteriezellenterminals 12 abgestimmt ist. Das zweite Deckelteil 26 bildet also, mit anderen Worten ausgedrückt, einen rechteckigen Inselbereich innerhalb des ersten Deckelteils 24, in welchem das zweite Batteriezellenterminal 12 angeordnet ist. Die dunkel gezeichnete Umrandung um das erste Deckelteil 24 stellt eine um das erste Deckelteil 24 umlaufende Laserschweißnaht 13 dar, welche das Resultat einer Verschweißung des ersten Deckelteils 24 beziehungsweise des Deckels 40 mit dem Batteriezellengehäuse 41 ist. Die Laserschweißnaht ist rein beispielhaft elektrisch leitfähig und dichtet den Verbindungsbereich zwischen dem Batteriezellengehäuse 41 und dem ersten Deckelteil 24 hermetisch ab. Die helle, um den zweiten Deckelteil 26 des Deckels 40 umlaufende Kante stellt den nanogemoldeten Bereich 15 dar, also den Verbindungsbereich zwischen dem zweiten Deckelteil 26 und dem ersten Deckelteil 24. Über diesen Verbindungsbereich ist der zweite Deckelteil 26, wie bereits erwähnt, elektrisch von dem ersten Deckelteil 24 isoliert und zugleich mit selbigem mechanisch verbunden.
  • Dabei ist im dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl das Vorliegen einer Laserschweißnaht 13 als Mittel der Verbindung zwischen dem ersten Deckelteil 24 und dem Batteriezellengehäuse 41 sowie das Vorliegen eines nanogemoldeten Bereichs 15 zur elektrischen Isolation des zweiten Deckelteils 26 von dem ersten Deckelteil 24 rein optional. Es können auch erfindungsgemäße Batteriezellen 45 ausgeführt sein, in welchen das erste und das zweite Deckelteil 24, 26, anders als in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben, beispielweise über eine elektrisch nicht leitfähige andere Schweißnaht und/oder über ein ganz anderes Verbindungsmittel und/oder mittels einer anderen Verbindungsart miteinander verbunden sind. Auch die Art der Verbindung zwischen dem ersten Deckelteil 24 beziehungsweise dem Deckel 40 und dem Batteriezellengehäuse 41 kann sich von der hier dargestellten Art und Weise unterscheiden. Des Weiteren können auch erfindungsgemäße Batteriezellen 45 ausgeführt sein, in welchen der Deckel 40 ferner ein Einfüllloch aufweist, über welches die Batteriezelle 45 mit einem Elektrolyten befüllbar ist und welches über einen Stopfen verschließbar ist. Ferner können auch erfindungsgemäße Batteriezellen 45 mit Deckeln 40 ausgeführt sein, welche sich aus mehr als lediglich einem ersten und einem zweiten Deckelteil 24, 26 zusammensetzen.
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  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 000102214840 A [0005]

Claims (12)

  1. Batteriezelle (45), umfassend – ein Batteriezellengehäuse (41), – einen Deckel (40), mit welchem das Batteriezellengehäuse (41) verschließbar ist, – zwei Batteriezellenterminals (11, 12), über welche die Batteriezelle (45) mit einem Batteriesystem verbindbar ist, – ein Elektrodenwickel (7) mit einer positiven Elektrode (8) und einer negativen Elektrode (9), welche innerhalb des Batteriezellengehäuses (41) angeordnet und über jeweils einen Strompfad innerhalb des Batteriezellengehäuses (41) mit jeweils einem Batteriezellenterminal (11, 12) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Deckel (40) aus mindestens einem ersten und einem zweiten elektrisch leitfähigen Deckelteil (24, 26) zusammensetzt, wobei das zweite Deckelteil (26) innerhalb des ersten Deckelteils (24) angeordnet ist und das erste und das zweite Deckelteil (24, 26) elektrisch voneinander isoliert sind.
  2. Batteriezelle (45) nach Anspruch 1, wobei das Batteriezellengehäuse (41) elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil (24) verbunden und elektrisch von dem zweiten Deckelteil (26) isoliert ist.
  3. Batteriezelle (45) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes Batteriezellenterminal (11) elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil (24) verbunden ist, während das zweite Batteriezellenterminal (12) elektrisch leitfähig mit dem zweiten Deckelteil (26) verbunden ist.
  4. Batteriezelle (45) nach Anspruch 3, wobei das erste Deckelteil (24) mit demjenigen Batteriezellenterminal (11, 12) verbunden ist, welches seinerseits elektrisch leitfähig mit der positiven Elektrode (8) verbunden ist.
  5. Batteriezelle (45) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Material, aus welchem das erste Deckelteil (24) zumindest teilweise besteht, demjenigen Material entspricht, aus welchem die elektrisch leitfähig mit dem ersten Deckelteil (24) verbundene positive oder negative Elektrode (8, 9) besteht.
  6. Batteriezelle (45) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Material, aus welchem das zweite Deckelteil (26) zumindest teilweise besteht, demjenigen Material entspricht, aus welchem die elektrisch leitfähig mit dem zweiten Deckelteil (26) verbundene positive oder negative Elektrode (8, 9) besteht.
  7. Batteriezelle (45) nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Material für die positive und/oder die negative Elektrode (8, 9) ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Aluminium, Kupfer und Edelstahl.
  8. Batteriezelle (45) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und das zweite Deckelteil (24, 26) elektrisch voneinander isoliert und gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet mittels Nanomolding miteinander verbunden sind.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (45), umfassend, ein Batteriezellengehäuse (41), zwei Batteriezellenterminals (11, 12), einen Elektrodenwickel (7) mit einer positiven Elektrode (8) und einer negativen Elektrode (9), welche innerhalb des Batteriezellengehäuses (41) anordenbar sind und über jeweils einen Strompfad innerhalb des Batteriezellengehäuses (41) mit jeweils einem Batteriezellenterminal (11, 12) verbindbar sind, ein erstes und ein zweites elektrisch leitfähiges Deckelteil (24, 26), welche zu einem Deckel (28) verbindbar sind, mit welchem das Batteriezellengehäuse (41) verschließbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: – Erzeugen einer festen, elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen einem ersten Batteriezellenterminal (11, 12) und dem ersten Deckelteil (24) (S1); – Erzeugen einer festen, elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem zweiten Batteriezellenterminal (11, 12) und dem zweiten Deckelteil (26) (S2); – Verbinden des ersten Deckelteils (24) mit dem zweiten Deckelteil (26) mittels Nanomolding, wobei das erste und das zweite Deckelteil (24, 26) elektrisch gegeneinander isoliert sind (S3); – Verbinden des ersten und des zweiten Deckelteils (24, 26) mit jeweils entweder der positiven oder der negativen Elektrode (8, 9) über jeweils einen Strompfad (S4); – Einsatz des Elektrodenwickels (7) in das Batteriezellengehäuse (41) (S5), – Erzeugen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem ersten Deckelteil (24) und dem Batteriezellengehäuse (41) und Isolation des zweiten Deckelteils (26) sowie aller elektrisch leitfähig mit diesem verbundenen Komponenten der Batteriezelle (45) gegenüber dem Batteriezellengehäuse (41) und dem ersten Deckelteil (24) (S6).
  10. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (45) nach Anspruch 9, ferner umfassend den Schritt des Verbindens des Deckels (40) mit dem Batteriezellengehäuse (41) mittels Nanomolding (S7).
  11. Batterie mit einer Batteriezelle (45) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  12. Kraftfahrzeug mit einer Batterie nach Anspruch 11, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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