DE102012005220A1 - Battery implementation useful for lithium ion rechargeable battery, preferably lithium ion accumulator, comprises a base body with one opening, through which a conductor, preferably a pin-shaped conductor in a glass material is passed - Google Patents

Battery implementation useful for lithium ion rechargeable battery, preferably lithium ion accumulator, comprises a base body with one opening, through which a conductor, preferably a pin-shaped conductor in a glass material is passed Download PDF

Info

Publication number
DE102012005220A1
DE102012005220A1 DE102012005220A DE102012005220A DE102012005220A1 DE 102012005220 A1 DE102012005220 A1 DE 102012005220A1 DE 102012005220 A DE102012005220 A DE 102012005220A DE 102012005220 A DE102012005220 A DE 102012005220A DE 102012005220 A1 DE102012005220 A1 DE 102012005220A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mol
battery
conductor
base body
glass material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102012005220A
Other languages
German (de)
Inventor
Ulf Dahlmann
Sabine Pichler-Wilhelm
Dieter Gödeke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Priority to DE102012005220A priority Critical patent/DE102012005220A1/en
Publication of DE102012005220A1 publication Critical patent/DE102012005220A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • H01M50/119Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/12Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/16Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
    • C03C3/19Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/08Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing phosphorus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/186Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/191Inorganic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/561Hollow metallic terminals, e.g. terminal bushings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0569Liquid materials characterised by the solvents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025Organic electrolyte
    • H01M2300/0028Organic electrolyte characterised by the solvent
    • H01M2300/0037Mixture of solvents
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

Battery implementation (1) comprises at least one base body (5) with at least one opening (7), through which at least one conductor, preferably a pin-shaped conductor in a glass material (10) is passed. The base body comprises a low melting material, preferably aluminum, aluminum silicon carbide, stainless steel or steel. The glass material comprises (in mole.%) phosphorus pentoxide (38-50, preferably 39-48), aluminum oxide (3-14, preferably 4-12), boron trioxide (4-10, preferably 5-8), sodium oxide (10-30, preferably 14-29), potassium oxide (10-20, preferably 12-19) and lead oxide. Battery implementation (1) comprises at least one base body (5) with at least one opening (7), through which at least one conductor, preferably a pin-shaped conductor in a glass material (10) is passed. The base body comprises a low melting material, preferably aluminum, aluminum silicon carbide, stainless steel or steel. The glass material comprises (in mole.%) phosphorus pentoxide (38-50, preferably 39-48), aluminum oxide (3-14, preferably 4-12), boron trioxide (4-10, preferably 5-8), sodium oxide (10-30, preferably 14-29), potassium oxide (10-20, preferably 12-19) and lead oxide (0-10, preferably 0-9). An independent claim is also included for a storage device, preferably lithium ion accumulator comprising the battery implementation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriedurchführung, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batterie, bevorzugt einen Lithium-Ionen-Akkumulator, eine Speichereinrichtung, insbesondere eine Batterie, bevorzugt eine Lithium-Ionen-Batterie sowie die Verwendung einer Glaszusammensetzung zur Durchführung eines metallischen Leiters in das Gehäuse einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie.The invention relates to a battery feedthrough, in particular for a lithium-ion battery, preferably a lithium-ion accumulator, a storage device, in particular a battery, preferably a lithium-ion battery and the use of a glass composition for carrying a metallic conductor into the housing a battery, in particular a lithium-ion battery.

Das Einbringen von Leitern, insbesondere in Form von Metallstiften in einen Grundkörper, der aus Leichtmetall wie Aluminium bestand, waren bislang bei Batteriedurchführungen nicht möglich.The introduction of conductors, in particular in the form of metal pins in a body made of light metal such as aluminum, have not been possible in battery feedthroughs.

Durchführungen mit thermisch sich sehr stark ausdehnenden Materialien wie Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen sind lediglich im Bereich der Hochfrequenzdurchführungen (HF-Durchführung) bekannt geworden. Derartige HF-Durchführungen und Glasmaterialien auf der Basis von Aluminium-Phosphat-Gläsern sind beispielsweise aus der US 5,262,364 , der US 5,965,469 sowie der US 6,037,539 bekannt geworden.Bushings with thermally very expansive materials such as aluminum, aluminum alloys, copper and copper alloys have become known only in the field of high-frequency bushings (RF implementation). Such RF feedthroughs and glass materials based on aluminum phosphate glasses, for example, from US 5,262,364 , of the US 5,965,469 as well as the US 6,037,539 known.

Insbesondere die US 6,037,539 zeigt eine HF-Durchführung, bei der ein eisenhaltiger bzw. ein nicht eisenhaltiger Leiter in einer Aluminium-Phosphatglas-Zusammensetzung durch ein Gehäuseteil, umfassend Aluminium, hindurchgeführt wird. Die aus der US 6,037,539 bekannte HF-Durchführung ist im Wesentlichen auf den Einsatzzweck optimiert. Bevorzugt werden mit derartigen Durchführungen Frequenzen zwischen 8 und 1000 MHz übertragen. Auch die Hochspannungsanwendung ist in der US 6,037,539 beschrieben. Nicht jedoch sind in der US 6,037,539 Batteriedurchführungen beschrieben.especially the US 6,037,539 shows an RF implementation in which an iron-containing or a non-ferrous conductor in an aluminum-phosphate glass composition is passed through a housing part comprising aluminum. The from the US 6,037,539 known RF implementation is essentially optimized for the purpose. Preferably, frequencies of between 8 and 1000 MHz are transmitted with such feedthroughs. Also the high voltage application is in the US 6,037,539 described. Not, however, are in the US 6,037,539 Battery feedthroughs described.

Als Material, bevorzugt für Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden auch Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder AlSiC, diskutiert. Lithium-Ionen-Akkumulatoren 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.As a material, preferably for lithium-ion batteries and light metal, especially aluminum or AlSiC, are discussed. Lithium-ion batteries are intended for various applications, such as portable electronic devices, mobile 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, on "Handbook of Batteries, David Linden, Editor, 2nd Edition, McGrawhill, 1995, Chapters 36 and 39" directed.

