DE102013209691A1 - Electrochemical cell and method of making an electrochemical cell - Google Patents
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Abstract
Um eine elektrochemische Zelle zu schaffen, welche einen einfachen Aufbau aufweist und eine zuverlässige elektrische Kontaktierung ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die elektrochemische Zelle ein elektrochemisches Element zur Aufnahme, Speicherung und/oder Bereitstellung von elektrischer Energie und ein Gehäuse zur Aufnahme des elektrochemischen Elements umfasst, wobei das Gehäuse mindestens ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil und eine Verbindungsvorrichtung zur elektrisch isolierenden Verbindung des mindestens einen Gehäusebauteils mit mindestens einem weiteren Gehäusebauteil des Gehäuses umfasst.In order to provide an electrochemical cell which has a simple structure and enables reliable electrical contacting, it is proposed that the electrochemical cell comprises an electrochemical element for receiving, storing and / or supplying electrical energy and a housing for accommodating the electrochemical element, wherein the housing comprises at least one electrically conductive housing component and a connection device for the electrically insulating connection of the at least one housing component with at least one further housing component of the housing.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle, beispielsweise eine Akkumulatorvorrichtung.The present invention relates to an electrochemical cell, for example an accumulator device.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrochemische Zelle bereitzustellen, welche einen einfachen Aufbau aufweist und eine zuverlässige elektrische Kontaktierung ermöglicht.The present invention has for its object to provide an electrochemical cell, which has a simple structure and allows reliable electrical contact.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrochemische Zelle gelöst, welche ein elektrochemisches Element zur Aufnahme, Speicherung und/oder Bereitstellung von elektrischer Energie und ein Gehäuse zur Aufnahme des elektrochemischen Elements umfasst, wobei das Gehäuse mindestens ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil und eine Verbindungsvorrichtung zur elektrisch isolierenden Verbindung des mindestens einen Gehäusebauteils mit mindestens einem weiteren Gehäusebauteil des Gehäuses umfasst.This object is achieved by an electrochemical cell, which comprises an electrochemical element for receiving, storing and / or providing electrical energy and a housing for receiving the electrochemical element, wherein the housing at least one electrically conductive housing member and a connecting device for electrically insulating connection the at least one housing component comprises at least one further housing component of the housing.
Dadurch, dass das Gehäuse der erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle mindestens ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil umfasst, kann ein Zellterminal der elektrochemischen Zelle durch das elektrisch leitfähige Gehäusebauteil gebildet sein. Ein zusätzliches Zellterminal, insbesondere ein zusätzliches Bauteil, mittels welchem das Zellterminal gebildet ist, ist dann vorzugsweise entbehrlich.Because the housing of the electrochemical cell according to the invention comprises at least one electrically conductive housing component, a cell terminal of the electrochemical cell can be formed by the electrically conductive housing component. An additional cell terminal, in particular an additional component, by means of which the cell terminal is formed, is then preferably dispensable.
Günstig kann es sein, wenn ein Anschluss des elektrochemischen Elements unmittelbar an dem elektrisch leitfähigen Gehäusebauteil festgelegt ist.It may be favorable if a connection of the electrochemical element is fixed directly to the electrically conductive housing component.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Anschluss des elektrochemischen Elements mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindung, insbesondere mittels einer stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung, unmittelbar an dem elektrisch leitfähigen Gehäusebauteil festgelegt ist.In particular, it may be provided that a connection of the electrochemical element by means of an electrically conductive connection, in particular by means of a cohesive and / or positive connection, is fixed directly to the electrically conductive housing component.
Ein Anschluss kann beispielsweise einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.A connection may be formed, for example, in one or more parts.
Der Anschluss des elektrochemischen Elements und somit auch das elektrisch leitfähige Gehäusebauteil bilden vorzugsweise einen positiven Pol der elektrochemischen Zelle.The connection of the electrochemical element and thus also the electrically conductive housing component preferably form a positive pole of the electrochemical cell.
Alternativ hierzu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Anschluss des elektrochemischen Elements und das elektrisch leitfähige Gehäusebauteil einen negativen Pol der elektrochemischen Zelle bilden.Alternatively, however, it can also be provided that the connection of the electrochemical element and the electrically conductive housing component form a negative pole of the electrochemical cell.
Es kann vorgesehen sein, dass beide Anschlüsse des elektrochemischen Elements unmittelbar an voneinander verschiedenen elektrisch leitfähigen Gehäusebauteilen festgelegt sind.It can be provided that both terminals of the electrochemical element are fixed directly to mutually different electrically conductive housing components.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass beide Anschlüsse des elektrochemischen Elements mittels jeweils einer elektrisch leitfähigen Verbindung, insbesondere stoffschlüssig, unmittelbar an voneinander verschiedenen elektrisch leitfähigen Gehäusebauteilen festgelegt sind.In particular, it can be provided that both terminals of the electrochemical element are each fixed by means of an electrically conductive connection, in particular materially, directly to each other different electrically conductive housing components.
Die beiden Anschlüsse des elektrochemischen Elements und die mindestens zwei voneinander verschiedenen elektrisch leitfähigen Gehäusebauteile bilden dann den negativen Pol und den positiven Pol der elektrochemischen Zelle.The two terminals of the electrochemical element and the at least two mutually different electrically conductive housing components then form the negative pole and the positive pole of the electrochemical cell.
