DE102011012430A1 - Feedthrough part for use in housing for e.g. lithium ion battery utilized for electric car, has conductor made of ceramic material such that fusion temperature of ceramic material lies below melting temperature of melting material of body - Google Patents

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Abstract

The feedthrough part (1) has a base body (5), which is in a form of a disk shaped metal part, and comprising an aperture (7). A pin-shaped conductor (3) is made of a glass or glass ceramic material and passed through the aperture and over-molded in a die casting machine. The body is made of low melting material i.e. light metal such as aluminum or aluminum silicon carbide. The ceramic material is selected such that fusion temperature of the ceramic material lies below melting temperature of the melting material of the body, where the feedthrough part is made of plastic material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchführung mit einem Grundkörper, insbesondere in Form eines scheibenförmigen Metallteiles, und einem durch eine Öffnung im Grundkörper hindurchgeführten stiftförmigen Leiter, der von einem Glas oder einer Glaskeramik umschlossen wird.The invention relates to a bushing with a base body, in particular in the form of a disc-shaped metal part, and a guided through an opening in the base body pin-shaped conductor which is enclosed by a glass or a glass ceramic.

Bei dem Einbringen von Leitern, insbesondere in Form von Metallstiften im Grundkörper, insbesondere scheibenförmigen Metallteilen, die aus Leichtmetallen wie Aluminium bestanden, waren bislang hermetisch dichte Durchführungen nicht möglich. Aluminium wird aber als Material insbesondere für Akkumulatoren, bevorzugt für Lithium-Ionen-Batterien, diskutiert. Lithium-Ionen-Batterien sind für verschiedene Anwendungen vorgesehen, wie beispielsweise tragbare elektronische Geräte, Mobiltelefone, Motorwerkzeuge sowie insbesondere Elektrofahrzeuge. Die Batterien können traditionelle Energiequellen wie beispielsweise Blei-Säure-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien oder Nickel-Metallhydrid-batterien ersetzen.In the introduction of conductors, in particular in the form of metal pins in the body, in particular disk-shaped metal parts, which consisted of light metals such as aluminum, previously hermetically sealed bushings were not possible. However, aluminum is discussed as a material, in particular for accumulators, preferably for lithium-ion batteries. Lithium-ion batteries are intended for a variety of applications, such as portable electronic devices, cell phones, power tools, and especially electric vehicles. The batteries can replace traditional energy sources such as lead acid batteries, nickel cadmium batteries or nickel metal hydride batteries.

Lithium-Ionen-Batterien sind seit vielen Jahren bekannt. Diesbezüglich wird beispielsweise auf „ Handbook of Batteries, David Linden, Herausgeber, 2. Auflage, McGrawhill, 1995, Kapitel 36 und 39 ” verwiesen.Lithium-ion batteries have been known for many years. In this regard, for example, " Handbook of Batteries, David Linden, Editor, 2nd Edition, McGrawhill, 1995, chapters 36 and 39 "Directed.

Verschiedene Aspekte von Lithium-Ionen-Batterien sind in einer Vielzahl von Patenten beschrieben. Beispielsweise seien genannt US 961,672 , US 5,952,126 , US 5,900,183 , US 5,874,185 , US 5,849,434 , US 5,853,914 sowie US 5,773,959 .Various aspects of lithium-ion batteries are described in a variety of patents. For example, be mentioned US 961,672 . US 5,952,126 . US 5,900,183 . US 5,874,185 . US 5,849,434 . US 5,853,914 such as US 5,773,959 ,

Insbesondere für die Anwendung von Batterien, bevorzugt Lithium-Ionen-Batterien in der Automobil-Umgebung müssen eine Vielzahl von Problemen wie Korrosionsbeständigkeit, Beständigkeit bei Unfall oder Schwingungsfestigkeit gelöst werden. Ein weiteres Problem ist die hermetische Dichtheit der Batterie, insbesondere der Lithium-Ionen-Batterie über einen langen Zeitraum. Die Dichtheit beeinträchtigen können z. B. Undichtigkeit im Bereich der Elektroden der Batterie beziehungsweise der Elektrodendurchführung der Batterie, ein Batteriekurzschluss oder Temperaturänderungen, die zu einer verminderten Batterielebensdauer führen.In particular, for the application of batteries, preferably lithium-ion batteries in the automotive environment, a variety of problems such as corrosion resistance, durability in case of accident or vibration resistance must be solved. Another problem is the hermetic tightness of the battery, especially the lithium-ion battery over a long period of time. The tightness can affect z. B. Leakage in the area of the electrodes of the battery or the electrode feedthrough of the battery, a battery short circuit or temperature changes, which lead to a reduced battery life.

Um eine bessere Beständigkeit bei Unfall sicherzustellen, schlägt die DE 101 05 877 A1 beispielsweise ein Gehäuse für eine Lithium-Ionen-Batterie vor, wobei das Gehäuse einen Metallmantel umfasst, der auf beiden Seiten offen ist und verschlossen wird. Der Stromanschluss ist durch einen Kunststoff isoliert. Nachteilig an den Kunststoffisolierungen ist die limitierte Temperaturbeständigkeit und die unsichere Dichtheit über der Lebensdauer.To ensure better durability in the event of an accident, the DE 101 05 877 A1 For example, a housing for a lithium-ion battery, wherein the housing comprises a metal shell which is open on both sides and is closed. The power connection is isolated by a plastic. A disadvantage of the plastic insulation is the limited temperature resistance and insecure tightness over the life.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Durchführung anzugeben, die die Probleme des Standes der Technik vermeidet.The object of the invention is thus to provide a bushing which avoids the problems of the prior art.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass eine Durchführung angegeben wird, die einen Grundkörper, insbesondere in Form eines bevorzugt scheibenförmigen Metallteiles, aufweist, wobei der Grundkörper wenigstens eine Öffnung aufweist, durch die ein im Wesentlichen stiftförmiger Leiter in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial hindurchgeführt wird. Das scheibenförmige Metallteil kann eine beliebige Form aufweisen, insbesondere kann es rund, d. h. kreisrund, oval oder eckig ausgebildet sein.This is achieved according to the invention by providing a bushing which has a base body, in particular in the form of a preferably disk-shaped metal part, wherein the base body has at least one opening through which a substantially pin-shaped conductor is guided in a glass or glass ceramic material. The disc-shaped metal part may have any shape, in particular it may be round, d. H. be circular, oval or square.