Verschiedene Aspekte von Lithium-Ionen-Akkumulatoren 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-Akkumulatoren 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. Ein weiteres Problem von Batteriedurchführungen ist die Instabilität gegenüber den aggressiven Batterieelektrolyten, insbesondere gegenüber nicht wässrigen Elektrolyten, wie sie beispielsweise in Lithium-Ionen-Akkumulatoren Verwendung finden.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. Another problem of battery feedthroughs is the instability against the aggressive battery electrolyte, especially against non-aqueous electrolyte, as used for example in lithium-ion batteries.

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, die unsichere Dichtheit über der Lebensdauer und die geringe chemische Beständigkeit gegenüber den Batterieelektrolyten.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, the uncertainty over the lifetime and the low chemical resistance to the battery electrolyte.

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

Erfindungsgemäß wird dies durch eine Batteriedurchführung gemäß Anspruch 1, einer Batterie gemäß Anspruch 7 sowie eine Verwendung gemäß Anspruch 9 gelöst.This is achieved by a battery feedthrough according to claim 1, a battery according to claim 7 and a use according to claim 9.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Batteriedurchführung, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batterie, bevorzugt für einen Lithium-Ionen-Akkumulator angegeben mit einem Grundkörper, wobei der Grundkörper wenigstens eine Öffnung aufweist, durch die ein Leiter, insbesondere ein im Wesentlichen stiftförmiger Leiter in einem Glasmaterial hindurchgeführt wird, wobei der Grundkörper ein niedrig schmelzendes Material, insbesondere ein Leichtmetall, bevorzugt Aluminium oder AlSiC umfasst. According to a first aspect of the invention, a battery feedthrough, in particular for a lithium-ion battery, is preferably specified for a lithium-ion accumulator having a base body, wherein the base body has at least one opening through which a conductor, in particular a substantially pin-shaped Conductor is passed in a glass material, wherein the base body comprises a low-melting material, in particular a light metal, preferably aluminum or AlSiC.

Erfindungsgemäß umfasst das Glasmaterial, durch das der Leiter hindurchgeführt wird, wenigstens die nachfolgenden Komponenten in mol-%, besonders bevorzugt mit dennachfolgenden Komponenten in mol-%: P2O5 38–50 mol-%, insbesondere 39–48 mol-% Al2O3 3–14 mol-%, insbesondere 4–12 mol-% B2O3 4–10 mol-%, insbesondere 5–8 mol-% Na2O 10–30 mol-%, insbesondere 14–29 mol-% K2O 10–20 mol-%, insbesondere 12–19 mol-% PbO 0–10 mol-%., insbesondere 0–9 mol-% According to the invention, the glass material through which the conductor is passed comprises at least the following components in mol%, particularly preferably with the following components in mol%: P 2 O 5 38-50 mol%, in particular 39-48 mol% Al 2 O 3 3-14 mol%, especially 4-12 mol% B 2 O 3 4-10 mol%, especially 5-8 mol% Na 2 O 10-30 mol%, especially 14-29 mol% K 2 O 10-20 mol%, especially 12-19 mol% PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%

Die angegebenen Glaszusammensetzungen zeichnen sich dadurch aus, dass die Glasmaterialien sehr hohe thermische Dehnungen aufweisen, die im Bereich von 15 × 10–6 K, bevorzugt im Bereich 15 × 10–6/K bis 25 × 10–6/K liegt und damit in dem Bereich der thermischen Ausdehnung von Leichtmetallen wie Aluminium, aber auch von gängigen Metallen für die Leiter, die durch das Glasmaterial hindurchgeführt werden, nämlich Kupfer. So besitzt Aluminium bei Zimmertemperatur eine thermische Ausdehnung α von 23 × 10–6/K und Kupfer von 16,5 × 10–6/K.The specified glass compositions are characterized in that the glass materials have very high thermal expansions, which is in the range of 15 × 10 -6 K, preferably in the range 15 × 10 -6 / K to 25 × 10 -6 / K and thus in the range of thermal expansion of light metals such as aluminum, but also of common metals for the conductors which are passed through the glass material, namely copper. Thus, aluminum has a thermal expansion α of 23 × 10 -6 / K at room temperature and copper of 16.5 × 10 -6 / K at room temperature.

Um zu verhindern, dass beim Einglasen das Leichtmetall des Grundkörpers und eventuell auch des Metallstiftes schmilzt oder deformiert, liegt die Verschmelztemperatur des Glasmaterials mit dem Material des Grundkörpers und/oder Leiters unterhalb der Schmelztemperatur des Materials des Grundkörpers bzw. Leiters. Die Verschmelztemperatur der angegebenen Glaszusammensetzungen liegt im Bereich von 350°C bis 650°C. Die Verschmelztemperatur kann beispielsweise über die Halbkugeltemperatur wie in R. Görke, K.-J. Leers: Keram. Z. 48 (1996) 300–305, bzw. nach DIN 51730, ISO 540 oder CEN/TS 15404 und 15370-1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird, bestimmt werden.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, the melting temperature of the glass material with the material of the base body and / or conductor is below the melting temperature of the material of the base body or conductor. The fusion temperature of the specified glass compositions is in the range of 350 ° C to 650 ° C. The fusion temperature may be, for example, the hemisphere temperature as in R. Görke, K.-J. Leers: Keram. Z. 48 (1996) 300-305, or according to DIN 51730, ISO 540 or CEN / TS 15404 and 15370-1 described, the disclosure of which is incorporated in full in the present application, are determined.