Vorteilhaft kann es sein, wenn mindestens ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil ein Zellterminal der elektrochemischen Zelle bildet. Ein zusätzliches Bauteil, mittels welchem das Zellterminal gebildet ist, ist dann vorzugsweise entbehrlich.It can be advantageous if at least one electrically conductive housing component forms a cell terminal of the electrochemical cell. An additional component, by means of which the cell terminal is formed, is then preferably dispensable.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Randbereich mindestens eines elektrisch leitfähigen Gehäusebauteils, welcher im montierten Zustand der elektrischchemischen Zelle an ein weiteres Gehäusebauteil angrenzt, mit mindestens einem Verbindungsabschnitt und/oder Verbindungselement der Verbindungsvorrichtung versehen ist.It can be provided that an edge region of at least one electrically conductive housing component, which adjoins another housing component in the mounted state of the electrochemical cell, is provided with at least one connecting section and / or connecting element of the connecting device.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Verbindungsabschnitt und/oder das Verbindungselement der Verbindungsvorrichtung eine Beschichtung in dem Randbereich ist.For example, it may be provided that the connecting portion and / or the connecting element of the connecting device is a coating in the edge region.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Verbindungsabschnitt und/oder das mindestens eine Verbindungselement der Verbindungsvorrichtung auf den Randbereich aufgespritzt oder aufgegossen ist.Alternatively or additionally, it can be provided that the at least one connecting section and / or the at least one connecting element of the connecting device is sprayed or cast onto the edge region.
Insbesondere ist der Verbindungsabschnitt und/oder das Verbindungselement elektrisch isolierend ausgebildet, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet.In particular, the connecting portion and / or the connecting element is designed to be electrically insulating, for example formed from a plastic material.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein umlaufender Randbereich mindestens eines elektrisch leitfähigen Gehäusebauteils, welcher im montierten Zustand der elektrochemischen Zelle an ein weiteres Gehäusebauteil angrenzt, mit mindestens einem sich längs des Randbereichs erstreckenden vollständig umlaufenden Verbindungsabschnitt und/oder Verbindungselement der Verbindungsvorrichtung versehen ist.In an embodiment of the invention, it can be provided that a peripheral edge region of at least one electrically conductive housing component, which adjoins another housing component in the mounted state of the electrochemical cell, is provided with at least one completely circumferential connecting portion and / or connecting element of the connecting device is.
Das mindestens eine elektrisch leitfähige Gehäusebauteil liegt vorzugsweise mit dem vollständig umlaufenden Verbindungsabschnitt und/oder Verbindungselement im montierten Zustand der elektrochemischen Zelle an dem weiteren Gehäusebauteil an.The at least one electrically conductive housing component preferably lies with the completely circumferential connecting portion and / or Connecting element in the assembled state of the electrochemical cell to the other housing component.
Günstig kann es sein, wenn der mindestens eine Verbindungsabschnitt und/oder das mindestens eine Verbindungselement ein elektrisch isolierendes Material umfasst oder aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist.It may be favorable if the at least one connecting section and / or the at least one connecting element comprises an electrically insulating material or is formed from an electrically insulating material.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Verbindungsabschnitt und/oder das mindestens eine Verbindungselement ein Kunststoffmaterial umfasst oder aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.In particular, it can be provided that the at least one connecting portion and / or the at least one connecting element comprises a plastic material or is formed from a plastic material.
Zwei oder mehr elektrisch leitfähige Gehäusebauteile sind vorzugsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit jeweils mindestens einem Verbindungsabschnitt oder Verbindungselement der Verbindungsvorrichtung verbunden. Vorzugsweise sind die elektrisch leitfähigen Gehäusebauteile durch formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung der Verbindungsabschnitte oder Verbindungselemente miteinander verbunden.Two or more electrically conductive housing components are preferably positively and / or materially connected to at least one connecting portion or connecting element of the connecting device. Preferably, the electrically conductive housing components are connected to each other by positive and / or material connection of the connecting portions or connecting elements.
Es kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr elektrisch leitfähige Gehäusebauteile mittels einer elektrisch isolierenden Klebeverbindung, insbesondere stoffschlüssig, miteinander verbunden sind.It can be provided that two or more electrically conductive housing components are connected to one another by means of an electrically insulating adhesive connection, in particular a material fit.
Die Verbindungsvorrichtung ist vorzugsweise als eine Rahmenvorrichtung zur Aufnahme und Verbindung von zwei oder mehr elektrisch leitfähigen Gehäusebauteilen ausgebildet.The connecting device is preferably designed as a frame device for receiving and connecting two or more electrically conductive housing components.
Günstig kann es sein, wenn die Rahmenvorrichtung aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, gebildet ist. Vorzugsweise ist die Rahmenvorrichtung als ein Kunststoff-Spritzgussbauteil ausgebildet.It may be favorable if the frame device is formed from an electrically insulating material, in particular from a plastic material. Preferably, the frame device is designed as a plastic injection-molded component.
Es kann vorgesehen sein, dass ein, zwei oder mehr Gehäusebauteile mittels einer Klebeverbindung mit der Rahmenvorrichtung verbunden sind.It can be provided that one, two or more housing components are connected to the frame device by means of an adhesive connection.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwei oder mehr elektrisch leitfähige Gehäusebauteile mittels einer Rastvorrichtung und/oder einer Clipsvorrichtung miteinander verbunden sind.In one embodiment of the invention, it is provided that two or more electrically conductive housing components are interconnected by means of a latching device and / or a clip device.