Um zu verhindern, dass beim Einglasen das Leichtmetall des Grundkörpers und eventuell auch des Metallstiftes schmilzt oder deformiert, ist vorgesehen, dass das Glas- oder Glaskeramikmaterial eine Verschmelztemperatur mit dem niedrig schmelzenden Material des Grundkörpers aufweist, die unterhalb der Schmelztemperatur des niedrig schmelzenden Metalls liegt. Die Verschmelztemperatur liegt beispielsweise im Bereich von 400°C bis 650°C. Das Einglasen des stiftförmigen Leiters in die Öffnung wird wie folgt durchgeführt:
Zunächst wird das Glas- bzw. das Glaskeramikmaterial zusammen mit dem stiftförmigen Leiter in die Öffnung im Grundkörper eingebracht. Sodann wird das Glas zusammen mit dem stiftförmigen Leiter auf die Verschmelztemperatur des Glases erwärmt, so dass das Glas- bzw. Glaskeramikmaterial erweicht und in der Öffnung den stiftförmigen Leiter umschließt und am Grundkörper anliegt. Da die Schmelztemperatur sowohl des Materials des Grundkörpers als auch des stiftförmigen Leiters oberhalb der Verschmelztemperatur des Glas- bzw. Glaskeramikmaterials liegt, liegt der Grundkörper wie auch der stiftförmige Leiter im festen Zustand vor. Bevorzugt liegt die Verschmelztemperatur des Glas- oder Glaskeramikmaterials 20 bis 150 K unterhalb der Schmelztemperatur des Materials des Grundkörpers bzw. stiftförmigen Leiters. Wird beispielsweise Aluminium als Leichtmetall mit einem Schmelzpunkt von TSCHMELZ = 660,32°C verwendet, so liegt die Verschmelztemperatur des Glas- oder Glaskeramikmaterials im Bereich 350°C bis 640°C, bevorzugt im Bereich 450°C bis 600°C. Alternativ zu einem Leichtmetall wie Aluminium könnte als Material für den Grundkörper auch eine SiC Matrix eingesetzt werden, die mit Al infiltriert ist. Ein derartiges Material wird auch als AlSiC bezeichnet. AlSiC weist einen SiC-Kern auf, in den Al eindiffundiert ist. Durch den Anteil des Al können die Eigenschaften, insbesondere der Ausdehnungskoeffizient, eingestellt werden. Insbesondere hat AlSiC eine niedrigere Wärmeausdehnung als reines Aluminium.In order to prevent the light metal of the base body and possibly also of the metal pin from melting or deforming when being blown in, it is provided that the glass or glass ceramic material has a fusion temperature with the low-melting material of the base body which is below the melting temperature of the low-melting metal. The fusing temperature is in the range of 400 ° C to 650 ° C, for example. The injection of the pin-shaped conductor into the opening is carried out as follows:
First, the glass or the glass ceramic material is introduced together with the pin-shaped conductor into the opening in the base body. Then, the glass is heated together with the pin-shaped conductor to the melting temperature of the glass, so that the glass or glass-ceramic material softens and surrounds the pin-shaped conductor in the opening and rests against the base body. Since the melting temperature of both the material of the base body and the pin-shaped conductor is above the melting temperature of the glass or glass ceramic material, the base body as well as the pin-shaped conductor is in the solid state. Preferably, the fusion temperature of the glass or glass-ceramic material is 20 to 150 K below the melting temperature of the material of the base body or pin-shaped conductor. For example, if aluminum is used as light metal with a melting point of T SCHMELZ = 660.32 ° C, the fusing temperature of the glass or glass ceramic material in the range 350 ° C to 640 ° C, preferably in the range 450 ° C to 600 ° C. As an alternative to a light metal such as aluminum, a SiC matrix infiltrated with Al could also be used as the material for the main body. Such a material is also referred to as AlSiC. AlSiC has a SiC core into which Al has diffused. By the proportion of Al, the properties, in particular the expansion coefficient, can be adjusted. In particular, AlSiC a lower thermal expansion than pure aluminum.

Die erfindungsgemäße Durchführung zeichnet sich somit dadurch aus, dass eine Einglasung, insbesondere eine Druckeinglasung, in einen niedrig schmelzenden Grundkörper möglich ist.The implementation of the invention is thus characterized by the fact that a glazing, in particular a Druckeinglasung, is possible in a low-melting body.

Das Material des stiftförmigen Leiters kann identisch zum Material des Grundkörpers sein, also beispielsweise Aluminium oder AlSiC. Dies hat den Vorteil, dass der Ausdehnungskoeffizient von Grundkörper und Metallstift identisch ist. Der Ausdehnungskoeffizient α des Glas- oder Glaskeramikmaterials muss dann nur an ein Material angepasst werden.The material of the pin-shaped conductor can be identical to the material of the base body, so for example aluminum or AlSiC. This has the advantage that the coefficient of expansion of the base body and metal pin is identical. The expansion coefficient α of the glass or glass-ceramic material then only has to be adapted to a material.

Alternativ hierzu kann der stiftförmige Leiter Cu umfassen oder CuSiC.Alternatively, the pin-shaped conductor may comprise Cu or CuSiC.

Im Fall, dass der Grundkörper und der Metallstift unterschiedliche Materialien aufweist, gilt beispielsweise αGrundkörper ≥ αGlas ≥ αMetallstift. Alternativ zu einem einzigen Glasmaterial mit einem Ausdehnungskoeffizienten kann in einer weitergebildeten Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Glas- oder Glaskeramikmaterial ein erstes Glas- oder Glaskeramikmaterial mit einem ersten Ausdehungskoeffizienten α1 und ein zweites Glas- oder Glaskeramikmaterial mit einem zweiten Ausdehnungskoeffizienten α2 umfasst, wobei der Ausdehnungskoeffizient α1 des ersten Glas- oder Glaskeramikmaterials an den Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Grundkörpers angepasst ist und der Ausdehungskoeffizient α2 an den Ausdehnungskoeffizienten des Materials des stiftförmigen Leiters. Die Glasteile, bestehend aus mehreren unterschiedlichen Gläsern, können beispielsweise als Glasformteile, bestehend aus mehreren Glasmaterialien, hergestellt werden.In the case where the base body and the metal pin have different materials, for example, α basic body ≥ α glass ≥ α metal pin applies. As an alternative to a single glass material with an expansion coefficient, in a further developed embodiment it can be provided that the glass or glass ceramic material comprises a first glass or glass ceramic material having a first expansion coefficient α 1 and a second glass or glass ceramic material having a second expansion coefficient α 2 the expansion coefficient α 1 of the first glass or glass-ceramic material is adapted to the coefficient of expansion of the material of the basic body, and the expansion coefficient α 2 to the expansion coefficient of the material of the pin-shaped conductor. The glass parts, consisting of several different glasses, can be produced, for example, as glass molded parts consisting of several glass materials.

Besonders bevorzugt ist es, wenn das erste Metall ein Leichtmetall, beispielsweise Aluminium ist und das erste Glasmaterial derart gewählt ist, dass der Ausdehnungskoeffizient α an den Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium (ungefähr α = 23 × 10–6 K–1 bei 20°C) angepasst ist. Bevorzugt liegen die Werte für den Ausdehnungskoeffizienten α1 daher im Bereich (16 bis 25) × 10–6 K–1 bei 20°C.It is particularly preferred if the first metal is a light metal, for example aluminum, and the first glass material is selected such that the expansion coefficient α is adapted to the expansion coefficient of aluminum (approximately α = 23 × 10 -6 K -1 at 20 ° C.) is. The values for the expansion coefficient α 1 are therefore preferably in the range (16 to 25) × 10 -6 K -1 at 20 ° C.

Als Glasmaterial mit einem derartigen Ausdehnungskoeffizienten α1 sind insbesondere Silikattitanate, Sulphophosphate, Telluride, Borate, Vanadate, Fluoride, Phosphate und Silikate als Glasfamilien geeignet.Silica titanates, sulphophosphates, tellurides, borates, vanadates, fluorides, phosphates and silicates are particularly suitable as glass materials as a glass material with such a coefficient of expansion α 1 .

Diese Glasmaterialien können zur Dehnungsanpassung, d. h. zur Anpassung des Ausdehnungskoeffizienten, noch mit Füllstoffen versehen sein. Auch die Zugabe von Alkalien bzw. Erdalkalien zu den Gläsern zur Einstellung des Ausdehnungskoeffizienten sind denkbarThese glass materials can be used for strain adaptation, i. H. to adjust the expansion coefficient, still be provided with fillers. The addition of alkalis or alkaline earths to the glasses to adjust the expansion coefficient are conceivable

Wenn, wie zuvor beschrieben, in einer weitergebildeten Ausführungsform der Erfindung der stiftförmige Leiter Kupfer oder eine Kupferlegierung mit einem Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr α = 16 × 10–6 K–1 bei 20°C ist, so ist bevorzugt das zweite Glasmaterial so gewählt, dass der Ausdehnungskoeffizient α2 im Bereich des Ausdehnungskoeffizienten des Metallstiftes liegt, d. h. zwischen 12 und 18 × 10–6 K–1 bei 20°C.As described above, in a further developed embodiment of the invention, when the pin-shaped conductor is copper or a copper alloy having an expansion coefficient of approximately α = 16 × 10 -6 K -1 at 20 ° C., the second glass material is preferably selected such that the expansion coefficient α 2 is in the range of the expansion coefficient of the metal pin, ie between 12 and 18 × 10 -6 K -1 at 20 ° C.