Das Einglasen des Leiters in die Öffnung kann dann wie folgt durchgeführt werden:
Zunächst wird das Glasmaterial zusammen mit dem stiftförmigen Leiter in die Öffnung im Grundkörper eingebracht. Sodann wird das Glas zusammen mit dem Leiter, insbesondere dem stiftförmigen Leiter auf die Verschmelztemperatur bzw. Halbkugeltemperatur des Glases erwärmt, so dass das Glasmaterial erweicht und in der Öffnung den Leiter, insbesondere den stiftförmigen Leiter umschließt und am Grundkörper anliegt. Da die Schmelztemperatur sowohl des Materials des Grundkörpers als auch des Leiters, insbesondere des stiftförmigen Leiters oberhalb der Verschmelztemperatur des Glasmaterials liegt, liegt der Grundkörper wie auch der stiftförmige Leiter im festen Zustand vor. Bevorzugt liegt die Verschmelztemperatur des Glasmaterials 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 Glasmaterials im Bereich 350°C bis 640°C, bevorzugt im Bereich 350°C bis 600°C besonders bevorzugt im Bereich 350°C bis < 550°C, insbesondere im Bereich 450°C bis < 550°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.
The introduction of the conductor into the opening can then be carried out as follows:
First, the glass material is introduced together with the pin-shaped conductor into the opening in the base body. Then, the glass is heated together with the conductor, in particular the pin-shaped conductor to the melting temperature or hemispherical temperature of the glass, so that the glass material softens and in the opening surrounds the conductor, in particular the pin-shaped conductor and rests on the base body. Since the melting temperature of both the material of the base body and the conductor, in particular the pin-shaped conductor is above the melting temperature of the glass material, the base body as well as the pin-shaped conductor is in the solid state. Preferably, the fusion temperature of the glass 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 fusion temperature of the glass material in the range 350 ° C to 640 ° C, preferably in the range 350 ° C to 600 ° C particularly preferably in the range 350th ° C to <550 ° C, especially in the range 450 ° C to <550 ° 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 has a lower thermal expansion than pure aluminum.

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. Des weiteren kann der Außenleiter die Materialien Edelstahl oder Stahl umfassen.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. Furthermore, the outer conductor may comprise the materials stainless steel or steel.

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

Im Fall, dass der Grundkörper und der Metallstift unterschiedliche Materialien aufweist, gilt beispielsweise αGrundkörper ≥ αGlas ≥ αMetallstift. 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.

Die erfindungsgemäße Batteriedurchführung zeichnet sich nicht nur dadurch aus, dass eine Einglasung, insbesondere eine Druckeinglasung, in einen niedrig schmelzenden Grundkörper möglich ist, sondern auch dadurch, dass eine ausreichende Beständigkeit gegenüber dem Batterieelektrolyten gegeben ist.The battery feedthrough according to the invention is characterized not only by the fact that a glazing, in particular a Druckeinglasung, is possible in a low-melting body, but also by the fact that a sufficient resistance to the battery electrolyte is given.

Insbesondere ist durch die Erfindung eine ausreichende chemische Stabilität gegenüber nicht wässrigen, in der Regel aggressiven Batterie-Elektrolyten, gegeben. Nicht wässrige Batterie-Elektrolyten bestehen typischerweise aus einem Carbonat, insbesondere aus einer Carbonatmischung, wie beispielsweise eine Mischung aus Ethylencarbonat oder Dimethylcarbonat, wobei die aggressiven, nicht wässrigen Batterie-Elektrolyten ein Leitsalz aufweisen, beispielsweise das Leitsalz LiPF6, z. B. in Form einer 1 molaren Lösung. Überraschenderweise weisen die angegebenen Glaszusammensetzungen neben einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von α (20°C) zwischen bevorzugt 15·10–6/K und 25·10–6/K, der niedrigen Verschmelz- bzw. Halbkugeltemperatur auch eine ausreichende Beständigkeit gegenüber den zuvor genannten festen Batterie-Elektrolyten auf.In particular, the invention provides sufficient chemical stability against non-aqueous, generally aggressive battery electrolytes. Non-aqueous battery electrolytes typically consist of a carbonate, in particular a carbonate mixture, such as a mixture of ethylene carbonate or dimethyl carbonate, wherein the aggressive non-aqueous battery electrolyte having a conductive salt, for example, the conductive salt LiPF 6 , z. B. in the form of a 1 molar solution. Surprisingly, in addition to a high coefficient of thermal expansion in the range of α (20 ° C.) between preferably 15 × 10 -6 / K and 25 × 10 -6 / K, the stated glass compositions also have a sufficient resistance to the previously mentioned solid battery electrolytes.

Die Beständigkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gegenüber den Batterie-Elektrolyten kann dadurch geprüft werden, dass die Glaszusammensetzung in Form eines Glaspulvers mit einer Körnung d50 = 10 μm gemahlen wird und in den Elektrolyten für eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise eine Woche, ausgelagert wird. d50 bedeutet, dass 50% aller Partikel oder Körner des Glaspulvers kleiner oder gleich einem Durchmesser von 10 μm ist. Als nicht wässriger Elektrolyt wird beispielsweise eine Carbonatmischung aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat im Verhältnis 1:1 mit einem molaren LiPF6 als Leitsalz verwandt. Nachdem das Glaspulver dem Elektrolyten ausgesetzt war, kann das Glaspulver abfiltriert und der Elektrolyt auf Glasbestandteile, die aus dem Glas ausgelaugt wurden, untersucht werden. Hierbei hat sich herausgestellt, dass bei den verwandten Gläsern gemäß der Erfindung in den beanspruchten Zusammensetzungsbereichen überraschenderweise eine derartige Auslaugung in nur geringem Maß von weniger als 20 Massenprozent vorliegt, in besonderen Fällen auch eine Auslaugung < 5 Massenprozent erreicht wird bei einer thermischen Ausdehnung α (20°C) zwischen 15·10–6/K und 25·10–6/K. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung, die bei einer Batteriedurchführung mit einem oder mehreren Stiften aus Aluminium Verwendung findet, ist darin zu sehen, dass eine Verschmelzung des Glases mit dem umgebenden Leichtmetall bzw. dem Metall des Leiters, insbesondere in Form eines Metallstiftes, auch unter einer Gasatmosphäre, die keine Schutzgasatmosphäre ist, möglich ist. Auch ein Vakuum ist für Al-Verschmelzungen entgegen dem bisherigen Verfahren nicht notwendig. Vielmehr kann eine derartige Verschmelzung auch unter Luft erfolgen The resistance of the composition according to the invention to the battery electrolytes can be tested by milling the glass composition in the form of a glass powder with a grain size d50 = 10 μm and aging it in the electrolyte for a predetermined time, for example one week. d50 means that 50% of all particles or grains of the glass powder is less than or equal to a diameter of 10 μm. As a nonaqueous electrolyte, for example, a carbonate mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate in a ratio of 1: 1 with a molar LiPF 6 is used as a conductive salt. After the glass powder has been exposed to the electrolyte, the glass powder can be filtered off and the electrolyte examined for glass components leached from the glass. It has been found that surprisingly, in the claimed composition ranges, such leaching is present to only a small degree of less than 20% by mass in the related composition of glasses, in special cases leaching <5% by mass is achieved at a thermal expansion α (20 ° C) between 15 · 10 -6 / K and 25 · 10 -6 / K. Another advantage of the glass composition according to the invention, which is used in a battery feedthrough with one or more pins made of aluminum, is the fact that a fusion of the glass with the surrounding light metal or the metal of the conductor, in particular in the form of a metal pin, even below a gas atmosphere, which is not a protective gas atmosphere, is possible. A vacuum is not necessary for Al-mergers contrary to the previous method. Rather, such a fusion can also be done under air