Dabei kann vorgesehen sein, dass in einem Rastbereich oder Clipsbereich, in welchem die zwei oder mehr elektrisch leitfähigen Gehäusebauteile miteinander verbunden sind, mindestens ein (zusätzliches) Dichtelement zur Abdichtung des Gehäuses, insbesondere des Innenraums des Gehäuses, angeordnet ist.It can be provided that in a latching area or clip area, in which the two or more electrically conductive housing components are interconnected, at least one (additional) sealing element for sealing the housing, in particular the interior of the housing, is arranged.
Zwei oder mehr elektrisch leitfähige Gehäusebauteile sind vorzugsweise mittels mindestens eines Verbindungselements der Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden, wobei das mindestens eine Verbindungselement einen zentralen elektrisch isolierenden Abschnitt und zwei mittels des zentralen elektrisch isolierenden Abschnitts voneinander getrennte elektrisch leitfähige Abschnitte umfasst. Vorzugsweise sind die elektrisch leitfähigen Gehäusebauteile formschlüssig und/oder stoffschlüssig an jeweils einem der elektrisch leitfähigen Abschnitte festgelegt.Two or more electrically conductive housing components are preferably connected to one another by means of at least one connecting element of the connecting device, wherein the at least one connecting element comprises a central electrically insulating section and two electrically conductive sections which are separated from one another by means of the central electrically insulating section. The electrically conductive housing components are preferably fixed in a form-fitting and / or material-locking manner to one of the electrically conductive sections in each case.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die elektrisch leitfähigen Gehäusebauteile mit den elektrisch leitfähigen Abschnitten des mindestens einen Verbindungselements verschweißt sind.For example, it can be provided that the electrically conductive housing components are welded to the electrically conductive sections of the at least one connecting element.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil und der zugeordnete elektrisch leitfähige Abschnitt des Verbindungselements, an welchem das elektrisch leitfähige Gehäusebauteil festlegbar oder festgelegt ist, aus dem gleichen Material gebildet sind.In particular, it can be provided that at least one electrically conductive housing component and the associated electrically conductive portion of the connecting element, on which the electrically conductive housing component can be fixed or fixed, are formed from the same material.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Verbindungsbereich, in welchem das mindestens eine elektrisch leitfähige Gehäusebauteil mit mindestens einem weiteren Gehäusebauteil verbunden ist, mittels einer Abdeckungsvorrichtung abgedeckt ist.It can be advantageous if a connection region, in which the at least one electrically conductive housing component is connected to at least one further housing component, is covered by means of a covering device.
Die Abdeckungsvorrichtung ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, welches sich unter Wärmeeinwirkung zusammenzieht.The cover device is preferably formed from a material which contracts under the action of heat.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Abdeckungsvorrichtung als ein Schrumpfschlauch ausgebildet ist.For example, it can be provided that the cover device is designed as a shrink tube.
Die Abdeckungsvorrichtung ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material gebildet, welches zunächst vernetzt und dann aufgeweitet wurde. Durch Erwärmen des Materials kann sich das Material dann vorzugsweise zusammenziehen.The cover device is preferably formed of a thermoplastic material which has been initially cross-linked and then expanded. By heating the material, the material may then preferably contract.
Die Abdeckungsvorrichtung kann beispielsweise ein Bestandteil eines Verbindungselements der Verbindungsvorrichtung sein.The covering device may for example be a component of a connecting element of the connecting device.
Alternativ hierzu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Abdeckungsvorrichtung zusätzlich zu mindestens einem Verbindungselement der Verbindungsvorrichtung vorgesehen ist.Alternatively, however, it may also be provided that the covering device is provided in addition to at least one connecting element of the connecting device.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil, zwei elektrisch leitfähige Gehäusebauteile oder mehr als zwei elektrisch leitfähige Gehäusebauteile schalenförmig ausgebildet sind und im montierten Zustand der elektrochemischen Zelle einen Innenraum der elektrochemischen Zelle jeweils zumindest zweiseitig, dreiseitig, vierseitig oder fünfseitig umgeben.In one embodiment of the invention, it is provided that an electrically conductive housing component, two electrically conductive housing components or more than two electrically conductive housing components are formed shell-shaped and in the assembled state of the electrochemical cell Interior of the electrochemical cell each surrounded at least two-sided, three-sided, four-sided or five-sided.
Die elektrochemische Zelle umfasst vorzugsweise zwei elektrisch leitfähige Gehäusebauteile, welche gemeinsam einen im Wesentlichen quaderförmigen Innenraum des Gehäuses vollständig umgeben.The electrochemical cell preferably comprises two electrically conductive housing components, which together completely surround a substantially cuboidal interior of the housing.