Glas- oder Glaskeramikmaterialien, die einen derartigen Ausdehnungskoeffizienten zur Verfügung stehen, sind beispielsweise die Glasfamilien der Silikattitanate, Sulphophosphate, Telluride, Borate, Vanadate, Fluoride, Phosphate und Silikate.Glass or glass-ceramic materials which have such an expansion coefficient are, for example, the glass families of the silicate titanates, sulphophosphates, tellurides, borates, vanadates, fluorides, phosphates and silicates.

Zur Dehnungsanpassung können auch bei diesen Gläsern Zusätze vorgesehen sein sowie Alkalien bzw. Erdalkalien.To adjust the expansion, it is also possible to provide additives for these glasses, as well as alkalis or alkaline earths.

Um das Glas einer IR-Erwärmung zugänglich zu machen, ist es vorteilhaft, wenn die vorgenannten Gläser mit Dotierstoffen versehen sind, die ein Emissionsmaximum im Bereich von Infrarot-Strahlung, insbesondere IR-Strahlung einer IR-Quelle aufweisen. Beispielhafte Materialien hierfür sind Fe, Cr, Mn, Co, V, Pigmente. Durch die Infrarot-Strahlung kann das so aufbereitete Glas- oder Glaskeramikmaterial örtlich gezielt erwärmt werden. Der Vorteil der IR-Erwärmung ist darin zu sehen, dass es möglich ist Gläser beziehungsweise Glaskeramiken einzusetzen, die eine Verschmelztemperatur haben, die oberhalb der Schmelztemperatur des Materials des Grundkörpers, insbesondere des scheibenförmigen Metallteiles und/oder des stiftförmigen Leiters, der durch die Öffnung im Grundkörper hindurchgeführt wird, liegt.In order to make the glass accessible to IR heating, it is advantageous if the aforementioned glasses are provided with dopants which have an emission maximum in the range of infrared radiation, in particular IR radiation of an IR source. Exemplary materials for this are Fe, Cr, Mn, Co, V, pigments. Due to the infrared radiation, the thus prepared glass or glass ceramic material can be heated locally targeted. The advantage of IR heating can be seen in the fact that it is possible to use glasses or glass ceramics which have a melting temperature above the melting temperature of the material of the base body, in particular of the disc-shaped metal part and / or the pin-shaped conductor passing through the opening in the Body is passed, lies.

Um eine chemische Beständigkeit gegenüber beispielsweise Elektrolyt-Lösungen der Batterien zur Verfügung zu stellen, ist es vorteilhaft, wenn das Glas- oder Glaskeramikmaterial, durch den der stiftförmige Leiter hindurchgeführt wird, mit einem dritten Glasmaterial, welches eine besonders gute HF-Beständigkeit aufweist, abgedeckt wird. Ein derartiges Glasmaterial ist beispielsweise ein Phosphatglas. Anstelle von Glas kann als coating, d. h. als Abdeckmaterial, auch ein Kunststoff verwandt werden, der HF-beständig ist. Die Resistenz des Abdeckglases soll im Wesentlichen gegen Säuren wie beispielsweise HF vorliegen. Auch eine Beständigkeit gegen H2O ist vorteilhaft.In order to provide a chemical resistance to, for example, electrolyte solutions of the batteries, it is advantageous if the glass or glass-ceramic material through which the pin-shaped conductor passes is covered with a third glass material which has a particularly good HF resistance becomes. Such a glass material is, for example, a phosphate glass. Instead of glass can be used as a coating, ie as a covering material, a plastic that is HF-resistant. The resistance of the cover glass should essentially be present against acids such as HF. Resistance to H 2 O is also advantageous.

Der Ausdehnungskoeffizient der Deckgläser ist an den Ausdehnungskoeffizienten des Glas- oder Glaskeramikmaterials des Glaspfropfens, bestehend aus einem ersten und/oder zweiten Glasmaterial, weitgehend abgestimmt.The expansion coefficient of the coverslips is largely matched to the coefficient of expansion of the glass or glass-ceramic material of the glass plug, consisting of a first and / or second glass material.

Bevorzugt kann der Glaspfropfen, durch den der stiftförmige Leiter hindurchgeführt wird, bestehend aus wenigstens zwei Glasmaterialien mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten α1, α2 als Glasformteil, hergestellt werden. Preferably, the glass plug, through which the pin-shaped conductor is passed, consisting of at least two glass materials with different coefficients of expansion α 1 , α 2 as a glass molding, are produced.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Durchführung derart aufgebaut, dass lediglich ein einziges Glasmaterial verwendet wird, das in der Regel an das Material des stiftförmigen Leiters, der beispielsweise Kupfer mit einem Ausdehnungskoeffizienten von α ≈ 16 × 10–6 K–1 oder Aluminium mit einem Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr α ≈ 23 × 10–6 K–1 bei 20°C umfassen kann, angepasst ist.In a particularly preferred embodiment of the invention, the implementation is constructed such that only a single glass material is used, which is usually the material of the pin-shaped conductor, for example, copper with an expansion coefficient of α ≈ 16 × 10 -6 K -1 or Aluminum may have a coefficient of expansion of approximately α ≈ 23 × 10 -6 K -1 at 20 ° C, adapted.

Alternativ zu einem Glasmaterial, das mit Hilfe von Infrarot-Strahlung erwärmt werden kann, kann in einer weitergebildeten Ausführungsform das Glasmaterial auch mit Hilfe von Ultraschallschweißen auf das Metallteil aufgebracht werden. Bevorzugt weist das Glas- oder Glaskeramikmaterial denselben Ausdehnungskoeffizienten α bei Erwärmung mit IR-Strahlung oder Ultraschall-Schweißen auf wie der stiftförmige Leiter, insbesondere der Metallstift. Bei der Verbindung von einem Metallteil als Grundkörper mit einem Metallstift mittels Ultraschweißen und einem Glasmaterial sind verschiedene Ausführungsformen denkbar. In einer ersten Ausführungsform wird das Glasmaterial auf das Metallteil aufgebracht und mittels Ultraschall mit dem Metallteil verbunden. Der Metallstift wird mit einer Verdickung auf dem Metallteil verschweißt.As an alternative to a glass material which can be heated by means of infrared radiation, in a further developed embodiment the glass material can also be applied to the metal part by means of ultrasonic welding. Preferably, the glass or glass ceramic material has the same coefficient of expansion α when heated with IR radiation or ultrasonic welding as the pin-shaped conductor, in particular the metal pin. In the connection of a metal part as a base body with a metal pin by means of ultrasonic welding and a glass material, various embodiments are conceivable. In a first embodiment, the glass material is applied to the metal part and connected by means of ultrasound to the metal part. The metal pin is welded to a thickening on the metal part.

Um eine höhere mechanische Beständigkeit des Metallstifts zu erreichen und einen höheren Druck auf den Metallstift ausüben zu können, kann vorgesehen sein, die Durchgangsöffnung konisch auszubilden. Des Weiteren kann der Metallstift eine polygone Außenform aufweisen, wodurch ein Drehmoment auf den Metallstift ausgeübt wird, d. h. der Metallstift bzw. der stiftförmige Leiter gegen Verdrehen in der Öffnung gesichert wird.In order to achieve a higher mechanical resistance of the metal pin and to be able to exert a higher pressure on the metal pin, it can be provided to conically form the passage opening. Furthermore, the metal pin may have a polygonal outer shape, whereby a torque is applied to the metal pin, d. H. the metal pin or the pin-shaped conductor is secured against rotation in the opening.