Für beide Arten der Verschmelzungen kann als Schutzgas N2 oder Ar benutzt werden. Als Vorbehandlung zum Verschmelzen wird das Metall gereinigt und oder geätzt, wenn nötig gezielt oxidiert oder beschichtet. Während des Prozesses werden Temperaturen zwischen 300 und 600°C mit Heizraten von 0.1 bis 30 K/Min und mit Haltezeiten von 1 bis 60 min verwandt. Im Gegensatz zu einer Aluminium-Verschmelzung ist eine Verschmelzung mit Cu, z. B. bei Verwendung von Cu für den Metallstift nicht unter Normalatmosphäre möglich, da das Kupfer (Cu) an seiner Oberfläche oxidiert.For both types of mergers, N 2 or Ar can be used as the shielding gas. As a pre-treatment for fusion, the metal is cleaned and or etched, selectively oxidized or coated if necessary. During the process, temperatures between 300 and 600 ° C with heating rates of 0.1 to 30 K / min and with holding times of 1 to 60 min used. In contrast to an aluminum fusion is a fusion with Cu, z. B. when using Cu for the metal pin not possible under normal atmosphere, since the copper (Cu) oxidized on its surface.

Die angegebenen Glaszusammensetzungen zeigen überraschenderweise gleichzeitig eine hohe chemische Stabilität gegenüber dem bevorzugt nicht wässrigen Elektrolyten sowie einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Dies ist insbesondere deswegen überraschend, da angenommen wird, dass, je höher der thermische Ausdehnungskoeffizient ist, umso instabiler das Glas wird. Es ist daher überraschend, dass trotz des hohen Ausdehnungskoeffizienten und der niedrigen Verschmelztemperatur die angegebenen Glaszusammensetzungen eine ausreichende Stabilität aufweisen.Surprisingly, the stated glass compositions at the same time show a high chemical stability compared to the preferably nonaqueous electrolyte and a high coefficient of thermal expansion. This is particularly surprising because it is believed that the higher the thermal expansion coefficient, the more unstable the glass becomes. It is therefore surprising that, despite the high expansion coefficient and the low melting temperature, the glass compositions given have sufficient stability.

Die angegebene erfindungsgemäße Glaszusammensetzung kann zur Dehnungsanpassung, d. h. zur Anpassung des Ausdehnungskoeffizienten, noch mit Füllstoffen versehen sein.The specified glass composition of the invention may be used for strain adaptation, i. H. to adjust the expansion coefficient, still be provided with fillers.

Um die Glaszusammensetzung einer IR-Erwärmung zugänglich zu machen, können die vorgenannten Gläser mit Dotierstoffen versehen werden, 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 Glasmaterial örtlich gezielt erwärmt werden.In order to make the glass composition accessible to IR heating, the abovementioned glasses can be 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 material can be locally heated specifically.

Mit der Erfindung wird eine Batteriedurchführung 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. Des Weiteren 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 ls–1, bevorzugt < 1·10–9 mbar ls–1 liegt.With the invention, a battery feedthrough 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. Furthermore, will a hermetic tightness even when changing temperature or when changing the temperature made available, 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 ls -1 , preferably <1 × 10 -9 mbar ls -1 .

Des Weiteren weist die Batteriedurchführung eine ausreichende chemische Beständigkeit, insbesondere gegenüber nicht-wässrigen Batterie-Elektrolyten, auf.Furthermore, the battery feedthrough has sufficient chemical resistance, in particular to nonaqueous battery electrolytes.

Neben der Durchführung stellt die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt auch 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 according to a second aspect also provides an electrical storage device, in particular a battery, preferably a battery cell having 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 the battery case in battery cells. Preferably, the battery is a lithium-ion battery.

Die Batterie weist bevorzugt einen nicht-wässrigen Elektrolyten, insbesondere auf Carbonatbasis, bevorzugt eine Carbonatmischung, auf. Die Carbonatmischung kann ein Ethylencarbonat in Mischung mit Dimethylcarbonat mit einem Leitsalz, beispielsweise LiPF6, umfassen.The battery preferably has a nonaqueous electrolyte, in particular based on carbonate, preferably a carbonate mixture. The carbonate mixture may comprise an ethylene carbonate in admixture with dimethyl carbonate with a conductive salt, for example LiPF6.

