DE102012200724A1

DE102012200724A1 - Gehäusedeckel für ein Batteriegehäuse sowie ein Verfahren zur Herstellung des Gehäusedeckels

Info

Publication number: DE102012200724A1
Application number: DE102012200724A
Authority: DE
Inventors: Marc-Jean Derenthal; Alexander Klonczynski; Joachim Fetzer; Ralf Angerbauer; Holger Fink; Andreas Ruehle
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-07-25
Also published as: WO2013107732A1

Abstract

Es wird ein Gehäusedeckel (10) für Batteriezellen beschrieben, wobei der Gehäusedeckel (10) eine metallische Deckplatte (12) umfasst, auf deren Oberseite ein erster Polanschluss (17), der elektrisch leitend mit der Deckplatte (12) verbunden ist, und ein zweiter Polanschluss (18), der elektrisch isoliert zur Deckplatte (12) ist, angeordnet sind. Der erste und/oder zweite Polanschluss (17, 18) ist einstückig mit der Deckplatte (12) verbunden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren, welches zur Herstellung des Gehäusedeckels (10) verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gehäusedeckel für ein Batteriegehäuse, eine Batterie, die den Gehäusedeckel enthält, sowie ein dazugehöriges Herstellungsverfahren für den Gehäusedeckel.
Stand der Technik
Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen (zum Beispiel bei Windkraftanlagen), in Fahrzeugen (zum Beispiel in Hybrid- und Elektrofahrzeugen) als auch im Bereich der Konsumgüter (zum Beispiel Laptops und Mobiltelefone) vermehrt wiederaufladbare Batterien zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden. Ein wichtiger Parameter der Leistungsfähigkeit ist die praktisch spezifische Energiedichte. Sie wird in Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) gemessen und gibt an, wie viel Energie in einem Kilogramm Batterie gespeichert werden können. Es ist daher das Bestreben der Hersteller, das Gewicht zu reduzieren, um diesen Wert zu steigern. Ferner müssen für die Massenproduktion von Batterien taugliche Herstellungsverfahren und Ausgestaltungen der Batterien entwickelt werden.
Die elektrochemischen Elemente gängiger Sekundärbatterien reagieren empfindlich auf äußere Einflüsse, wie Luft oder Feuchtigkeit, und müssen daher so gut wie möglich geschützt werden. Diesen Schutz gewährleistet in der Regel ein Hartschalen-Batteriegehäuse. Es besteht zumeist aus zwei Teilen, dem Gehäuse zur Aufnahme der elektrochemischen Elemente und einem das Gehäuse abdichtenden Gehäusedeckel. Die beiden Bauteile werden beispielsweise durch Schweißung miteinander verbunden. Das Batteriegehäuse basiert in der Regel auf einem metallischen Werkstoff, beispielsweise kann es aus Aluminium bestehen. Der Gehäusedeckel umfasst zumeist eine metallische Deckplatte, auf deren Oberseite sich die beiden Polanschlüsse befinden. Einer der Polanschlüsse ist dabei vom Gehäuse elektrisch isoliert. Derartige Hartschalen-Batteriegehäuse von Lithium-Ionen-Batterien sind beispielsweise US 7,858,227 B2 und US 7,592,096 B2 zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Gehäusedeckel für ein Batteriegehäuse, wobei der Gehäusedeckel eine metallische Deckplatte umfasst, auf deren Oberseite ein erster Polanschluss, der elektrisch leitend mit der Deckplatte verbunden ist, und ein zweiter Polanschluss, der elektrisch isoliert zur Deckplatte ist, angeordnet sind. Der Gehäusedeckel zeichnet sich dadurch aus, dass der erste und/oder zweite Polanschluss einstückig mit der Deckplatte verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich der Herstellungsprozess der Batterie, speziell der Anschluss der Pole, wesentlich vereinfachen lässt, wenn die Pole bereits fester Bestandteil des Gehäusedeckels sind und nicht erst aus einzelnen Bestandteilen zusammengesetzt werden müssen. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest einer der beiden Polanschlüsse, vorzugsweise beide, einstückig mit der metallischen Deckplatte verbunden sind. Mit anderen Worten, Deckplatte und Polanschlüsse sind nicht voneinander lösbar, sondern bilden eine Einheit. Der Polanschluss wird dabei vorzugsweise rein kraftschlüssig und dichtend in einer Aussparung der Deckplatte gehalten. In diesem Fall kann auf den Einsatz weiterer Fügeverfahren, wie zum Beispiel Schweißen oder Kleben, verzichtet werden. Der Polanschluss kann beispielsweise die Form eines Bolzens annehmen, der dichtend in einer kreisrunden Aussparung der Deckplatte sitzt. An der Unterseite der Deckplatte erfolgt der Anschluss des elektrochemischen Elementes der Batterie über die Ableiter.
Der erste Polanschluss kann aus Aluminium und der zweite Polanschluss aus Kupfer geformt sein. Die Deckplatte kann aus Aluminium oder Stahl bestehen.
Die Deckplatte weist vorzugsweise einen den zweiten Polanschluss umlaufenden Bereich auf, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht. Insbesondere besteht der Bereich aus einem Oxid des Metalls, aus dem die Deckplatte geformt ist.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Isolierung integraler Bestandteil der Deckplatte, muss also nicht als separates Element bei der Montage verbaut werden. Auch kann durch diese komprimierte Ausführung jedwede Undichtigkeit im Bereich der Isolierung verhindert werden. Der Bereich kann beispielsweise durch ein anodisches Oxidationsverfahren auf dem Rohling der metallischen Deckplatte erzeugt werden. Bei der Anodisierung wird das Metall der Deckplatte in sein entsprechendes Metalloxid überführt, welches nicht elektrisch leitfähig ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gehäusedeckels mit integriertem Polanschluss nach einer ersten Ausführungsform, und
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gehäusedeckels nach einer zweiten Ausführungsform.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Gehäusedeckels 10, der zum Verschluss eines Gehäuses zur Aufnahme der elektrochemischen Elemente einer Batterie geeignet ist. Der Gehäusedeckel 10 umfasst eine metallische Deckplatte 12, auf deren Oberseite ein erster Polanschluss 17 und ein zweiter Polanschluss 18 angeordnet sind. Der Polanschluss 17 besteht gemäß der dargestellten Ausführungsform aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Aluminium, und ist dementsprechend elektrisch leitend mit der Deckplatte 12 verbunden. Der erste Polanschluss 17 ist hier als quaderförmige Platte ausgebildet, kann jedoch auch andere Formen einnehmen.
Der zweite Polanschluss 18 ist wiederum als quaderförmige Platte ausgebildet und kann beispielsweise aus Kupfer bestehen. Ein umlaufender Bereich 40 dient als Isolation des zweiten Polanschlusses 18 gegenüber der Deckplatte 12. Dieser umlaufende Bereich 40 besteht aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, beispielsweise einem Metalloxid. Der Bereich kann durch anodische Oxidation metallischer Bereiche der Deckplatte 12 erzeugt werden.
Die beiden Polanschlüsse 17 und 18 sind einstückig, das heißt, nicht lösbar mit der Deckplatte 12 verbunden. Die Herstellung kann beispielsweise derart erfolgen, dass das Material für die beiden Polanschlüsse 17, 18 durch Fließpressen in eine quaderförmige Form eingetragen wird, wobei – hier nicht dargestellt – sich das Material durch eine entsprechende Aussparung der Deckplatte 12 bis auf die Unterseite der Deckplatte 12 erstreckt. Mit anderen Worten, die beiden Polanschlüsse 17, 18 ragen durch entsprechende Aussparungen der Deckplatte 12 bis auf die Unterseite, so dass von der Unterseite aus ein entsprechender Kontakt zu den elektrochemischen Elementen der Batterie hergestellt werden kann.
Der 2 ist eine weitere Ausführungsform des ersten Polanschlusses 17 zu entnehmen. Der Polanschluss 17 weist hier einen zentral angeordneten metallischen Bolzen 32 auf, der von einem quaderförmigen Element 34 auf der Oberseite der Deckplatte 12 umgriffen wird. Wie in der Schnittdarstellung entlang der Linie A-A zu erkennen, durchragt der Bolzen 32 die Deckplatte 12, ist also dichtend in einer entsprechenden Aussparung der Deckplatte 12 fixiert.
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