Vorzugsweise sind die zwei Gehäusebauteile längs einer Verbindungsebene miteinander verbunden, wobei die Verbindungsebene senkrecht zu zwei oder mehr Wandungen des Gehäuses verläuft.Preferably, the two housing components are interconnected along a connecting plane, wherein the connecting plane is perpendicular to two or more walls of the housing.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die zwei Gehäusebauteile längs einer Verbindungsebene miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsebene schräg zu zwei oder mehr Wandungen des Gehäuses verläuft.Furthermore, it can be provided that the two housing components are connected to each other along a connecting plane, wherein the connecting plane extends obliquely to two or more walls of the housing.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zwei Gehäusebauteile längs einer Verbindungsebene miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsebene schräg zu sämtlichen Wandungen des Gehäuses verläuft.In particular, it can be provided that the two housing components are connected together along a connecting plane, wherein the connecting plane extends obliquely to all walls of the housing.
Mindestens ein Verbindungselement der Verbindungsvorrichtung ist vorzugsweise als ein Kunststoff-Bauteil ausgebildet. Insbesondere kann ein als Rahmenelement ausgebildetes Verbindungselement als ein Kunststoff-Bauteil ausgebildet sein.At least one connecting element of the connecting device is preferably formed as a plastic component. In particular, a connecting element designed as a frame element can be designed as a plastic component.
Ein, zwei oder mehr elektrisch leitfähige Gehäusebauteile sind vorzugsweise Blechumformprodukte.One, two or more electrically conductive housing components are preferably sheet metal forming products.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein, zwei oder mehr elektrisch leitfähige Gehäusebauteile durch Walzen, Gesenkformen, Tiefziehen und/oder Biegeumformen hergestellt sind oder werden.In particular, it can be provided that one, two or more electrically conductive housing components are or are produced by rolling, swaging, deep-drawing and / or bending.
Mittels zweier elektrisch leitfähiger Gehäusebauteile sind vorzugsweise auf unterschiedlichen Potentialen liegende Zellterminals gebildet.By means of two electrically conductive housing components lying at different potential cell terminals are preferably formed.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels eines ersten elektrisch leitfähigen Gehäusebauteils ein auf positivem Potential liegendes positives Zellterminal und mittels eines weiteren elektrisch leitfähigen Gehäusebauteils ein auf negativem Potential liegendes negatives Zellterminal gebildet sind.In particular, it can be provided that by means of a first electrically conductive housing component, a positive cell terminal located at a positive potential and by means of a further electrically conductive housing component, a negative cell terminal lying at a negative potential are formed.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels zweier elektrisch leitfähiger Gehäusebauteile Zellterminals gebildet sind, welche auf einander gegenüberliegenden Seiten der elektrochemischen Zelle angeordnet sind.In one embodiment of the invention, it is provided that cell terminals are formed by means of two electrically conductive housing components, which are arranged on opposite sides of the electrochemical cell.
Das Gehäuse ist im montierten Zustand vorzugsweise fluiddicht ausgebildet.The housing is preferably formed fluid-tight in the mounted state.
Fluide in diesem Sinne sind insbesondere Flüssigkeiten (Liquide), Gase, Aerosole, etc.Fluids in this sense are in particular liquids (liquids), gases, aerosols, etc.
Mindestens ein Gehäusebauteil, insbesondere mindestens ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil, ist vorzugsweise aus einem plattierten Material gebildet oder umfasst ein plattiertes Material. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mindestens ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil Aluminium und Kupfer umfasst, wobei das eine Material mit dem anderen Material plattiert ist. Auf diese Weise kann insbesondere eine optimale Kontaktierung des Anschlusses des elektrochemischen Elements an einer Innenseite des Gehäuses und zugleich eine einheitliche Materialgestaltung auf der Außenseite des Gehäuses ermöglicht werden.At least one housing component, in particular at least one electrically conductive housing component, is preferably formed from a clad material or comprises a clad material. For example, it can be provided that at least one electrically conductive housing component comprises aluminum and copper, wherein the one material is plated with the other material. In this way, in particular an optimal contacting of the terminal of the electrochemical element on an inner side of the housing and at the same time a uniform material design on the outside of the housing can be made possible.
Das mindestens eine elektrisch leitfähige Gehäusebauteil ist vorzugsweise ein tragendes Gehäusebauteil.The at least one electrically conductive housing component is preferably a bearing housing component.
Ein tragendes Gehäusebauteil ist insbesondere ein Gehäusebauteil, welches im Benutzungszustand der elektrochemischen Zelle auftretende Kräfte aufnehmen und weiterleiten kann.A load-bearing housing component is in particular a housing component, which can receive and transmit forces occurring in the state of use of the electrochemical cell.
Ein tragendes Gehäusebauteil dient insbesondere dem Schutz des elektrochemischen Elements und/oder bildet eine äußere Hülle für das elektrochemische Element.A supporting housing component serves in particular for the protection of the electrochemical element and / or forms an outer shell for the electrochemical element.
Vorzugsweise sind zwei oder mehr, insbesondere sämtliche, elektrisch leitfähige Gehäusebauteile tragende Gehäusebauteile.Preferably, two or more, in particular all, electrically conductive housing components bearing housing components.
