DE102011109240A1 - Verfahren zum elektischen Verbinden von Kontaktelementen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Verbinden von Kontaktelementen (2) von Batteriezellen (3) mit Stromverbindern (4), über welche die Batteriezellen (3) elektrisch zu einer Batterie (5) verschaltet sind, wobei zwischen den Kontaktelementen (2) und den Stromverbindern (4) eine reaktive Mehrschichtfolie (1) und dieser benachbart mindestens eine Lotschicht (8) angeordnet ist, wobei die Kontaktelemente (2) und die Stromverbinder (4) gegen die reaktive Mehrschichtfolie (1) zusammengepresst werden, wonach die reaktive Mehrschichtfolie (1) zum Schmelzen des Lots gezündet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Verbinden von Kontaktelementen von Batteriezellen mit Stromverbindern, über welche die Batteriezellen elektrisch zu einer Batterie verschaltet sind. Außerdem betrifft die Erfindung eine Batterie sowie die Verwendung einer solchen Batterie.
  • Batterien sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sogenannte Hochleistungs- oder Hochvoltbatterien werden häufig als Traktionsbatterien in zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eingesetzt. Solche Traktionsbatterien beispielsweise für ein Hybridfahrzeug oder ein reines Elektrofahrzeug müssen eine vergleichsweise hohe Leistungsdichte aufweisen. Sie sind häufig in Lithium-Ionen-Technologie realisiert und weisen eine Vielzahl von Batteriezellen auf, welche elektrisch zu der Gesamtbatterie verschaltet sind. Die Batteriezellen sind typischerweise entweder als im Wesentlichen prismatische Batteriezellen ausgebildet, welche zu der Batterie aufgestapelt und elektrisch kontaktiert werden. Eine gängige Alternative dazu sind zylindrische Batteriezellen, welche ebenfalls in größerer Zahl zu einer Gesamtbatterie miteinander verschaltet werden.
  • Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der einzelnen Batteriezelle weist diese jeweils zwei elektrische Kontaktelemente eines für ihren positiven Pol und eines für ihren negativen Pol auf. Diese Kontaktelemente werden je nach Anforderung typischerweise seriell oder in Gruppen parallel und dann seriell miteinander zu der Gesamtbatterie verschaltet. Dafür werden Stromverbinder beziehungsweise Stromschienen eingesetzt, welche mit den Kontaktelementen der einzelnen Batteriezellen verbunden werden. Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, diese Verbindung beispielsweise durch eine lösbare Verbindung mit durch Schrauben aufgeklemmten Teilelementen, an den Kontaktelementen angeschraubten Stromverbindern oder dergleichen zu realisieren. Dies ist hinsichtlich der Montage sehr aufwändig. Daher ist es ferner bekannt und üblich, die Verbindung durch Löten oder durch Schweißen zu realisieren. Bei beiden Verfahren ist der Wärmeeintrag in den Bereich der Batteriezellen oft kritisch, da sowohl zum Löten als auch zum Verschweißen entsprechend hohe Temperaturen im Bereich der Kontaktelemente und der Stromschiene notwendig sind. Damit werden unweigerlich die elektrochemisch aktiven Materialien in den Batteriezellen thermisch belastet und gegebenenfalls geschädigt.
  • Beim Verschweißen kann dem entgegengewirkt werden, indem lediglich einzelne Punkte oder Linien verschweißt werden, um so den Wärmeeintrag etwas zu reduzieren. Dies hat jedoch dann den Nachteil, dass die elektrische Verbindung ebenfalls lediglich als Punkt- oder Linienkontaktierung ausgebildet ist. Dies führt zu lokalen Stromspitzen und gegebenenfalls zu einer Überhitzung.
  • Aus dem weiteren allgemeinen Stand der Technik ist die WO 2005/042240 A2 bekannt. Diese beschreibt Lötverbindungen, welche mit Hilfe von nanostrukturierten reaktiven Schichtaufbauten, sogenannten Mehrschichtfolien, realisiert werden. Diese nanostrukturierten Mehrschichtfolien, welche beispielsweise auf der Basis von Nickel-Aluminium, Titan-Aluminium oder Nickel-Silizium ausgebildet sein können, lassen sich durch einen kurzzeitigen thermischen Energieimpuls starten. In der Mehrschichtfolie kommt es dann selbst fortschreitend zu einer exothermen Reaktion, welche mit einer entsprechenden Ausbreitungsgeschwindigkeit von bis zu 30 m/s erfolgt, und welche im Bereich der Reaktionsfront extrem kurz und lokal extrem begrenzt Temperaturen von bis zu 2000°C bereitstellt. Dies lässt sich gemäß dem genannten Stand der Technik verwenden, um eine im Bereich der reaktiven Mehrschichtfolie angebrachte Lotschicht entsprechend aufzuschmelzen und die beteiligten Bauteile miteinander zu verlöten. Aufgrund der hohen Prozessgeschwindigkeit und den niedrigen Abmaßen, und damit der niedrigen Wärmekapazität einer solchen Folie, wird zwar eine ausreichende Temperatur erzielt, um das Lot aufzuschmelzen, der Wärmeeintrag in die zu fügenden Bauteile ist jedoch minimal.
  • Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zum elektrischen Verbinden von Kontaktelementen einer Batterieeinzelzelle mit Stromverbindern, über welche Batterieeinzelzellen zu einer Batterie verschaltet werden, anzugeben, welches die oben genannten Nachteile vermeidet und eine sichere und zuverlässige elektrische Verbindung gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen. Außerdem löst eine Batterie gemäß Anspruch 9 die erfindungsgemäße Aufgabe. Eine bevorzugte Verwendung für eine solche Batterie ist im Anspruch 10 angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Lösung sieht es vor, dass zum elektrischen Verbinden von Kontaktelementen von Batteriezellen mit Stromverbindern, um die Batteriezellen elektrisch zu der Gesamtbatterie zu verbinden, ein Lötverfahren mit einer reaktiven Mehrschichtfolie eingesetzt wird. Damit lässt sich eine flächige Kontaktierung der Kontaktelemente und Stromverbinder erzielen. Dies ist im Hinblick auf die Qualität der Kontaktierung von entscheidendem Vorteil, da anders als bei einer Punkt- oder Linienkontaktierung eine flächige elektrische Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen und den Stromverbindern erzielt wird. Durch die Wahl der Größe der reaktiven Mehrschichtfolie lässt sich ein definierter Übergangsquerschnitt dieser flächigen Kontaktierung einstellen, sodass ein sicherer und zuverlässiger elektrischer Kontakt erzielt wird. Dafür wird eine Lotschicht und die reaktive Mehrschichtfolie zwischen den zu verbindenden Kontaktelementen und Stromverbindern angebracht. Durch das Zünden der reaktiven Mehrschichtfolie und ein gleichzeitiges Zusammenpressen von Kontaktelement und Stromverbinder wird dann die Lötverbindung vollflächig hergestellt. Dabei kommt es lediglich zu einem minimalen Wärmeeintrag in den Bereich der Kontaktelemente und damit über diese in den Bereich der elektrochemisch aktiven Materialien in der Batteriezelle.
  • Insgesamt ist das erfindungsgemäße Verfahren damit sehr gut geeignet eine sichere, zuverlässige und vollflächige Kontaktierung zu realisieren und dabei sehr schonend mit den elektrochemisch aktiven Materialien der Zelle umzugehen, sodass eine elektrische Verbindung der Kontaktelemente von Batteriezellen mit den Stromverbindern realisiert werden kann, welche einen sicheren und zuverlässigen elektrischen Kontakt gewährleistet und gleichzeitig die Batterie schont.
  • Dadurch, dass beispielsweise das einseitige Beschichten mit Lot und das Einlegen der reaktiven Mehrschichtfolie auch an unzugänglichen Stellen vor der Montage realisiert werden kann, ist ein sicheres und zuverlässiges Löten auch bei beengten Montageverhältnissen über das erfindungsgemäße Verfahren problemlos möglich.
  • In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ferner vorgesehen, dass die Kontaktelemente und/oder die Stromschienen im Bereich der elektrisch zu verbindenden Fläche eine lotverträgliche Beschichtung aufweisen. Eine solche lotverträgliche Beschichtung kann beispielsweise Nickel sein und ermöglicht eine sehr gut benetzbare Oberfläche, um den Stoffschluss beim Löten abzusichern.
  • Alternativ dazu kann es auch vorgesehen werden, die Kontaktelemente und die Stromverbinder im Bereich der elektrisch zu verbindenden Fläche vor dem elektrischen Verbinden jeweils mit einer Lotschicht zu beschichten. Eine solche Beschichtung mit einer Lotschicht würde dann nicht nur die wenigstens eine Lotschicht, sondern auf beiden Seiten jeweils eine Lotschicht vorhalten. Die Lotschicht kann beispielsweise ein Weichlot sein, beispielsweise Zinnbasislot, Zinnlot, Zinn-Silber-Lot, Zinn-Silber-Kupferlot oder auch ein Hartlot wie beispielsweise ein Hartlot basierend auf Silber, Kupfer, Indium und Titan. Ein Beispiel für ein solches Hartlot ist beispielsweise das unter dem Namen Incusil erhältliche Hartlot.