US 7858227 B2 [0003]
US 7592096 B2 [0003]

Claims

Gehäusedeckel (10) für ein Batteriegehäuse, wobei der Gehäusedeckel (10) eine metallische Deckplatte (12) umfasst, auf deren Oberseite ein erster Polanschluss (17), der elektrisch leitend mit der Deckplatte (12) verbunden ist, und ein zweiter Polanschluss (18), der elektrisch isoliert zur Deckplatte (12) ist, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Polanschluss (17, 18) einstückig mit der Deckplatte (12) verbunden ist.
Gehäusedeckel (10) nach Anspruch 1, bei dem die Deckplatte (12) einen den zweiten Polanschluss (18) umlaufenden Bereich (40) aufweist, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
Gehäusedeckel (10) nach Anspruch 2, bei dem der Bereich (40) aus einem Oxid des Metalls besteht, aus dem die Deckplatte (12) geformt ist.
Gehäusedeckel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Polanschluss (17) aus Aluminium ist.
Gehäusedeckel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Polanschluss (18) aus Kupfer ist.
Gehäusedeckel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Deckplatte (12) aus Aluminium oder Stahl besteht.
Batterie mit einem Gehäusedeckel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Batterie nach Anspruch 7, bei der die Batterie eine Lithium-Ionen-Sekundärzelle enthält.