Günstig kann es sein, wenn das Gehäuse zwei elektrisch leitfähige Gehäusebauteile umfasst, welche mit jeweils einem Anschluss der elektrochemischen Zelle verbunden sind, wobei die elektrisch leitfähigen Gehäusebauteile so ausgebildet und miteinander verbunden sind, dass eine, zwei oder mehr Seiten des Gehäuses jeweils teilweise durch das eine elektrisch leitfähige Gehäusebauteil und teilweise durch das andere elektrisch leitfähige Gehäusebauteil gebildet sind.It may be favorable if the housing comprises two electrically conductive housing components, which are each connected to one terminal of the electrochemical cell, wherein the electrically conductive housing components are formed and interconnected such that one, two or more sides of the housing each partially through the an electrically conductive housing component and partially formed by the other electrically conductive housing component.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sämtliche Seiten des Gehäuses jeweils teilweise durch das eine elektrisch leitfähige Gehäusebauteil und teilweise durch das andere elektrisch leitfähige Gehäusebauteil gebildet sind.In particular, it can be provided that all sides of the housing are each partially formed by the one electrically conductive housing component and partially by the other electrically conductive housing component.
Dadurch, dass vorzugsweise eine, zwei oder mehr Seiten des Gehäuses durch zwei mit den Anschlüssen der elektrochemischen Zelle verbundene elektrisch leitfähige Gehäusebauteile gebildet sind, können vorzugsweise an einer, zwei oder mehr Seiten, insbesondere an sämtlichen Seiten, jeweils beide Potentiale der elektrochemischen Zelle abgegriffen und/oder angelegt werden.Characterized in that preferably one, two or more sides of the housing are formed by two electrically conductive housing components connected to the terminals of the electrochemical cell, may preferably at one, two or more Pages, in particular on all sides, both potentials of the electrochemical cell are tapped and / or created.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil eine Aufnahmeöffnung, insbesondere eine Durchtrittsöffnung, umfasst, in der ein Zellterminal anordenbar oder angeordnet ist, welches elektrisch von dem elektrisch leitfähigen Gehäusebauteil isoliert ist.In one embodiment of the invention it can be provided that at least one electrically conductive housing component comprises a receiving opening, in particular a passage opening, in which a cell terminal can be arranged or arranged, which is electrically isolated from the electrically conductive housing component.
Vorzugsweise ist ein Zellterminal durch das mindestens eine elektrisch leitfähige Gehäusebauteil, in welchem die Aufnahmeöffnung angeordnet ist, gebildet. Das weitere Zellterminal ist vorzugsweise durch das in der Aufnahmeöffnung angeordnete Zellterminal gebildet.Preferably, a cell terminal is formed by the at least one electrically conductive housing component in which the receiving opening is arranged. The further cell terminal is preferably formed by the cell terminal arranged in the receiving opening.
Vorzugsweise ist ein Verbindungsleiter zwischen einem Anschluss des elektrochemischen Elements und dem Zellterminal vorgesehen.Preferably, a connection conductor is provided between a terminal of the electrochemical element and the cell terminal.
Günstig kann es jedoch auch sein, wenn der Verbindungsleiter das Zellterminal bildet.However, it may also be favorable if the connecting conductor forms the cell terminal.
Der Verbindungsleiter und das Zellterminal sind vorzugsweise einstückig ausgebildet.The connecting conductor and the cell terminal are preferably formed in one piece.
Ein Verbindungsleiter, welcher ein Zellterminal bildet, unterscheidet sich von einem elektrisch leitfähigen Gehäusebauteil, welches ein Zellterminal bildet, insbesondere dadurch, dass der Verbindungsleiter zumindest abschnittsweise in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist und/oder vorzugsweise keine tragende Funktion aufweist, insbesondere im Betrieb der elektrochemischen Zelle keine Kräfte aufnimmt und/oder weiterleitet.A connecting conductor, which forms a cell terminal, differs from an electrically conductive housing component, which forms a cell terminal, in particular in that the connecting conductor is at least partially disposed in an interior of the housing and / or preferably has no supporting function, in particular during operation of the electrochemical Cell does not absorb and / or transmit forces.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle.The present invention further relates to a method for producing an electrochemical cell.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem eine elektrochemische Zelle, die eine zuverlässige elektrische Kontaktierung ermöglicht, einfach herstellbar ist.The invention is in this respect the task of providing a method by which an electrochemical cell, which allows a reliable electrical contact, is easy to produce.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle gelöst, welches Folgendes umfasst:
- – Bereitstellen eines elektrochemischen Elements zur Aufnahme, Speicherung und/oder Bereitstellung von elektrischer Energie;
- – Bereitstellen mindestens eines elektrisch leitfähigen Gehäusebauteils eines Gehäuses zur Aufnahme des elektrochemischen Elements;
- – Verbinden des mindestens einen elektrisch leitfähigen Gehäusebauteils mit mindestens einem weiteren Gehäusebauteil des Gehäuses mittels einer elektrisch isolierenden Verbindung.
- - Providing an electrochemical element for receiving, storing and / or providing electrical energy;
- - Providing at least one electrically conductive housing component of a housing for receiving the electrochemical element;
- - Connecting the at least one electrically conductive housing component with at least one further housing component of the housing by means of an electrically insulating connection.
Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil elektrisch isolierend mit mindestens einem weiteren Gehäusebauteil des Gehäuses verbunden wird, kann die elektrochemische Zelle einen einfachen Aufbau aufweisen und eine zuverlässige elektrische Kontaktierung ermöglichen.Due to the fact that, in the method according to the invention, at least one electrically conductive housing component is connected in an electrically insulating manner to at least one further housing component of the housing, the electrochemical cell can have a simple construction and enable reliable electrical contacting.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.The method according to the invention for producing an electrochemical cell preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the electrochemical cell according to the invention.