  • Dadurch, dass beide zu verbindenden Flächen jeweils mit einer Lotschicht beschichtet sind, kann eine sehr sichere und zuverlässige Verbindung erzielt werden. In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es außerdem vorgesehen sein, dass Kontaktelemente und Stromschienen zusätzlich durch eine Schweißstelle miteinander verbunden werden, wobei die reaktive Mehrschichtfolie durch die Wärmeentwicklung im Bereich der Schweißstelle gezündet wird. Das Löten durch das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine sichere und zuverlässige elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen und den Stromverbindern sicher. Diese kann jedoch unter Umständen bei einer mechanischen Belastung nicht ausreichend sein. Zusätzlich wird daher in dieser besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung ein Schweißpunkt oder eine Schweißnaht gesetzt. Diese Schweißstelle ist neben einer elektrischen Verbindung vor allem für die mechanische Verbindung zuständig. Durch die beim Schweißen im Bereich der Schweißstelle eingetragene thermische Energie wird die reaktive Mehrschichtfolie gezündet und ohne zusätzlichen Arbeitsschritt oder Aufwand zum Zünden der reaktiven Mehrschichtfolie ist es bei dieser besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, neben der mechanischen Verbindung über die Schweißstelle gleichzeitig die Lötverbindung zu realisieren. Neben der Verbindung über die Schweißstelle, welche mechanisch sehr belastbar ist, entsteht so um die Schweißstelle herum eine flächige Lotverbindung, welche hinsichtlich der Leitung des elektrischen Stroms von besonderem Vorteil ist.
  • In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es auch vorgesehen sein, dass die reaktive Mehrschichtfolie durch einen Stromfluss zwischen zwei gegenpoligen Kontaktelementen einer Batteriezelle gezündet wird. Die Batteriezelle wird dafür kurzgeschlossen beziehungsweise über einen vergleichsweise kleinen Widerstand als Strombegrenzer „kurzgeschlossen”, sodass es zu einem großen Stromfluss kommt. Dieser erwärmt die Kontaktelemente sehr stark und löst dadurch die Reaktion in der reaktiven Mehrschichtfolie aus. Dadurch wird diese gezündet und die Lotverbindung kann entstehen.
  • In einer weiteren besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass die reaktive Mehrschichtfolie an dem Kontaktelement oder dem Stromverbinder vor dem elektrischen Verbinden durch eine Haftschicht fixiert wird. Eine solche Haftschicht kann beispielsweise einen sich unter thermischer Einwirkung zersetzenden Kleber oder dergleichen umfassen. Dieser kann zum Fixieren der reaktiven Mehrschichtfolie entweder im Bereich der späteren elektrischen Verbindung oder auch in Randbereichen außerhalb dieser späteren elektrischen Verbindung realisiert werden. Die so fixierte reaktive Mehrschichtfolie kann sicher und zuverlässig bei der Montage in Position gehalten werden. Nach der erfolgten mechanischen Montage kann dann das Löten beispielsweise durch ein Zünden gemäß einem der oben beschriebenen Verfahren oder durch ein Zünden über Funkenschlag oder Laser entsprechend ausgelöst werden.
  • Die Batteriezellen können dann über die Stromverbinder untereinander elektrisch zu der Gesamtbatterie verschaltet werden. Eine solche Gesamtbatterie mit einfachem, sicherem und zuverlässigem Aufbau der elektrischen Kontaktierungen eignet sich insbesondere als Traktionsbatterie für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Insbesondere bei solchen Anwendungen, bei denen zukünftig vergleichsweise hohe Stückzahlen zu erwarten sind, ist es von besonderem Vorteil, mit einfachen und effizienten Mitteln einen sicheren und zuverlässigen elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktelementen jeder Batteriezelle und den Stromverbindern zu erzielen. Dies ist notwendig, um prozesssicher und zuverlässig eine große Anzahl von Batterien schnell und kostengünstig herstellen zu können.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestalten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich außerdem aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine Prinzipdarstellung des Lötverfahrens gemäß der Erfindung;
  • 2 eine Batterie mit Stromverbindern in einer Explosionsdarstellung vor dem Lötvorgang;
  • 3 die Darstellung gemäß 2 nach dem Lötvorgang;
  • 4 eine prinzipmäßige Darstellung einer möglichen Verfahrensvariante zum Zünden der reaktiven Mehrschichtfolie in einer ersten Ausführungsform; und
  • 5 eine prinzipmäßige Darstellung einer möglichen Verfahrensvariante zum Zünden der reaktiven Mehrschichtfolie in einer zweiten Ausführungsform.