Eine weitere Möglichkeit, eine Einglasung in einen Grundkörper mit niedrigem Schmelzpunkt zu erreichen, ist zunächst das Glas- oder Glaskeramikmaterial mit dem Material des Metallstifts zu verschmelzen. Anschließend wird der Grundkörper aus dem niedrig schmelzenden Material beispielsweise aus Aluminium durch Druckgießen hergestellt. Hierzu wird der Metallstift mit dem Glas- oder Glaskeramikmaterial mit dem niedrig schmelzenden Material, insbesondere dem Leichtmetall, beispielsweise dem Aluminium, umspritzt, ergebend den Grundkörper aus niedrig schmelzenden Material, insbesondere Aluminium, wobei das niedrig schmelzende Material auf das Glas- oder Glaskeramikmaterial aufschrumpft. Durch Abkühlen nach dem Umspritzen, das bevorzugt durch Druckgießen in einer Druckgussmaschine vorgenommen wird, wird eine Vorspannung des durch Druckgießen hergestellten Grundkörpers auf das Glas- oder Glaskeramikmaterial mit dem stiftförmigen Leiter aufgebracht.Another way to achieve an embedding in a base body with a low melting point, is first to merge the glass or glass ceramic material with the material of the metal pin. Subsequently, the base body of the low-melting material, for example, made of aluminum by die casting. For this purpose, the metal pin with the glass or glass ceramic material with the low-melting material, in particular the light metal, for example aluminum, encapsulated, resulting in the base body of low-melting material, in particular aluminum, wherein the low-melting material shrinks on the glass or glass ceramic material. By cooling after the overmolding, which is preferably carried out by die casting in a die-casting machine, a bias of the body produced by die-casting is applied to the glass or glass-ceramic material with the pin-shaped conductor.

In einer weiteren fortgebildeten Ausführungsform ist eine Stützeinrichtung im Bereich der Öffnung vorgesehen, um die Ausdehnung an das Glas bzw. die jeweilige Glassorte besser anpassen zu können. Mit der Stützeinrichtung gelingt es, die Ausdehnung des Grundkörpers an das Glas und die jeweilige Glassorte anzupassen und eine Kompression auf das Glas aufzubringen. Hierdurch ist es möglich andere Gläser beziehungsweise Glassorten einzusetzen als wenn das Glas- beziehungsweise die Glassorte an das Material lediglich des Grundkörpers angepasst ist.In a further developed embodiment, a support device is provided in the region of the opening in order to better adapt the expansion to the glass or the respective type of glass. With the support means it is possible to adapt the expansion of the base body to the glass and the respective glass type and to apply a compression to the glass. This makes it possible to use other glasses or types of glass than when the glass or the glass type is adapted to the material only of the body.

Dadurch wird es möglich, eine hermetisch dichte Durchführung mit nur einer Glassorte zur Verfügung zu stellen. Die Stützeinrichtung kann in Form eines Stützringes ausgebildet sein oder alternativ das Metallteil als Verbundmaterial.This makes it possible to provide a hermetically sealed implementation with only one type of glass available. The support means may be in the form of a support ring or alternatively the metal part as a composite material.

Mit der Erfindung wird eine Durchführung, insbesondere eine Durchführung für eine elektrische Speichereinrichtung, bevorzugt eine Batterie zur Verfügung gestellt, die sich gegenüber den Durchführungen im Stand der Technik, insbesondere denjenigen mit Kunststoff als Dichtmaterial durch eine hohe Temperaturbeständigkeit, insbesondere Temperaturwechselbeständigkeit auszeichnet. Insbesondere wird eine hermetische Dichtheit auch bei Temperaturänderung beziehungsweise bei Wechseln der Temperatur zur Verfügung gestellt, die verhindert, dass Flüssigkeit insbesondere Batterieflüssigkeit austreten kann und/oder Feuchtigkeit in das Gehäuse eindringt. Unter hermetischer Dichtheit wird verstanden, dass bei einem Druckunterschied von 1 bar die Helium-Leckrate < 1·10–8 mbar Is–1, bevorzugt < 1·10–9 mbar Is–1 liegt. Dadurch dass mit der Erfindung eine hermetisch dichte Durchführung zur Verfügung gestellt wird, wird die Lebensdauer einer elektrischen Speichereinrichtung, insbesondere einer Batteriezelle erheblich erweitert. Insbesondere wird die hermetische Dichtheit auch gewährleistet, wenn der durch das Glas- oder Glaskeramikmaterial hindurchgeführte stiftförmige Leiter sich aufgrund hoher Ströme und/oder bei Kurzschluss sich kurzzeitig stark erwärmt.With the invention, a bushing, in particular a bushing for an electrical storage device, preferably a battery is provided, which is distinguished from the bushings in the prior art, in particular those with plastic as a sealing material by a high temperature resistance, in particular thermal shock resistance. In particular, a hermetic seal is provided even when the temperature changes or when changing the temperature, which prevents liquid in particular battery liquid can escape and / or moisture penetrates into the housing. By hermetic tightness is meant that at a pressure difference of 1 bar, the helium leak rate <1 × 10 -8 mbar Is -1 , preferably <1 × 10 -9 mbar Is -1 . By providing a hermetically sealed bushing with the invention, the service life of an electrical storage device, in particular a battery cell, is considerably expanded. In particular, the hermetic tightness is also ensured if the guided through the glass or glass ceramic material pin-shaped conductor heats up briefly due to high currents and / or short circuit.

Neben der Durchführung stellt die Erfindung auch ein Gehäuse für eine elektrische Speichereinrichtung, insbesondere eine Batterie, bevorzugt eine Batteriezelle zur Verfügung, die eine erfindungsgemäße Durchführung aufweist. Das Gehäuse besteht bevorzugt aus dem gleichen Material wie der Grundkörper, insbesondere einem Leichtmetall. Der Grundkörper ist bei Batteriezellen bevorzugt Teil des Batteriegehäuses. Bevorzugt handelt es sich bei der Batterie um eine Lithium-Ionen-Batterie.In addition to the implementation, the invention also provides a housing for an electrical storage device, in particular a battery, preferably a battery cell, which has a feedthrough according to the invention. The housing is preferably made of the same material as the base body, in particular a light metal. The main body is preferably part of battery cells Battery case. Preferably, the battery is a lithium-ion battery.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele ohne Beschränkung hierauf beschrieben werden.The invention will be described below with reference to the embodiments without limitation thereto.

Es zeigen:Show it:

1 eine erfindungsgemäße Durchführung mit einem Multikomponentenglas; 1 an implementation according to the invention with a multi-component glass;

2 ein Multikomponentenglas als Pressling; 2 a multi-component glass as a compact;

3 eine Durchführung mit einem Stützring; 3 a passage with a support ring;

4 eine Durchführung mit einem Verbundmaterial für das Metallteil als Stützring; 4 an implementation with a composite material for the metal part as a support ring;

5 eine Durchführung gemäß der Erfindung mit einer Ultraschall verschweißten Verbindung des Glasmaterials in der Durchführungsöffnung; 5 a passage according to the invention with an ultrasonic welded connection of the glass material in the passage opening;

6 eine Durchführung gemäß der Erfindung mit einem Ultraschall verschweißten Glasmaterial auf einem Metallstück; 6 a bushing according to the invention with an ultrasonic welded glass material on a metal piece;

7 eine Durchführung gemäß der Erfindung mit einem Material, das IR-Strahlung absorbiert. 7 a bushing according to the invention with a material that absorbs IR radiation.

In 1 ist eine Durchführung 1 gemäß der Erfindung gezeigt. Die Durchführung 1 umfasst als stiftförmigen Leiter einen Metallstift 3, der bevorzugt aus einem Material enthaltend Kupfer besteht sowie als Grundkörper 5 einem Metallteil, das erfindungsgemäß aus einem niedrig schmelzenden Metall, d. h. einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, besteht. Der Metallstift 3 wird durch eine Öffnung 7, die durch das Metallteil 5 hindurchgeht, hindurchgeführt. Obwohl nur das Hindurchführen eines einzelnen Metallstiftes durch die Öffnung gezeigt ist, könnten auch mehrere Metallstifte durch die Öffnung hindurchgeführt werden, ohne dass von der Erfindung abgewichen wird.In 1 is an implementation 1 shown according to the invention. The implementation 1 As a pin-shaped conductor comprises a metal pin 3 , which preferably consists of a material containing copper and as a base body 5 a metal part, which according to the invention consists of a low-melting metal, ie a light metal, in particular aluminum. The metal pin 3 is through an opening 7 passing through the metal part 5 goes through, guided. Although only passing a single metal pin through the aperture is shown, multiple metal pins could be passed through the aperture without departing from the invention.