Günstig kann es sein, wenn mindestens ein Anschluss des elektrochemischen Elements unmittelbar an mindestens einem elektrisch leitfähigen Gehäusebauteil festgelegt wird.It may be favorable if at least one connection of the electrochemical element is fixed directly to at least one electrically conductive housing component.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass beide Anschlüsse des elektrochemischen Elements unmittelbar an jeweils mindestens einem elektrisch leitfähigen Gehäusebauteil festgelegt werden.In particular, it can be provided that both terminals of the electrochemical element are fixed directly to at least one electrically conductive housing component.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Anschluss des elektrochemischen Elements, vorzugsweise beide Anschlüsse des elektrochemischen Elements, mit dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Gehäusebauteil verschweißt, verlötet und/oder verklemmt, wird.In particular, it can be provided that at least one terminal of the electrochemical element, preferably both terminals of the electrochemical element, is welded, soldered and / or clamped to the at least one electrically conductive housing component.
Mindestens ein elektrisch leitfähiges Gehäusebauteil wird vorzugsweise durch Umformen eines metallischen Blechs, insbesondere durch Walzen, Gesenkformen, Tiefziehen und/oder Biegeumformen, hergestellt.At least one electrically conductive housing component is preferably produced by forming a metallic sheet, in particular by rolling, swaging, deep drawing and / or bending forming.
Günstig kann es sein, wenn mindestens ein Gehäusebauteil eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen und/oder einen oder mehrere Aufnahmeschlitze umfasst, in welche ein Anschluss des elektrochemischen Elements oder ein oder mehrere Anschlussabschnitte eines Anschlusses des elektrochemischen Elements hineingeführt werden.It may be favorable if at least one housing component comprises one or more passage openings and / or one or more receiving slots, into which a connection of the electrochemical element or one or more connection sections of a connection of the electrochemical element are led.
Ein in die Durchtrittsöffnung und/oder in den Aufnahmeschlitz hineingeführter Anschluss oder Anschlussabschnitt wird vorzugsweise mit dem Gehäusebauteil verbunden, insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels eines Schweißverfahrens.A connection or connection section guided into the passage opening and / or into the receiving slot is preferably connected to the housing component, in particular in a form-fitting and / or material-locking manner, for example by means of a welding process.
Die Verbindung zwischen dem mindestens einen Gehäusebauteil und dem Anschluss oder Anschlussabschnitt ist vorzugsweise eine fluiddichte Verbindung, so dass insbesondere die eine oder die mehreren Durchtrittsöffnungen und/oder der eine oder die mehreren Aufnahmeschlitze des mindestens einen Gehäusebauteils fluiddicht geschlossen sind.The connection between the at least one housing component and the connection or connection section is preferably a fluid-tight Connection, so that in particular the one or more passage openings and / or the one or more receiving slots of the at least one housing component are closed fluid-tight.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Gehäusebauteile schwenkbar miteinander verbunden werden.In one embodiment of the invention can be provided that two or more housing components are pivotally connected to each other.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Gehäusebauteile mittels des elektrochemischen Elements schwenkbar miteinander verbunden werden.In particular, it can be provided that two or more housing components are pivotally connected to each other by means of the electrochemical element.
Die zwei oder mehr Gehäusebauteile werden vorzugsweise durch Falten, Biegen und/oder Klappen von einer ersten Relativposition der Gehäusebauteile relativ zueinander in eine zweite Relativposition gebracht.The two or more housing components are preferably brought by folding, bending and / or flaps from a first relative position of the housing components relative to each other in a second relative position.
Insbesondere werden die zwei oder mehr Gehäusebauteile aus einer Verbindungsposition, in welcher die Verbindung mit dem elektrochemischen Element hergestellt wird, in eine Schließposition gebracht, in welcher ein Innenraum des Gehäuses von den Gehäusebauteilen umschlossen ist. In der Schließposition muss vorzugsweise ohne weitere Relativbewegung der Gehäusebauteile relativ zueinander lediglich noch eine fluiddichte Verbindung der Gehäusebauteile miteinander durchgeführt werden, um das Gehäuse fluiddicht zu schließen.In particular, the two or more housing components are brought from a connection position, in which the connection is made with the electrochemical element, in a closed position in which an interior of the housing is enclosed by the housing components. In the closed position, preferably only a fluid-tight connection of the housing components to each other must be carried out without further relative movement of the housing components relative to one another in order to close the housing in a fluid-tight manner.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Gehäusebauteil einen oder mehrere Vorsprünge umfasst, welche sich im montierten Zustand der elektrochemischen Zelle in einen Innenraum des Gehäuses erstrecken, wobei mindestens ein Anschluss des elektrochemischen Elements oder ein oder mehrere Anschlussabschnitte eines Anschlusses des elektrochemischen Elements an dem einen oder den mehreren Vorsprüngen festgelegt werden.In one embodiment of the invention it is provided that at least one housing component comprises one or more projections, which extend in the assembled state of the electrochemical cell in an interior of the housing, wherein at least one terminal of the electrochemical element or one or more terminal portions of a terminal of the electrochemical element be fixed to the one or more protrusions.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Anschluss des elektrochemischen Elements oder ein oder mehrere Anschlussabschnitte eines Anschlusses des elektrochemischen Elements an dem einen oder den mehreren Vorsprüngen mit dem mindestens einen Gehäusebauteil verschweißt werden.In particular, it can be provided that at least one connection of the electrochemical element or one or more connection sections of a connection of the electrochemical element to the one or more projections are welded to the at least one housing component.