Des Weiteren stellt die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt ein Glasmaterial umfassend die nachfolgenden Komponenen in mol-%, bevorzugt mit den nachfolgenden Komponenten in mol-%: P2O5 38–50 mol-%, insbesondere 39–48 mol-% Al2O3 3–14 mol-%, insbesondere 4–12 mol-% B2O3 4–10 mol-%, insbesondere 5–8 mol-% Na2O 10–30 mol-%, insbesondere 14–29 mol-% K2O 10–20 mol-%, insbesondere 12–19 mol-% PbO 0–10 mol-%, insbesondere 0–9 mol-% zur Durchführung eines metallischen Leiters in das Gehäuse einer Speichereinrichtung, bevorzugt einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie zur Verfügung. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der metallische Leiter der Speichereinrichtung ein Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Kupfer umfassen kann und/oder der Grundkörper sowie das Gehäuse ebenfalls als Leichtmetall ausgebildet sein kann, beispielsweise aus Aluminium.Furthermore, according to a third aspect, the invention provides a glass material comprising the following components in mol%, preferably with the following components in mol%: P 2 O 5 38-50 mol%, in particular 39-48 mol% Al 2 O 3 3-14 mol%, especially 4-12 mol% B 2 O 3 4-10 mol%, especially 5-8 mol% Na 2 O 10-30 mol%, especially 14-29 mol% K 2 O 10-20 mol%, especially 12-19 mol% PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol% for carrying out a metallic conductor in the housing of a storage device, preferably a battery, in particular a lithium-ion battery available. In a preferred embodiment, the metallic conductor of the storage device may comprise a light metal, in particular aluminum or copper and / or the base body and the housing may also be formed as a light metal, for example aluminum.

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

Es zeigen:Show it:

1 eine erfindungsgemäße Durchführung; 1 an implementation of the invention;

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, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, besteht sowie als Grundkörper 5 ein 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, for example aluminum or copper, and as the main 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 Glasmaterial 10 eingeglast und wird im Glasmaterial 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 dem erfindungsgemäßen Glasmaterial 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. Die Verschmelztemperatur des erfindungsgemäßen Glasmaterials mit dem Grundkörper liegt 20 K bis 100 K unterhalb der Schmelztemperatur des Materials des Grundkörpers 5 und/oder des stiftförmigen Leiters.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 material 10 glazed and is in the glass 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 the glass material according to the invention. 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. The fusion temperature of the glass material according to the invention with the The body is 20 K to 100 K below the melting temperature of the material of the body 5 and / or the pin-shaped conductor.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Glaszusammensetzungen angegeben, die auch noch in Tabelle 1 Vergleichsgläsern (VB1–VB9) gegenübergestellt werden. Ausführungsbeispiel 1 (AB1) Komponente in mol-% P2O5 40,0 Al2O3 12,0 B2O3 6,0 Na2O 15,0 K2O 18,0 PbO 9,0 α (20°C) 17·10–6 K–1 Tg 392°C Halbkugeltemperatur 550°C Two exemplary embodiments of glass compositions according to the invention are given below, which are also compared in Table 1 comparative glasses (VB1-VB9). Embodiment 1 (AB1) component in mol% P 2 O 5 40.0 Al 2 O 3 12.0 B 2 O 3 6.0 Na 2 O 15.0 K 2 O 18.0 PbO 9.0 α (20 ° C) 17 · 10 -6 K -1 Tg 392 ° C Hemisphere temperature 550 ° C

Ausführungsbeispiel 1 ist insbesondere für Cu/Al-Einglasungen geeignet, d. h. Einglasung eines Kupferstiftes als Leiter in einen umgebenden Aluminium-Grundkörper. Ausführungsbeispiel 2 Komponente in mol-% P2O5 47,6 Al2O3 4,2 B2O3 7,6 Na2O 28,3 K2O 12,4 PbO 0,0 α (20°C) 19·10–6 K–1 Tg 325°C Halbkugeltemperatur 515°C Embodiment 1 is particularly suitable for Cu / Al glazings, ie glazing a copper pin as a conductor in a surrounding aluminum body. Embodiment 2 component in mol% P 2 O 5 47.6 Al 2 O 3 4.2 B 2 O 3 7.6 Na 2 O 28.3 K 2 O 12.4 PbO 0.0 α (20 ° C) 19 · 10 -6 K -1 Tg 325 ° C Hemisphere temperature 515 ° C

Ausführungsbeispiel 2 ist insbesondere für Aluminium/Aluminium-Einglasungen geeignet, d. h. Einglasungen eines Aluminiumstiftes als Leiter in einen umgebenden Aluminium-Grundkörper.Embodiment 2 is particularly suitable for aluminum / aluminum glazing, d. H. Glazing of an aluminum pin as a conductor in a surrounding aluminum body.

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind herkömmliche Glaszusammensetzung (VB1–VB9) angegeben, die im Vergleich zu den zuvor genannten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen AB1 und AB2 untersucht wurden.Table 1 below shows conventional glass compositions (VB1-VB9) which were investigated in comparison with the abovementioned inventive examples AB1 and AB2.

In Tabelle 1 ist die Zusammensetzung in mol-% angegeben, die Transformationstemperatur Tg, wie Sie beispielsweise in „Schott Guide to Glass, second edition, 1996, Chapman & Hall, Seiten 18–21 definiert ist, die Gesamtauslaugung in Massenprozent (Ma-%) angegeben, der Ausdehnungskoeffizient CTE beziehungsweise α in 10–5 K–1 bei 20°C sowie die Dichte in g/cm3 Die Gesamtauslaugung wird wie im einleitenden Teil beschrieben bestimmt, d. h. die Glaszusammensetzungen wurden zu Glaspulver mit einer Körnung d50 = 10 μm gemahlen, für eine Woche dem Elektrolyten bestehend aus Ethylencarbonat/Dimethylcarbonat im Verhältnis 1:1 mit darin gelöstem 1 molaren LiPF6 als Leitsalz ausgesetzt und nach dieser Zeit der Elektrolyt bestehend aus Ethylcarbonat/Dimethylcarbonat im Verhältnis 1:1 mit darin gelösten 1 molaren LiPF6 als Leitsalz auf Glasbestandteile, die aus dem Glas ausgelaugt wurden, untersucht. In Tabelle 1 bezeichnet n. b. nicht bekannte Eigenschaften.In Table 1, the composition is given in mol%, the transformation temperature Tg, such as in Schott Guide to Glass, second edition, 1996, Chapman & Hall, pages 18-21 the total leaching is given in mass percentage (Ma-%), the expansion coefficient CTE or α in 10 -5 K -1 at 20 ° C and the density in g / cm 3 The total leaching is determined as described in the introductory part, ie Glass compositions were ground to glass powder with a grain size d50 = 10 microns, exposed for one week the electrolyte consisting of ethylene carbonate / dimethyl carbonate in the ratio 1: 1 with dissolved therein 1 molar LiPF 6 as conductive salt and after this time the electrolyte consisting of ethyl carbonate / dimethyl carbonate in Ratio 1: 1 with dissolved 1 molar LiPF 6 as a conductive salt on glass components leached out of the glass, examined. In Table 1, nb denotes unknown properties.