Die Außenkontur der Öffnung 7 kann bevorzugt rund oder aber auch oval ausgebildet sein. Die Öffnung 7 geht durch die ganze Dicke D des Grundkörpers bzw. Metallteils 5 hindurch. Der Metallstift 1 ist in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial 10 eingeglast und wird im Glas- oder Glaskeramikmaterial 10 durch die Öffnung 7 durch den Grundkörper 5 hindurchgeführt. In den Grundkörper 5 wird die Öffnung 7 durch beispielsweise einen Trennvorgang, bevorzugt Stanzen, eingebracht. Um eine hermetische Durchführung des Metallstiftes 3 durch die Öffnung 7 bereitzustellen, wird der Metallstift 3 in einem Glaspfropfen aus einem Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeschmolzen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Herstellungsweise besteht darin, dass auch unter erhöhten Belastungen auf den Glaspfropfen, z. B. bei einer Druckbelastung, ein Herausdrücken des Glaspfropfens mit Metallstift aus der Öffnung 7 vermieden wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verschmelztemperaturtemperatur des Glas- oder Glaskeramikmaterials mit dem Grundkörper 20 K bis 100 K unterhalb der Schmelztemperatur des Materials des Grundkörpers 5 und/oder des stiftförmigen Leiters liegt.The outer contour of the opening 7 may preferably be round or oval. The opening 7 goes through the whole thickness D of the main body or metal part 5 therethrough. The metal pin 1 is in a glass or glass ceramic material 10 glazed and is in the glass or glass ceramic material 10 through the opening 7 through the main body 5 passed. In the main body 5 becomes the opening 7 by, for example, a separation process, preferably punching introduced. To make a hermetic implementation of the metal pin 3 through the opening 7 to provide, the metal pin 3 melted in a glass plug of a glass or glass ceramic material. A major advantage of this method of preparation is that even under increased loads on the glass plug, z. B. at a pressure load, a squeezing out of the glass plug with metal pin from the opening 7 is avoided. It is preferably provided that the fusion temperature of the glass or glass ceramic material with the main body 20 K to 100 K below the melting temperature of the material of the body 5 and / or the pin-shaped conductor is located.

In der dargestellten Ausführungsform besteht, ohne Beschränkung hierauf, der Glaspfropfen 10 nicht aus einem einzigen Material besteht, sondern aus mehreren Materialien, es sich also um ein Multikomponentenglas handelt. Da der Ausdehnungskoeffizient αcu des Metallstiftes, der bevorzugt aus Kupfer besteht, beispielsweise im Bereich 16 × 10–6 K–1 bei 20°C liegt und der Ausdehnungskoeffizient αAl des Grundkörpers bzw. Metallteiles, das bevorzugt aus Aluminium hergestellt ist, im Bereich 23 × 10–6 K–1 liegt, weist der Glaspfropfen, an der zum Grundkörper bzw. zum Metallteil gerichteten Seite des Glasmaterials 10 ein erstes Glasmaterial 20.1 auf, dessen Ausdehnungskoeffizient α1i im Bereich des Ausdehnungskoeffizienten des Metallteils 5 liegt. Im Fall, dass das Metallteil aus Aluminium gefertigt ist, liegt der Ausdehnungskoeffizient α1 im Bereich 16 bis 25 × 10–6 K–1.In the illustrated embodiment, without limitation, the glass plug 10 not made of a single material, but of several materials, so it is a multi-component glass. Since the expansion coefficient α cu of the metal pin, which preferably consists of copper, for example in the range 16 × 10 -6 K -1 at 20 ° C and the coefficient of expansion α Al of the main body or metal part, which is preferably made of aluminum, in the range 23.times.10.sup.-6 K.sup.- 1 , the glass plug points at the side of the glass material facing the main body or metal part 10 a first glass material 20.1 whose expansion coefficient α 1i in the region of the expansion coefficient of the metal part 5 lies. In the case where the metal part is made of aluminum, the expansion coefficient α 1 is in the range of 16 to 25 × 10 -6 K -1 .

Obwohl vorliegend der Glaspfropfen aus mehreren Materialien, nämlich einem ersten und einem zweiten Glasmaterial mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten α1, α2 besteht, ist dies nicht zwingend. Möglich wäre auch ein einziges Material, wobei bevorzugt die Verschmelztemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des umgebenden Leichtmetalls liegt.Although in the present case the glass plug consists of several materials, namely a first and a second glass material with different coefficients of expansion α 1 , α 2 , this is not mandatory. A single material would also be possible, with the fusion temperature preferably being below the melting temperature of the surrounding light metal.

Das zum Metallstift hin gerichtete zweite Glasmaterial 20.2 des Multikomponentenglases weist im Wesentlichen den Ausdehnungskoeffizienten α2 des Metallstifts 3 auf. Ist der Metallstift 3 ein Kupferstift, so beträgt der Ausdehnungskoeffizient α2 des zweiten Glasmaterials 20.2 zwischen 12 und 18 × 10–6 K–1 The second glass material directed towards the metal pin 20.2 of the multicomponent glass essentially has the expansion coefficient α 2 of the metal pin 3 on. Is the metal pin 3 a copper pin, the coefficient of expansion α 2 of the second glass material 20.2 between 12 and 18 × 10 -6 K -1

Um die chemische Beständigkeit des Multikomponentenglases 10 gegenüber beispielsweise Flusssäure (HF) und/oder Wasser zu erhöhen, ist vorgesehen, dass auf die Glasschichten aus erstem und zweitem Glasmaterial 20.1, 20.2 ein Deckglas 20.3 oder eine Kunststoffschicht aufgebracht wird.To the chemical resistance of the multicomponent glass 10 For example, to increase hydrofluoric acid (HF) and / or water, it is provided that on the glass layers of the first and second glass material 20.1 . 20.2 a cover glass 20.3 or a plastic layer is applied.

Bei den ersten Glasmaterialien für das Außenglas 20.1 kann es sich bevorzugt um Silikattitanate, Sulfophosphate, Telluride, Borate, Vanadate, Fluoride, Phosphate und Silikate handeln, wobei die Gläser Füllstoffe zur Dehnungsanpassung bzw. Alkalien oder Erdalkalien umfassen können. Für das Innenglas, d. h. das zum Metallstift 3 hin gerichtete zweite Glasmaterial, kommen ebenfalls Silikattitanate, Sulphophosphate, Telluride, Borate, Vanadate, Fluoride, Phosphate und Silikate in Betracht, wobei auch hier Füllstoffe zur Dehnungsanpassung vorgesehen sein könnten sowie Alkalien bzw. Erdalkalien. Die Deckgläser sind bevorzugt dritte Glasmaterialien oder Kunststoffe, die eine ausreichende chemische Beständigkeit aufweisen, z. B. gegen Flusssäure HF. Bei Lithium-Ionen-Batterien handelt es sich bei den Deckgläsern bevorzugt um Phosphatgläser. Die Gläser werden neben den Verschmelztemperaturen, die niedriger liegen müssen als die des niedrig schmelzenden Grundkörpers, insbesondere danach ausgewählt, dass sie die notwendige Beständigkeit gegen Säuren, insbesondere HF und/oder Wasser, aufweist.For the first glass materials for the outer glass 20.1 they may preferably be silicate titanates, sulfophosphates, tellurides, borates, vanadates, fluorides, phosphates and silicates, the glasses may comprise fillers for expansion adaptation or alkalis or alkaline earths. For the Inner glass, ie the metal pin 3 directed second glass material, are also silicate titanates, sulphophosphates, tellurides, borates, vanadates, fluorides, phosphates and silicates into consideration, which also fillers could be provided for the expansion adjustment and alkalis or alkaline earths. The cover glasses are preferably third glass materials or plastics which have sufficient chemical resistance, for. B. against hydrofluoric HF. For lithium-ion batteries, the coverslips are preferably phosphate glasses. The glasses are in addition to the melting temperatures, which must be lower than that of the low-melting main body, in particular selected so that it has the necessary resistance to acids, in particular HF and / or water.