Günstig kann es sein, wenn mindestens ein Gehäusebauteil ein oder mehrere Durchtrittsöffnungen in einem Wandungsabschnitt umfasst, an dessen Innenseite im montierten Zustand der elektrochemischen Zelle ein Anschluss des elektrochemischen Elements anliegt oder angrenzt. Der Anschluss und das Gehäusebauteil werden vorzugsweise durch die eine oder die mehreren Durchtrittsöffnungen hindurch miteinander verschweißt, insbesondere unter Materialzufuhr bei gleichzeitigem Auffüllen und/oder Abdichten der einen oder der mehreren Durchtrittsöffnungen.It may be favorable if at least one housing component comprises one or more passage openings in a wall section, on the inside of which, in the assembled state of the electrochemical cell, a connection of the electrochemical element is present or adjacent. The connection and the housing component are preferably welded together through the one or more passage openings, in particular while supplying material with simultaneous filling and / or sealing of the one or more passage openings.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektrochemische Element in dem Gehäuse angeordnet wird, dass das Gehäuse eine Zugangsöffnung aufweist oder mit einer Zugangsöffnung versehen wird, dass eine Befestigungsvorrichtung durch die Zugangsöffnung hindurch in einen Innenraum des Gehäuses geführt wird und dass mittels der Befestigungsvorrichtung ein Anschluss oder beide Anschlüsse des elektrochemischen Elements mit einem oder mehreren Gehäusebauteilen, insbesondere stoffschlüssig, verbunden werden.In one embodiment of the invention can be provided that the electrochemical element is arranged in the housing, that the housing has an access opening or is provided with an access opening, that a fastening device is guided through the access opening into an interior of the housing and that by means of Fastening device, a connection or both terminals of the electrochemical element with one or more housing components, in particular cohesively, are connected.
Die Befestigungsvorrichtung umfasst insbesondere eine Endoskopvorrichtung, so dass der Innenraum des Gehäuses insbesondere bereits durch eine sehr kleine Zugangsöffnung hindurch mittels der Befestigungsvorrichtung zugänglich ist.The fastening device comprises in particular an endoscope device, so that the interior of the housing is accessible in particular already through a very small access opening by means of the fastening device.
Mittels der Befestigungsvorrichtung werden der Anschluss oder beide Anschlüsse des elektrochemischen Elements vorzugsweise mit einem oder mehreren Gehäusebauteilen verschweißt.By means of the fastening device, the connection or both connections of the electrochemical element are preferably welded to one or more housing components.
Nach der Montage der Gehäusebauteile und des elektrochemischen Elements wird das Gehäuse vorzugsweise durch die Zugangsöffnung mit Elektrolyt befüllt.After mounting the housing components and the electrochemical element, the housing is preferably filled with electrolyte through the access opening.
Die Zugangsöffnung wird vorzugsweise fluiddicht verschlossen. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die Zugangsöffnung mittels einer Dichtungsvorrichtung zur Überdrucksicherung fluiddicht verschlossen wird.The access opening is preferably closed fluid-tight. In particular, it can be provided in this case that the access opening is closed in a fluid-tight manner by means of a sealing device for overpressure protection.
Eine Dichtungsvorrichtung zur Überdrucksicherung ist insbesondere eine Dichtungsvorrichtung, welche bei Erreichen eines vorgegebenen Maximaldrucks gezielt versagt, insbesondere um eine unerwünschte Beschädigung weiterer Bauteile des elektrochemischen Elements durch einen zu hohen Druck innerhalb des Gehäuses zu vermeiden.A sealing device for overpressure protection is in particular a sealing device which selectively fails upon reaching a predetermined maximum pressure, in particular to avoid unwanted damage to other components of the electrochemical element by an excessive pressure within the housing.
Stoffschlüssige Verbindungen sind insbesondere Lötverbindungen, Schweißverbindungen, Klebeverbindungen und/oder Verbindungen durch Vulkanisieren.Bonded connections are in particular soldered connections, welded connections, adhesive connections and / or connections by vulcanization.
Eine Verbindung durch Schweißen kann insbesondere durch Spiegelschweißen, Ultraschallschweißen, etc. hergestellt werden.A connection by welding can be produced in particular by mirror welding, ultrasonic welding, etc.
Das elektrochemische Element der elektrochemischen Zelle ist insbesondere ein Zellwickel.The electrochemical element of the electrochemical cell is in particular a cell coil.
Die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen umfasst. The electrochemical cell according to the invention is particularly suitable for use in an electrochemical device comprising a plurality of electrochemical cells.
Die elektrochemischen Zellen sind beispielsweise mittels eines Stromleitungssystems miteinander verbunden.The electrochemical cells are connected to each other for example by means of a power line system.
Mittels eines Signalleitungssystems sind die elektrochemischen Zellen vorzugsweise mit einer Steuervorrichtung verbunden.By means of a signal line system, the electrochemical cells are preferably connected to a control device.
Ein Anschluss des elektrochemischen Elements ist vorzugsweise eine Lasche.A connection of the electrochemical element is preferably a tab.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further preferred features and / or advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of exemplary embodiments.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals in all figures.