Figure 00130001
Figure 00130001

Die in Tabelle 1 angegebenen Vergleichsbeispiele VB1, VB2 und VB6 zeigen eine zu hohe Transformationstemperaturen Tg und zu niedrige thermische Ausdehnungskoeffizienten CTE. Vergleichsbeispiel VB3 hat zwar einen genügend niedrigen Tg, einen besseren – aber nicht ausreichenden Ausdehnungskoeffizient CTE – aber eine hohe Instabililtät gegenüber dem Batterielekrolyten. Vergleichsbeispiel VB4 besitzt einen günstigen Tg, aber die Beständigkeit und der CTE sind nicht ausreichend. Vergleichsbeispiel VB5 hat eine hervorragende Beständigkeit, der Tg ist zufriedenstellend, aber der Ausdehnungskoeffizient CTE ist nicht ausreichend. The comparative examples VB1, VB2 and VB6 given in Table 1 show excessively high transformation temperatures Tg and too low coefficients of thermal expansion CTE. Although Comparative Example C3 has a sufficiently low Tg, a better - but not sufficient CTE - but a high Instabililtät compared to the battery electrolyte. Comparative Example VB4 has a favorable Tg, but the durability and the CTE are not sufficient. Comparative Example VB5 has excellent durability, the Tg is satisfactory, but the coefficient of expansion CTE is insufficient.

Überraschernder Weise zeigen die Ausführungsbeispiele AB1 und AB2 eine erfindungsgemäß hohe CTE, niedriges Tg und eine hohe chemische Beständigkeit im erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereich gemäß Anspruch 1. Die erfindungsgemäßen Glaszusammensetzungen stellen somit Verschmelzungsgläser für Batteriedurchführungen zur Verfügung, mit einer geringen Prozesstemperatur, einer Verschmelztemperatur, die geringer als der Schmelzpunkt von Aluminium ist, einem hohen Ausdehnungskoeffizient CTE und einer hervorragenden Beständigkeit gegenüber Batterielektrolyten.Surprisingly, the embodiments AB1 and AB2 show a high CTE according to the invention, low Tg and high chemical resistance in the composition range according to claim 1. The glass compositions according to the invention thus provide fusing glasses for battery feedthroughs, with a low process temperature, a melting temperature which is lower than that Melting point of aluminum is a high coefficient of expansion CTE and excellent resistance to battery electrolyte.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5262364 [0003] US 5262364 [0003]
  • US 5965469 [0003] US 5965469 [0003]
  • US 6037539 [0003, 0004, 0004, 0004, 0004] US 6037539 [0003, 0004, 0004, 0004, 0004]
  • US 961672 [0007] US 961672 [0007]
  • US 5952126 [0007] US 5952126 [0007]
  • US 5900183 [0007] US 5900183 [0007]
  • US 5874185 [0007] US 5874185 [0007]
  • US 5849434 [0007] US 5849434 [0007]
  • US 5853914 [0007] US 5853914 [0007]
  • US 5773959 [0007] US 5773959 [0007]
  • DE 10105877 A1 [0009] DE 10105877 A1 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • „Handbook of Batteries, David Linden, Herausgeber, 2. Auflage, McGrawhill, 1995, Kapitel 36 und 39” [0006] "Handbook of Batteries, David Linden, Eds., 2nd Ed., McGrawhill, 1995, Chapters 36 and 39" [0006]
  • R. Görke, K.-J. Leers: Keram. Z. 48 (1996) 300–305, bzw. nach DIN 51730, ISO 540 oder CEN/TS 15404 und 15370-1 [0016] R. Görke, K.-J. Leers: Keram. Z. 48 (1996) 300-305, or according to DIN 51730, ISO 540 or CEN / TS 15404 and 15370-1 [0016]
  • „Schott Guide to Glass, second edition, 1996, Chapman & Hall, Seiten 18–21 [0042] Schott Guide to Glass, second edition, 1996, Chapman & Hall, pages 18-21 [0042]

Claims (10)