In 2 ist nochmals ein Glaspfropfen, wie er in 1 verwendet werden kann, detailliert dargestellt. Der Glaspfropfen wird als Dreifachglas oder Multikomponentenglas-Pressling hergestellt und umfasst insgesamt drei Gläser, das erste Glasmaterial 20.1 z. B. mit einem Ausdehnungskoeffizienten α1 im Bereich (16 bis 25) × 10–6 K–1, das zweite Glasmaterial 20.2 mit z. B. einem Ausdehnungskoeffizienten α2 im Bereich (12 bis 18) × 10–6 K–1 sowie das dritte Glasmaterial 20.3 als Deckglas mit ausreichender Beständigkeit, z. B. in Bezug auf Flusssäure und/oder gegenüber Wasser.In 2 is another glass stopper, as in 1 can be used, detailed. The glass plug is produced as a triple glass or multi-component glass compact and comprises a total of three glasses, the first glass material 20.1 z. B. with an expansion coefficient α 1 in the range (16 to 25) × 10 -6 K -1 , the second glass material 20.2 with z. B. an expansion coefficient α 2 in the range (12 to 18) × 10 -6 K -1 and the third glass material 20.3 as a cover slip with sufficient resistance, eg. B. in relation to hydrofluoric acid and / or to water.

Alternativ zu einer Ausgestaltung mit einem Multikomponentenglas ist es auch möglich, wie in 3 und 4 dargestellt, mit einem einzigen Glas auszukommen.As an alternative to a design with a multicomponent glass, it is also possible, as in 3 and 4 shown to get along with a single glass.

Bevorzugt sind bei einer derartigen Ausführungsform Stützeinrichtungen für das Metallteil, beispielsweise zur Aufnahme der unterschiedlichen Dehnungen vorgesehen sind. In 3 sind gleiche Bauteile wie in den 1 und 2 mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Wiederum befindet sich der Metallstift 3 in einer Einglasung 10, die vorliegend aber aus einem einzigen Material 20.2 mit dem Glasmaterial, das in seinem Ausdehnungskoeffizienten α auf den Metallstift 3 abgestimmt ist, ausgeführt ist und eine Verschmelztemperatur hat, die 20 K bis 100 K unterhalb der Schmelztemperatur des Metalles liegt. Der Ausdehnungskoeffizient α2 des Glasmaterials 20.2 beträgt bevorzugt zwischen (12 und 18) × 10–6 K–1, falls der Metallstift aus Kupfer ist, da der Ausdehnungskoeffizient αCu von Kupfer ungefähr 16 × 10–6 K–1 bei 20°C beträgt.In such an embodiment, support means for the metal part, for example for accommodating the different strains, are preferably provided. In 3 are the same components as in the 1 and 2 marked with the same reference numerals. Again, there is the metal pin 3 in a glaze 10 , the present but from a single material 20.2 with the glass material, in its coefficient of expansion α on the metal pin 3 is tuned, executed and has a fusion temperature which is 20 K to 100 K below the melting temperature of the metal. The expansion coefficient α 2 of the glass material 20.2 is preferably between (12 and 18) × 10 -6 K -1 if the metal pin is copper since the coefficient of expansion α Cu of copper is about 16 × 10 -6 K -1 at 20 ° C.

Der Grundkörper 5 bzw. das Metallteil weist wiederum eine Öffnung 7 auf. Der Grundkörper 5 ist bevorzugt ein Leichtmetall, insbesondere Aluminium und weist im Falle von Aluminium einen Ausdehnungskoeffizienten von αAl ungefähr 23 × 10–6 K–1 bei 20°C auf.The main body 5 or the metal part in turn has an opening 7 on. The main body 5 is preferably a light metal, especially aluminum, and has a coefficient of expansion of α 23 × Al about 10 -6 K -1 at 20 ° C in the case of aluminum.

Um die Vorspannung an das Glas und die jeweilige Glassorte anzupassen und eine Kompression auf das Glas 10 aufzubringen, ist eine Stützeinrichtung 50, hier ein Stützring 52, der aus nicht rostendem Stahl ausgebildet sein kann, vorgesehen. Der Grundkörper 5 wird hierzu umgeformt und kommt zwischen Stützring 52 und Glasmaterial 20.2 zu liegen.To adjust the preload on the glass and the respective glass type and a compression on the glass 10 to apply is a support device 50 , here a support ring 52 , which may be formed of stainless steel provided. The main body 5 is transformed and comes between support ring 52 and glass material 20.2 to lie.

Alternativ zu einer Ausgestaltung mit einem Stützring 52 als Stützeinrichtung gemäß 3 kann für das Metallteil 5 ein Verbundmaterial vorgesehen sein. Bei dem Verbundmaterial handelt es sich um ein Aluminium-Metall-Verbund. Auf das Aluminiumteil 200 wird ein Stahl 202 platiniert. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist das Glasmaterial 10 ein Einkomponentenglas 20.2 mit entsprechendem Tg, das in seinem Ausdehnungskoeffizienten α an den Metallstift 3 angepasst ist. Handelt es sich bei dem Metallstift 3 um einen Kupfermaterial, so beträgt der Ausdehnungskoeffizient α des Glasmaterials 20.2 zwischen (12 bis 18) × 10–6 K–1.Alternatively to a configuration with a support ring 52 as a support device according to 3 can for the metal part 5 a composite material may be provided. The composite material is an aluminum-metal composite. On the aluminum part 200 becomes a steel 202 Platinum. As in the embodiment according to 3 is the glass material 10 a one-component glass 20.2 with corresponding Tg, in its coefficient of expansion α to the metal pin 3 is adjusted. Is it the metal pin 3 around a copper material, the coefficient of expansion is α of the glass material 20.2 between (12 to 18) × 10 -6 K -1 .

In 5 und 6 ist als weitere Ausführungsform der Erfindung eine Durchführung gezeigt, die durch die Verbindung des Glasmaterials durch Ultraschallschweißen mit dem Metallteil 5 hergestellt wird. Das Ultraschallverschweißen des Glaspfropfens 10 in der konisch zulaufenden Durchgangsöffnung 70 hat den Vorteil, dass aufgrund der konisch zulaufenden Öffnung 70 ein Druck auf den Metallstift 3 aufgebaut werden kann und eine höhere mechanische Beständigkeit des Metallstifts 3 erzielt wird. Des Weiteren kann ein Drehmoment auf dem Metallstift durch eine polygone Form im Bereich 60 des Metallstiftes aufgebracht werden. Die Ultraschallschweißverbindung zwischen dem Glaspfropfen 10 und dem Metallteil 5 ist mit 62 bezeichnet. Der Ausdehnungskoeffizient des Glasmaterials 10 ist an den des Metallstifts angepasst und beträgt im Falle, der Metallstift 3 aus Kupfergefertigt ist, zwischen α2 ≈ (12 bis 18) × 10–6 K–1.In 5 and 6 is shown as a further embodiment of the invention, an implementation by the connection of the glass material by ultrasonic welding to the metal part 5 will be produced. The ultrasonic welding of the glass plug 10 in the tapered passage opening 70 has the advantage that due to the tapered opening 70 a pressure on the metal pin 3 can be constructed and a higher mechanical resistance of the metal pin 3 is achieved. Furthermore, a torque on the metal pin by a polygonal shape in the range 60 be applied to the metal pin. The ultrasonic welding connection between the glass plug 10 and the metal part 5 is with 62 designated. The expansion coefficient of the glass material 10 is adapted to that of the metal pin and in the case amounts to the metal pin 3 made of copper, between α 2 ≈ (12 to 18) × 10 -6 K -1 .