  • Am Beispiel der 1 soll das Prinzip eines Lötens mittels einer reaktiven Mehrschichtfolie 1 erläutert werden. Dieses Lötverfahren, welches gelegentlich auch als Kaltlötverfahren bezeichnet wird, soll zur flächigen Kontaktierung von Kontaktelementen 2 von Batteriezellen 3 und Stromschienen 4, über welche die Batteriezellen 3 zu einer Gesamtbatterie 5 verschaltet sind, eingesetzt werden. Hinter dem Begriff des Kaltlötens verbirgt sich dabei in dem hier beschriebenen Einsatzfall die Verwendung der reaktiven Mehrschichtfolie 1 als definierte Wärmequelle zum Löten. Die reaktive Mehrschichtfolie 1 ist aus einem Schichtsystem aufgebaut, welches alternierend aufgetragene nanostrukturierte Werkstoffe (z. B. Ni/Al, Ti/Al oder Ni/Si) aufweist. Die dicken der Einzelschichten betragen dabei zwischen 5 und 100 nm und ergeben bei entsprechender Stapelung eine Gesamtdicke von 20 bis 200 μm. Die reaktive Mehrschichtfolie 1 ist dabei freistehend und kann entsprechend geschnitten und weiterverarbeitet werden. Die Reaktionseigenschaften beziehungsweise die Höhe der frei werdenden Energie werden vorrangig dadurch beeinflusst, dass die Werkstoffsysteme, die Dicke der Doppelschicht (Periodendicke) und die Gesamtschichtdicke der Folie entsprechend variiert wird.
  • Die reaktive Mehrschichtfolie 1 kann durch einen kurzzeitigen thermischen Energieimpuls, welcher beispielsweise von einem Laser oder einem Funken stammen kann, ausgelöst werden. Es kommt dann zum Start einer selbstfortschreitenden exothermen Reaktion. Diese erreicht dabei eine Propagationsgeschwindigkeit von bis zu 30 m/s und kurzzeitige Temperaturen von maximal 2000°C in der Reaktionsfront. Die hohe Reaktivität lässt sich vor allem dadurch begründen, dass die Reaktanten nanoskalige Strukturen haben. Damit werden entsprechende Größeneffekte genutzt. Dies hat den Effekt, dass aufgrund der Prozessgeschwindigkeit und der niedrigen Wärmekapazität der reaktiven Mehrschichtfolie 1 selbst der Wärmeeintrag in die zu fügenden Bauteile 2, 4 minimal ist.
  • Zur Erzeugung einer stoffschlüssigen Verbindung ist es außerdem erforderlich, dass mindestens eine der Kontaktflächen 6, 7 der Stromverbinder 4 beziehungsweise der Kontaktelemente 2 zwischen der reaktiven Mehrschichtfolie 1 und dem Bauteil 2, 4 mit einer Lotschicht 8 versehen ist. Diese kann insbesondere als Beschichtung beispielsweise auf der Basis eines Weichlots oder eines Hartlots auf einer der Kontaktflächen 6, 7, in der Darstellung der 1 beispielhaft der Kontaktfläche 6, realisiert sein. Zur Absicherung des Stoffschlusses ist dann eine gut benetzbare Oberfläche im Bereich der anderen Kontaktfläche 7 zu realisieren. Dies kann beispielsweise durch eine Beschichtung 9 mit Nickel erfolgen. Zur Erhöhung der Prozessstabilität und zur Kompensation von eventuellen Lagetoleranzen ist auch eine beidseitige Lotschicht 8 von besonderem Vorteil, wie es in den 4 und 5 dargestellt ist.