Batteriedurchführung, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batterie, bevorzugt einen Lithium-Ionen-Akkumulator mit wenigstens einem Grundkörper, der wenigstens eine Öffnung aufweist, durch die wenigstens ein Leiter, insbesondere ein im Wesentlichen stiftförmiger Leiter in einem Glasmaterial hindurchgeführt wird, wobei der Grundkörper ein niedrig schmelzendes Material, insbesondere ein Leichtmetall, bevorzugt Aluminium, AlSiC, Edelstahl oder Stahl umfasst und das Glasmaterial die nachfolgenden Komponenten in mol-% umfasst: P2O5 38–50 mol-%, insbesondere 39–48 mol-% Al2O3 3–14 mol-%, insbesondere 4–12 mol-% B2O3 4–10 mol-%, insbesondere 5–8 mol-% Na2O 10–30 mol-%, insbesondere 14–29 mol-% K2O 10–20 mol-%, insbesondere 12–19 mol-% PbO 0–10 mol-%, insbesondere 0–9 mol-%
Battery feedthrough, in particular for a lithium-ion battery, preferably a lithium-ion accumulator having at least one base body having at least one opening through which at least one conductor, in particular a substantially pin-shaped conductor is passed in a glass material, wherein the base body a low-melting material, in particular a light metal, preferably aluminum, AlSiC, stainless steel or steel and the glass material comprises the following components in mol%: P 2 O 5 38-50 mol%, in particular 39-48 mol% Al 2 O 3 3-14 mol%, especially 4-12 mol% B 2 O 3 4-10 mol%, especially 5-8 mol% Na 2 O 10-30 mol%, especially 14-29 mol% K 2 O 10-20 mol%, especially 12-19 mol% PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%
Batteriedurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen stiftförmige Leiter insbesondere ein Metall, bevorzugt Kupfer, CuSiC, Aluminium, AlSiC, Edelstahl, Stahl oder NiFe-Legierungen umfasst.Battery feedthrough according to claim 1, characterized in that the substantially pin-shaped conductor comprises in particular a metal, preferably copper, CuSiC, aluminum, AlSiC, stainless steel, steel or NiFe alloys. Batteriedurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasmaterial einen Ausdehnungskoeffizienten α (20°C) im Bereich 15 × 10–6/K bis 25 × 10–6/K aufweist.Battery feedthrough according to one of claims 1 to 2, characterized in that the glass material has an expansion coefficient α (20 ° C) in the range 15 × 10 -6 / K to 25 × 10 -6 / K. Batteriedurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasmaterial Zusatzstoffe, die im Bereich eines Emissionsmaxiums von Infrarotstrahlung liegen, insbesondere Fe, Cr, Co, V umfasst.Battery feedthrough according to one of claims 1 to 3, characterized in that the glass material additives, which are in the range of emission maximum of infrared radiation, in particular Fe, Cr, Co, V comprises. Batteriedurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasmaterial unter Normalatmosphäre mit dem Grundkörper und/oder dem Leiter verschmelzbar ist, insbesondere ein Al-Grundkörper mit einem Leiter aus Al verlötbar ist.Battery feedthrough according to one of claims 1 to 4, characterized in that the glass material can be fused under normal atmosphere with the base body and / or the conductor, in particular an Al base body is soldered to a conductor made of Al. Batteriedurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasmaterial eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber nicht wässrigen Batterieelektrolyten, insbesondere gegenüber Carbonaten, bevorzugt Carbonatmischungen mit einem Leitsalz, bevorzugt umfassend LiPF6 aufweist.Battery feedthrough according to one of claims 1 to 5, characterized in that the glass material has a high chemical resistance to non-aqueous battery electrolyte, in particular to carbonates, preferably carbonate mixtures with a conductive salt, preferably comprising LiPF 6 . Speichereinrichtung, insbesondere Batterie, bevorzugt Lithium-Ionen-Batterie, bevorzugt Lithium-Ionen-Akkumulator mit einer Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.Storage device, in particular battery, preferably lithium-ion battery, preferably lithium-ion accumulator with a lead-through according to one of claims 1 to 6. Speichereinrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung, insbesondere Batterie, einen nicht wässrigen Elektrolyten, insbesondere ein Carbonat, bevorzugt eine Carbonatmischung, die insbesondere bevorzugt Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat umfasst, mit einem Leitsalz, insbesondere in Form von LiPF6 umfasst.Storage device according to claim 7, characterized in that the storage device, in particular battery, a non-aqueous electrolyte, in particular a carbonate, preferably a carbonate mixture, which particularly preferably comprises ethylene carbonate and dimethyl carbonate, with a conductive salt, in particular in the form of LiPF 6 comprises. Verwendung einer Glaszusammensetzung, umfassend die nachfolgenden Komponenten in mol-%: P2O5 38–50 mol-%, insbesondere 39–48 mol-% Al2O3 3–14 mol-%, insbesondere 4–12 mol-% B2O3 4–10 mol-%, insbesondere 5–8 mol-% Na2O 10–30 mol-%, insbesondere 14–29 mol-% K2O 10–20 mol-%, insbesondere 12–19 mol-% PbO 0–10 mol-%,, insbesondere 0–9 mol-%
zur Durchführung eines metallischen Leiters in das Gehäuse einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, bevorzugt eines Lithium-Ionen-Akkumulators, wobei die Batterie einen nicht wässrigen Elektrolyten, bevorzugt ein Carbonat, insbesondere einer Carbonatmischung mit einem Leitsalz, bevorzugt LiPF6, umfasst.
Use of a glass composition comprising the following components in mol%: P 2 O 5 38-50 mol%, in particular 39-48 mol% Al 2 O 3 3-14 mol%, especially 4-12 mol% B 2 O 3 4-10 mol%, especially 5-8 mol% Na 2 O 10-30 mol%, especially 14-29 mol% K 2 O 10-20 mol%, especially 12-19 mol% PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%
for conducting a metallic conductor into the housing of a battery, in particular a lithium-ion battery, preferably a lithium-ion battery, wherein the battery is a non-aqueous electrolyte, preferably a carbonate, in particular a carbonate mixture with a conductive salt, preferably LiPF 6 , includes.
Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Leiter Aluminium oder Kupfer oder NiFe-Legierungen umfasst und/oder der Grundkörper ein Leichtmetall, Edelstahl, Stahl, insbesondere Aluminium oder AlSiC ist. Use according to claim 9, characterized in that the metallic conductor comprises aluminum or copper or NiFe alloys and / or the base body is a light metal, stainless steel, steel, in particular aluminum or AlSiC.
DE102012005220A 2011-04-01 2012-03-15 Battery implementation useful for lithium ion rechargeable battery, preferably lithium ion accumulator, comprises a base body with one opening, through which a conductor, preferably a pin-shaped conductor in a glass material is passed Ceased DE102012005220A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012005220A DE102012005220A1 (en) 2011-04-01 2012-03-15 Battery implementation useful for lithium ion rechargeable battery, preferably lithium ion accumulator, comprises a base body with one opening, through which a conductor, preferably a pin-shaped conductor in a glass material is passed

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011015869.3 2011-04-01
DE102011015869 2011-04-01
DE102012005220A DE102012005220A1 (en) 2011-04-01 2012-03-15 Battery implementation useful for lithium ion rechargeable battery, preferably lithium ion accumulator, comprises a base body with one opening, through which a conductor, preferably a pin-shaped conductor in a glass material is passed