Eine in
Mittels der elektrochemischen Zelle
Die elektrochemische Zelle
Die elektrochemische Zelle
Der Grundkörper
Die Anschlüsse
Die Anschlüsse
Das elektrochemische Element
Das Gehäuse
Die Hauptwandungen
Bei der in
Ein erstes Gehäusebauteil
Ein zweites Gehäusebauteil
Bei der in
Insbesondere sind die Gehäusebauteile
Zum Verbinden der Gehäusebauteile
Das mindestens eine Verbindungselement
Der Randbereich
Alternativ oder ergänzend zu einem Verbindungselement
Beide Gehäusebauteile
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Gehäusebauteil
Das weitere Gehäusebauteil
Bei der in
Das die Platte
Von den genannten Materialien Kupfer und Aluminium sind selbstverständlich auch Kupferlegierungen und Aluminiumlegierungen erfasst.Of course, copper alloys and aluminum alloys are also covered by the aforementioned materials copper and aluminum.
Mittels der Verbindungsvorrichtung
Bei der in
Im Benutzungszustand der elektrochemischen Zelle
Die beiden Gehäusebauteile
Wie
Der weitere Anschluss
Eine der Stirnwandungen
Die in
Zunächst wird das elektrochemische Element
First, the
Ein Anschluss
Der weitere Anschluss
Dieser Anschluss
Zum Verschließen des Gehäuses
Insbesondere werden die Gehäusebauteile
Das Gehäuse
Zum Betrieb der elektrochemischen Zelle
Mehrere solcher elektrochemischer Zellen
Eine in
Zwei die Zellterminals
Die beiden weiteren, separaten Gehäusebauteile
Auch bei der in
Wie
Die Stirnwandungen
Zur Montage des Gehäuses
Nach dem Verschweißen werden die die Zellterminals
Im Übrigen stimmt die in
Eine in den
Somit ist bei der in den
Das weitere Gehäusebauteil
Im Übrigen stimmt die in den
Eine in
Somit umfasst bei der in
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Das Gehäuse
Beide Gehäusebauteile
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Die Stirnwandungen
Die Stirnwandungen
Jeweils an dem großen Teil der Stirnwandung
Durch die Teilung der Stirnwandungen
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Im Übrigen stimmt die in
Eine in den
Eine der Stirnwandungen
Der Anschluss
Insbesondere kann auf diese Weise der Anschluss
Der Aufnahmeschlitz
Der weitere Anschluss
Der Verbindungsleiter
Dieses Zellterminal
Die Zellterminals
Das Zellterminal
Im Übrigen stimmt die in den
Eine in den
Ein weiteres Gehäusebauteil
Das eine Zellterminal
Das weitere Zellterminal
Wie insbesondere
Im Übrigen stimmt die in den
Eine in den
Insbesondere ist der Anschluss
Die elektrochemischen Zelle
Im Übrigen stimmt die in den
Eine in
Durch diese Durchtrittsöffnungen
Die Vorsprünge
Die durch die Durchtrittsöffnungen
Die Durchtrittsöffnungen
Insbesondere um ein unerwünschtes Hervorstehen der Anschlussabschnitte
Der Bereich der Durchtrittsöffnungen
Im Übrigen stimmt die in
Die in den
Bei der in
Die Gehäuseform der in
Die Gehäuseform der in
Im Übrigen stimmen die in den
Eine in
Vielmehr liegen die Anschlüsse
Bei der in
Die Durchtrittsöffnungen
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Anschlüsse
Im Übrigen stimmt die in
In den
Diese Ausführungsformen 19, 20 und 21 unterscheiden sich von der in
Die Form des Gehäuses
Im Übrigen stimmen die in den
Eine in
Die Verbindungselemente
Zur Verbindung der Gehäusebauteile
Die Gehäusebauteile
Die fluiddichte Verbindung der Gehäusebauteile
Insbesondere werden die Verbindungselemente
Diese Art der Verbindung der Gehäusebauteile
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Dieses Verbindungselement
Insbesondere ist dieses Verbindungselement
Ein zugehöriger Rastvorsprung
Mittels des Rastvorsprungs
Durch die Materialwahl des die Rastaufnahme
Zur (zusätzlichen) Abdichtung im Bereich der Verbindungsvorrichtung
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Die Gehäusebauteile
Die Klebeverbindung erfolgt vorzugsweise durch einen elektrisch isolierenden Stoff. Eine zusätzliche Dichtung ist vorzugsweise entbehrlich.The adhesive bond is preferably made by an electrically insulating material. An additional seal is preferably dispensable.
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Das zusätzliche Verbindungselement
Die Gehäusebauteile
Die elektrisch leitfähigen Abschnitte
Um eine möglichst ebene Oberfläche des Gehäuses
Somit sind Einbuchtungen
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Gehäusebauteile
Zusätzlich ist bei der in
Die Abdeckungsvorrichtung
Die Abdeckungsvorrichtung
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Abdeckungsvorrichtung
Das Gehäuse
Im Übrigen stimmt die in
Eine in
Die Rahmenvorrichtung
Die Gehäusebauteile
Insbesondere aufgrund der Klebeverbindung kann vorzugsweise eine zuverlässige Abdichtung des Innenraums
Zur zusätzlichen formschlüssigen Verbindung der Rahmenvorrichtung
Im Übrigen stimmt die in
Claims (43)
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