In 6 ist eine alternative Ausgestaltung einer mittels Ultraschallschweißen hergestellten Durchführung dargestellt. Bei der in 6 dargestellten Durchführung hat der Metallstift 3 einen Kranz 100. Der Metallstift 3 wird durch die Öffnung 7 des Metallteils 5 hindurchgeführt. Der Kranz 100 ist im Durchmesser größer als der Durchmesser der Öffnung 7. Daher kann der Kranz 100, der fest mit dem Metallstift 3 verbunden ist mittels Ultraschallschweißen auf der Oberseite 110 des Metallteils 5 befestigt werden. Die Ultraschweißverbindung, d. h. die Verbindungszone Grundkörper bzw. Metallteil 5/Glas 10, ist wiederum mit Bezugsziffer 62 gekennzeichnet. Zwischen Kranz und der Verbindungszone ist ein Glasmaterial 10 eingebracht. Das Glasmaterial 10 weist einen Ausdehnungskoeffizienten α2 auf der weitgehend dem des Materials des Metallstifts entspricht, d. h. zwischen α2 ≈ (12 bis 18) × 10–6 K–1 liegt.In 6 an alternative embodiment of an implementation produced by ultrasonic welding is shown. At the in 6 illustrated implementation has the metal pin 3 a wreath 100 , The metal pin 3 gets through the opening 7 of the metal part 5 passed. The wreath 100 is larger in diameter than the diameter of the opening 7 , Therefore, the wreath 100 that stuck with the metal pin 3 is connected by means of ultrasonic welding on the top 110 of the metal part 5 be attached. The ultrasound connection, ie the connection zone main body or metal part 5 /Glass 10 , again with reference numeral 62 characterized. Between wreath and the connection zone is a glass material 10 brought in. The glass material 10 has an expansion coefficient α 2 on the largely corresponds to the material of the metal pin, that is between α 2 ≈ (12 to 18) × 10 -6 K -1 .

In 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt.In 7 a further embodiment of the invention is shown.

Bei 7 ist wiederum der Metallstift mit 3 bezeichnet, der Grundkörper mit 5 und die Öffnung mit 7.at 7 is in turn the metal pin with 3 referred to, the main body with 5 and the opening with 7 ,

In der Öffnung ist wiederum ein Glasmaterial 10 zwischen Metallstift 7 und Grundkörper 5, insbesondere Metallteil eingebracht. Bei dem Glasmaterial 10 handelt es sich um ein Glasmaterial, das im Wesentlichen an den einen Ausdehnungskoeffizienten α des Metallstiftes 3 angepasst ist. Handelt es sich bei dem Metallstift um einen Kupferstift, so beträgt der Ausdehnungskoeffizient des Metallstifts ungefähr 16 × 10–6 K–1. Demgemäß weist das Glasmaterial 10 einen Ausdehnungskoeffizienten α2 zwischen (12 und 18) × 10–6 K–1 auf.In the opening is again a glass material 10 between metal pin 7 and basic body 5 , In particular introduced metal part. For the glass material 10 it is a glass material that is essentially at the one expansion coefficient α of the metal pin 3 is adjusted. If the metal pin is a copper pin, the expansion coefficient of the metal pin is about 16 × 10 -6 K -1 . Accordingly, the glass material 10 an expansion coefficient α 2 between (12 and 18) × 10 -6 K -1 .

Bei der Ausführungsform gemäß 7 ist das Glasmaterial 10 mit Dotierstoffen versetzt, die ein Emissionsmaximum im Bereich von Infrarot-Strahlung, aufweist. Insbesondere handelt es sich bei diesen Dotierstoffen und Eisen, Chrom, Kobalt, Vanadium.In the embodiment according to 7 is the glass material 10 doped with dopants having an emission maximum in the range of infrared radiation. In particular, these dopants and iron, chromium, cobalt, vanadium.

Aufgrund der Dotierstoffe wird das Glas beispielsweise von einem Infrarot-Strahler abstrahlter IR-Strahlung sehr stark erwärmt. Da die Erhitzung bzw. Erwärmung lediglich auf der Absorption von IR-Strahlung im Glas beruht, ist dies eine Möglichkeit, die Temperatur des Glases über die Schmelztemperatur des Metallteils oder des Metallstiftes anzuheben. Insbesondere bei der Verarbeitung von Leichtmetallen als Grundkörper ist dies vorteilhaftDue to the dopants, the glass is very strongly heated, for example, by an infrared radiator radiating IR radiation. Since the heating is based solely on the absorption of IR radiation in the glass, this is one way of raising the temperature of the glass above the melting temperature of the metal part or the metal pin. This is advantageous, in particular, in the processing of light metals as the main body

Mit der Erfindung wird erstmals eine Durchführung angegeben, bei der durch ein Leichtmetall ein Metallstift, hindurchgeführt und dicht verschlossen wird. Dies wird zum einen erreicht durch Gläser mit einer Verschmelztemperatur, die geringer ist als der Schmelzpunkt des Leichtmetalles, wobei die Gläser bevorzugt jeweils auf den Ausdehnungskoeffizienten des Metallstiftes angepasst ist. Alternative Verfahren zum Einglasen sind Ultraschallschweißen oder Infraroterwärmung, wobei Glasmaterialien mit Infrarotstrahlung absorbierenden Stoffen dotiert sind.With the invention, an implementation is given for the first time, in which a metal pin is passed through a light metal and sealed. This is achieved on the one hand by glasses with a melting temperature which is lower than the melting point of the light metal, wherein the glasses are preferably each adapted to the expansion coefficient of the metal pin. Alternative methods of blowing are ultrasonic welding or infrared heating, wherein glass materials are doped with infrared radiation absorbing materials.

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Claims (18)