  • Für den Fertigungsprozess wird die reaktive Mehrschichtfolie 1 vor dem Lötvorgang zunächst auf einem der Bauteile 2, 4, welche verlötet werden sollen, fixiert. Eine solche Fixierung kann beispielsweise durch eine Haftschicht erzeugt werden, die sich entweder unter Temperatureinwirkung zersetzt oder die außerhalb der eigentlichen Fügefläche mit einem der Bauteile 2, 4 verklebt ist. Danach werden die zu fügenden Bauteile 2, 4 zueinander positioniert und mit der dazwischenliegenden reaktiven Mehrschichtfolie 1 gegeneinander verpresst. Dabei ist es wichtig, dass die Flächenpressung möglichst homogen aufgebracht wird, um eine homogene Lötschicht zu erzielen. Nach dem Verpressen der beiden Bauteile 2, 4 miteinander, was in der Darstellung der 1 durch die mit 10 bezeichneten Pfeile angedeutet ist, wird dann im Bereich der reaktiven Mehrschichtfolie 1 eine Reaktion initiiert. Dies kann beispielsweise durch einen Funken oder den Eintrag einer punktuellen thermischen Energie beispielsweise durch einen Laser oder dergleichen erfolgen. In der Darstellung der 1 ist dies beispielhaft durch einen angedeuteten Zündimpuls Z dargestellt. Die Reaktionsfront breitet sich dann, wie durch den Pfeil 11 angedeutet, durch die reaktive Mehrschichtfolie 1 hindurch aus und schmilzt dabei die Lotschicht 8 auf und verlötet die Bauteile 2, 4 sicher und zuverlässig miteinander.
  • Damit lässt sich eine flächige Kontaktierung der Bauteile 2, 4 im Bereich der Kontaktflächen 6, 7 durch Löten erzielen, wobei dies mit minimalem Eintrag von Wärme erfolgt, sodass insbesondere die mit den Kontaktelementen 2 in Verbindung stehenden elektrochemisch aktiven Materialien der Batteriezelle 3 nicht oder nur minimal beeinträchtigt werden.
  • Dieses Prinzip wird nun am Beispiel der 2 und 3 näher erläutert. Die 2 zeigt dabei die Batterie 5, wie sie beispielsweise als Traktionsbatterie in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug eingesetzt werden kann. Die Batterie 5 kann beispielsweise in Lithium-Ionen-Technologie ausgebildet sein. Die Batteriezellen 3 der Batterie sind dabei zu einem Stapel aufgestapelt, wobei in der Darstellung der 2 lediglich ein Teilbereich eines solchen Stapels zu erkennen ist. Jede der Batteriezellen weist an ihrer Oberseite zwei Kontaktelemente 2 auf, eines für den positiven und eines für den negativen Pol der jeweiligen Batteriezelle 3. Um die zu der Batterie 5 aufgestapelten Batteriezellen 3 nun beispielsweise in Reihe miteinander zu verschalten ist es notwendig, die positiven Kontaktelemente 2 von jeweils zwei der Batteriezellen 3 miteinander zu verbinden und abwechselnd dazu die beiden negativen Kontaktelemente 2 zweier anderer benachbarter Batteriezellen 3. Insgesamt entsteht dann nach dem Verlöten der in 3 dargestellte Aufbau. Das Löten soll dabei gemäß dem anhand der Prinzipdarstellung in 1 gezeigten Kaltlötverfahren erfolgen.
  • Zur Verstärkung der Fixierung des Lötbereichs, insbesondere im Bereich hoher mechanischer Belastung, kann außerdem ein Schweißverfahren, beispielsweise ein Laserschweißen oder ein Punktschweißen, eingesetzt werden. Der Bereich wird dann entsprechend verschweißt und ist dadurch mechanisch höher belastbar. Zusätzlich ergibt sich ein verlöteter Bereich zwischen den in 1 dargestellten Kontaktflächen 6, 7, welcher für die elektrische Kontaktierung genutzt werden kann, und welcher eine große flächige elektrische Kontaktierung ermöglicht. Beispielhaft ist dies in der Darstellung der 4 am Beispiel eines Stromverbinders 4 und eines Kontaktelements 2 dargestellt. Der Aufbau ist dabei vor dem Verlöten gezeigt, wobei die reaktive Mehrschichtfolie 1 sowie zwei Lotschichten 8 zwischen den Kontaktflächen 6, 7 zu erkennen sind. Diese sind, ohne dass es hier dargestellt ist, gegeneinander verpresst. Über das prinzipmäßig angedeutete Schweißgerät 12 wird nun ein Energieimpuls, ein Laser oder eine Flamme zum Verschweißen des Stromverbinders 4 mit dem Kontaktelement 2 genutzt. Dies ist beispielhaft durch eine mit dem Bezugszeichen 13 versehene Flamme dargestellt. Es kommt zu einem Schweißpunkt beziehungsweise einer Schweißnaht als Schweißstelle, welche in der Darstellung durch das Bezugszeichen 14 gekennzeichnet ist. Gleichzeitig kommt es durch den Eintrag der thermischen Energie im Bereich der Schweißstelle 14 zu einem Starten der Reaktion in der reaktiven Mehrschichtfolie 1, sodass die Kontaktflächen 6, 7 um die Schweißstelle 14 herum miteinander verlötet werden. Dadurch entsteht ein im Bereich der Schweißstelle 14 mechanisch hoch belastbarer Aufbau der Verbindung, während dieser in den restlichen Bereichen verlötet ist, und damit eine große flächige elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement 2 und dem Stromverbinder 4 gewährleistet.