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012005220A1 true DE102012005220A1 (en) 2012-10-04

Family

ID=46845161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012005220A Ceased DE102012005220A1 (en) 2011-04-01 2012-03-15 Battery implementation useful for lithium ion rechargeable battery, preferably lithium ion accumulator, comprises a base body with one opening, through which a conductor, preferably a pin-shaped conductor in a glass material is passed

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012005220A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016074932A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 Schott Ag Feed-through

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US961672A (en) 1910-01-21 1910-06-14 Henry Gregory Barnhurst Method of burning powdered fuel.
US5262364A (en) 1991-09-23 1993-11-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High thermal expansion, sealing glass
US5773959A (en) 1996-01-11 1998-06-30 Lockheed Martin Corporation Lithium polymer battery charger methods and apparatus
US5849434A (en) 1995-07-24 1998-12-15 Sumitomo Chemical Company, Limited Non-aqueous electrolyte lithium secondary battery
US5853914A (en) 1995-09-06 1998-12-29 Canon Kabushiki Kaisha Rechargeable lithium battery having a specific pressure means comprising a polymer gel material
US5874185A (en) 1997-07-24 1999-02-23 Industrial Technology Research Institute Polymer electrolyte material for use in lithium and lithium ion batteries
US5900183A (en) 1996-01-31 1999-05-04 Aea Technology Plc Polymer electrolyte
US5952126A (en) 1996-07-30 1999-09-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Polymer solid electrolyte and lithium secondary cell adopting the same
US5965469A (en) 1998-03-20 1999-10-12 Sandia Corporation High thermal expansion sealing glass for use in radio frequency applications
US6037539A (en) 1998-03-20 2000-03-14 Sandia Corporation Hermetic aluminum radio frequency interconnection and method for making
DE10105877A1 (en) 2000-02-11 2001-08-23 Delphi Tech Inc Compact lithium-ion battery and method of making it

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US961672A (en) 1910-01-21 1910-06-14 Henry Gregory Barnhurst Method of burning powdered fuel.
US5262364A (en) 1991-09-23 1993-11-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High thermal expansion, sealing glass
US5849434A (en) 1995-07-24 1998-12-15 Sumitomo Chemical Company, Limited Non-aqueous electrolyte lithium secondary battery
US5853914A (en) 1995-09-06 1998-12-29 Canon Kabushiki Kaisha Rechargeable lithium battery having a specific pressure means comprising a polymer gel material
US5773959A (en) 1996-01-11 1998-06-30 Lockheed Martin Corporation Lithium polymer battery charger methods and apparatus
US5900183A (en) 1996-01-31 1999-05-04 Aea Technology Plc Polymer electrolyte
US5952126A (en) 1996-07-30 1999-09-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Polymer solid electrolyte and lithium secondary cell adopting the same
US5874185A (en) 1997-07-24 1999-02-23 Industrial Technology Research Institute Polymer electrolyte material for use in lithium and lithium ion batteries
US5965469A (en) 1998-03-20 1999-10-12 Sandia Corporation High thermal expansion sealing glass for use in radio frequency applications
US6037539A (en) 1998-03-20 2000-03-14 Sandia Corporation Hermetic aluminum radio frequency interconnection and method for making
DE10105877A1 (en) 2000-02-11 2001-08-23 Delphi Tech Inc Compact lithium-ion battery and method of making it

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Handbook of Batteries, David Linden, Herausgeber, 2. Auflage, McGrawhill, 1995, Kapitel 36 und 39"
"Schott Guide to Glass, second edition, 1996, Chapman & Hall, Seiten 18-21
R. Görke, K.-J. Leers: Keram. Z. 48 (1996) 300-305, bzw. nach DIN 51730, ISO 540 oder CEN/TS 15404 und 15370-1

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016074932A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 Schott Ag Feed-through
CN107001117A (en) * 2014-11-11 2017-08-01 肖特股份有限公司 Feedthrough component
US10541392B2 (en) 2014-11-11 2020-01-21 Schott Ag Feed-through
CN107001117B (en) * 2014-11-11 2020-09-25 肖特股份有限公司 Feed-through

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2675763B1 (en) Feed-through
DE102013006463B4 (en) execution
EP3218910B1 (en) Feed-through
DE102010030197A1 (en) Lithium-ion cell
WO2012167921A1 (en) Feedthrough
DE112019000374T5 (en) SOLID LITHIUM ION SECONDARY BATTERY
WO2018114392A2 (en) Main part for the leadthrough of a conductor and housing part of a housing, in particular of a battery housing comprising said main part
DE2733948B2 (en) Galvanic cell with alkaline electrolyte
DE102011012430A1 (en) 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
DE3239964A1 (en) High-temperature voltaic cell with a hermetically sealed metal housing and fixed fused electrolyte
WO1994014202A1 (en) Electrochemical alkali-metal cell and a method of manufacturing the cell
DE102011103975A1 (en) Feed-through component for feeding conductors for lithium ion battery used for portable electronic device, has electrode connecting portion which are mechanically connected with head portions through welding process
DE3023859C2 (en)
DE102012005220A1 (en) Battery implementation useful for lithium ion rechargeable battery, preferably lithium ion accumulator, comprises a base body with one opening, through which a conductor, preferably a pin-shaped conductor in a glass material is passed
WO2016087311A2 (en) Electrical storage system comprising a sheet-type discrete element, discrete sheet-type element, method for the production thereof and use thereof
DE102015109994A1 (en) Electrical storage system with disc-shaped discrete element, disk-shaped discrete element, process for its preparation and its use
DE102011103976A1 (en) Feed-through structure used in housing of lithium ion battery cell mounted in e.g. mobile telephone, has annular base portion that is formed in pin-shaped conductor which is passed through opening of housing portion
DE102012003540B4 (en) Bushing for a housing, in particular for storage devices, preferably batteries, accumulators and method for producing a bushing
EP2718997B1 (en) Feedthrough

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0002060000

Ipc: H01M0050172000

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final