Durchführung mit einem Grundkörper (5), insbesondere in Form eines bevorzugt scheibenförmigen Metallteiles, wobei der Grundkörper (5) wenigstens eine Öffnung (7) aufweist, durch die wenigstens ein im Wesentlichen stiftförmiger Leiter (3) in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) ein niedrig schmelzendes Material, insbesondere ein Leichtmetall, bevorzugt Aluminium oder AlSiC umfasst, und das Glas- oder Glaskeramikmaterial derart gewählt ist, dass die Verschmelztemperatur des Glas- oder Glaskeramikmaterials, mit dem niedrig schmelzenden Material unterhalb der Schmelztemperatur des niedrig schmelzenden Materials des Grundkörpers liegt.Implementation with a basic body ( 5 ), in particular in the form of a preferably disc-shaped metal part, wherein the base body ( 5 ) at least one opening ( 7 ) through which at least one substantially pin-shaped conductor ( 3 ) is passed in a glass or glass ceramic material, characterized in that the basic body ( 5 ) comprises a low-melting material, in particular a light metal, preferably aluminum or AlSiC, and the glass or glass ceramic material is selected such that the fusion temperature of the glass or glass ceramic material, with the low-melting material is below the melting temperature of the low-melting material of the base body , Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen stiftförmige Leiter ein weiteres Material, insbesondere ein Metall, bevorzugt Kupfer, CuSiC, oder AlSiC umfasst, das verschieden zum Material des Grundkörpers ist.Bushing according to claim 1, characterized in that the substantially pin-shaped conductor comprises a further material, in particular a metal, preferably copper, CuSiC, or AlSiC, which is different from the material of the base body. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass das Glas- oder Glaskeramikmaterial (10) wenigstens zwei Glas- oder Glaskeramikmaterialien (20.1, 20.2), ein erstes Glas- oder Glaskeramikmaterial und ein zweites Glas- oder Glaskeramikmaterial mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten α umfasst, wobei das erste Glas- oder Glaskeramikmaterial (20.1) derart gewählt ist, dass der Ausdehnungskoeffizient α1 des ersten Glas- oder Glaskeramikmaterials an den Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Grundkörpers, insbesondere in Form eines bevorzugt scheibenförmigen Metallteiles, angepasst ist und an das zweite Glas- oder Glaskeramikmaterial derart gewählt ist, dass der Ausdehnungskoeffizient α2 des zweiten Glas- oder Glaskeramikmaterials an den Ausdehnungskoeffizienten des Materials des stiftförmigen Leiters angepasst ist.Feedthrough according to claim 2, characterized in that characterized in that the glass or glass ceramic material ( 10 ) at least two glass or glass ceramic materials ( 20.1 . 20.2 ), a first glass or glass ceramic material and a second glass or glass ceramic material having different coefficients of expansion α, wherein the first glass or glass ceramic material ( 20.1 ) is selected such that the expansion coefficient α 1 of the first glass or glass ceramic material is adapted to the expansion coefficient of the material of the base body, in particular in the form of a preferably disc-shaped metal part, and is selected on the second glass or glass ceramic material such that the expansion coefficient α 2 of the second glass or glass-ceramic material is adapted to the coefficient of expansion of the material of the pin-shaped conductor. Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausdehnungskoeffizient α1 des ersten Glas- oder Glaskeramikmaterials im Bereich von (16 bis 25) × 10–6 K–1 bei 20°C liegt.Feedthrough according to claim 3, characterized in that the expansion coefficient α 1 of the first glass or glass ceramic material in the range of (16 to 25) × 10 -6 K -1 at 20 ° C. Durchführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Glas- oder Glaskeramikmaterial (20.1) ein Glasmaterial, ausgewählt aus folgenden Glasmaterialien ist: Silikattitanate Sulphophosphate Telluride Borate Vanadate Fluoride Phospate Silikate: alle vorgenannten Materialien optional mit Füllstoffen zur Dehnungsanpassung Alkalien und/oder Erdalkalien Dotierstoffen, die im Bereich des Emissionsmaximums von Infrarotstrahlung liegen, insbesondere Fe, Cr Co, VBushing according to claim 4, characterized in that the first glass or glass ceramic material ( 20.1 ) a glass material selected from the following glass materials: Silicate titanates Sulphophosphates Tellurides Borates Vanadate Fluorides Phospate silicates: all materials mentioned above optionally with fillers for strain adaptation alkalis and / or alkaline earths dopants, which lie in the range of the emission maximum of infrared radiation, in particular Fe, Cr Co, V Durchführung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Glas- oder Glaskeramikmaterial (20.2) einen Ausdehnungskoeffizienten α2 im Bereich von (12 bis 18) × 10–6 K–1 bei 20°C liegt.Feedthrough according to one of claims 3 to 5, characterized in that the second glass or glass ceramic material ( 20.2 ) an expansion coefficient α 2 in the range of (12 to 18) × 10 -6 K -1 at 20 ° C. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas- oder Glaskeramikmaterial ein drittes Glas- oder Glaskeramikmaterial (20.3) umfasst, das das erste und/oder das zweite Glas- oder Glaskeramikmaterial (20.1, 20.2) abdeckt und eine hohe chemische Beständigkeit aufweist.Feedthrough according to one of claims 1 to 6, characterized in that the glass or glass ceramic material, a third glass or glass ceramic material ( 20.3 ) comprising the first and / or the second glass or glass ceramic material ( 20.1 . 20.2 ) and has a high chemical resistance. Durchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Glas- oder Glaskeramikmaterial (20.3) ein Phosphatglas ist.Bushing according to claim 7, characterized in that the third glass or glass ceramic material ( 20.3 ) is a phosphate glass. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas- oder Glaskeramikmaterial (10) aus wenigstens einem ersten Glas- oder Glaskeramikmaterialmaterial (20.1) und einem zweiten Glasmaterial (20.2) ein Multikomponentenglas, insbesondere ein Glaspressling ist.Feedthrough according to one of claims 1 to 8, characterized in that the glass or glass ceramic material ( 10 ) of at least one first glass or glass ceramic material ( 20.1 ) and a second glass material ( 20.2 ) is a multi-component glass, in particular a glass compact. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas- oder Glaskeramikmaterial (10) mit Hilfe von Infrarot-Strahlung, insbesondere IR-Strahlung, erwärmt werden kann.Feedthrough according to one of claims 1 to 9, characterized in that the glass or glass ceramic material ( 10 ) can be heated by means of infrared radiation, in particular IR radiation. Durchführung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas- oder Glaskeramikmaterial (10) Dotierstoffe umfasst, die im Bereich von Infrarot-Strahlung ein Emissionsmaximum aufweisen, insbesondere Fe, Cr, Co, V.Bushing according to claim 10, characterized in that the glass or glass ceramic material ( 10 ) Comprises dopants which have an emission maximum in the range of infrared radiation, in particular Fe, Cr, Co, V. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas- oder Glaskeramikmaterial (10) mit Ultraschall geschweißt werden kann.Feedthrough according to one of claims 1 to 11, characterized in that the glass or glass ceramic material ( 10 ) can be welded with ultrasound. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Öffnung Stützeinrichtungen (50) vorgesehen sind.Feedthrough according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the region of the opening support means ( 50 ) are provided. Durchführung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtung (50) einen Stützring (52) umfasst, wobei die Stützeinrichtung (50), insbesondere ein Metallteil aus Aluminium, AlSiC oder walzplattiertem Stahl umfasst.Bushing according to claim 13, characterized in that the supporting device ( 50 ) a support ring ( 52 ), wherein the Supporting device ( 50 ), in particular a metal part made of aluminum, AlSiC or roll-clad steel. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper durch Druckguss hergestellt wird, wobei das Glas- oder Glaskeramikmaterial mit dem stiftförmigen Leiter verschmolzen wird und anschließend der stiftförmige Leiter mit dem Glasmaterial mit dem niedrig schmelzenden Material bevorzugt in einer Druckgussmaschine umspritzt wird.Feedthrough according to one of claims 1 to 14, characterized in that the base body is produced by die casting, wherein the glass or glass ceramic material is fused with the pin-shaped conductor and then the pin-shaped conductor with the glass material with the low-melting material preferably encapsulated in a die-casting machine becomes. Durchführung mit einem Grundkörper (5) insbesondere in Form eines bevorzugt scheibenförmigen Metallteils für ein elektrisches Speicherelement, insbesondere eine Batterie, wobei das Metallteil rund oder eckig ausgebildet sein kann, wobei der Grundkörper (5) wenigstens eine Öffnung (7) aufweist, durch die wenigstens ein im wesentlichen stiftförmiger Leiter (3) in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung eine Leckagerate für Helium bei 1 bar Druckunterschied kleiner 1·10–8, bevorzugt <1·10–9 mbar Is–1 aufweist.Implementation with a basic body ( 5 ) in particular in the form of a preferably disk-shaped metal part for an electrical storage element, in particular a battery, wherein the metal part may be round or angular, wherein the main body ( 5 ) at least one opening ( 7 ) through which at least one substantially pin-shaped conductor ( 3 ) is passed in a glass or glass-ceramic material, characterized in that the implementation has a leakage rate for helium at 1 bar pressure difference less than 1 · 10 -8 , preferably <1 · 10 -9 mbar Is -1 . Gehäuse, insbesondere für eine elektrische Speichereinrichtung, insbesondere eine Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweist.Housing, in particular for an electrical storage device, in particular a battery, characterized in that the housing has a passage according to one of claims 1 to 16. Gehäuse gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Lithium-Ionen Batterie ist.Housing according to claim 17, characterized in that the battery is a lithium-ion battery.
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