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform ohne Schweißen von Kontaktelement 2 und Stromschiene 4 ist in der Darstellung der 5 zu erkennen. Die Batteriezelle 3 ist hier beispielhaft als zylindrische Batteriezelle ausgeführt, welche zwei Kontaktelemente 2 beziehungsweise Zellpole aufweist. Jeder dieser Zellpole ist mit einem Stromverbinder 4 versehen, wobei zwischen dem Stromverbinder 4 und dem Kontaktelement 2 der Batteriezelle 3 jeweils Lotschichten 8 und eine reaktive Mehrschichtfolie 1 dargestellt ist. Die beiden elektrisch nicht miteinander kontaktierten Stromverbinder 4 in der Darstellung der 5 werden nun über eine Zündbrücke 15 mit einem den Strom begrenzenden Widerstand miteinander verbunden. Damit kommt es zu einem starken Stromfluss zwischen den beiden Kontaktelementen durch die reaktive Mehrschichtfolie 1 und die Zellverbinder 4. So wird eine vergleichsweise hohe thermische Energie in den Bereich der reaktiven Mehrschichtfolie eingetragen und deren exotherme Reaktion damit gezündet. Die Bauteile 2, 4 werden dann in der oben beschriebenen Art miteinander verlötet. Der Vorteil bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens liegt darin, dass die in der Batteriezelle 3 vorgehaltene Energie direkt zum Zünden des Lötvorgangs verwendet werden kann, und dass keine externen Energiequellen hierfür notwendig sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2005/042240 A2 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren zum elektrischen Verbinden von Kontaktelementen (2) von Batteriezellen (3) mit Stromverbindern (4), über welche die Batteriezellen (3) elektrisch zu einer Batterie (5) verschaltet sind, wobei zwischen den Kontaktelementen (2) und den Stromverbindern (4) eine reaktive Mehrschichtfolie (1) und dieser benachbart mindestens eine Lotschicht (8) angeordnet ist, wobei die Kontaktelemente (2) und die Stromverbinder (4) gegen die reaktive Mehrschichtfolie (1) zusammengepresst werden, wonach die reaktive Mehrschichtfolie (1) zum Schmelzen des Lots gezündet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2) und/oder die Stromschienen (4) im Bereich der elektrisch zu verbindenden Fläche eine lotverträgliche Beschichtung aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2) und die Stromverbinder (4) im Bereich der elektrisch zu verbindenden Kontaktflächen (6, 7) vor dem elektrischen Verbinden jeweils mit einer Lotschicht (8) beschichtet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2) und die Stromschienen (4) zusätzlich durch eine Schweißstelle (14) miteinander verbunden werden, wobei die reaktive Mehrschichtfolie (1) durch die Wärmeentwicklung im Bereich der Schweißstelle (14) gezündet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Mehrschichtfolie (1) durch einen Stromfluss zwischen zwei gegenpoligen Kontaktelementen (3) einer Batteriezelle (3) gezündet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung der reaktiven Mehrschichtfolie (1) durch Einwirkung von Funken oder Laser erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Mehrschichtfolie (1) an dem Kontaktelement (2) oder dem Stromverbinder (4) vor dem elektrischen Verbinden durch eine Haftschicht fixiert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht sich bei Temperatureinwirkung zersetzt.
  9. Batterie (5) mit einer Vielzahl von Batteriezellen (3), welche jeweils elektrische Pole mit Kontaktelementen (2) aufweisen, wobei die Kontaktelemente (2) mehrerer der Batteriezellen (3) über Stromverbinder (4) untereinander elektrisch verschaltet sind, wobei die Stromverbinder (4) und die Kontaktelemente (2) über das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 elektrisch miteinander verbunden werden.
  10. Verwendung einer Batterie (5) nach Anspruch 9 als Traktionsbatterie in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug.
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