DE102013203036A1 - Battery cell i.e. lithium ion battery cell, for motor car, has outlet connected with gutter-shaped recess and extended to outer side of gutter-shaped recess over edge area of lid, where recess is extended along portion of edge area of lid - Google Patents
Battery cell i.e. lithium ion battery cell, for motor car, has outlet connected with gutter-shaped recess and extended to outer side of gutter-shaped recess over edge area of lid, where recess is extended along portion of edge area of lid Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle sowie eine Batterie und ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Batteriezelle, wobei die Batteriezelle mindestens ein galvanisches Element, ein Zellgehäuse, eine Deckelbaugruppe und zwei elektrische Anschlussterminals aufweist.The present invention relates to a battery cell and a battery and a motor vehicle with the battery cell according to the invention, wherein the battery cell has at least one galvanic element, a cell housing, a cover assembly and two electrical connection terminals.
Stand der TechnikState of the art
Es ist bekannt, dass Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicher zum Fahrzeugantrieb geeignete Maßnahmen erfordern, um eine hohe Sicherheit zu gewährleisten.It is known that lithium-ion batteries as energy storage for vehicle drive require appropriate measures to ensure a high level of security.
Bei Hybrid-, Plug-ln-Hybrid- und Elektrofahrzeugen kommen Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz, um die nötige Energie für das Betreiben des Elektromotors, welcher den Antrieb unterstützt bzw. als Antrieb dient, zu speichern. In hybrid, plug-in hybrid and electric vehicles, lithium-ion batteries are used to store the energy needed to power the electric motor that powers the drive.
Lithium-Ionen-Batteriezellen zeichnen sich unter anderem aus durch eine hohe Energiedichte und eine äußerst geringe Selbstentladung. Among other things, lithium-ion battery cells are characterized by a high energy density and extremely low self-discharge.
Lithium-Ionen-Batteriezellen besitzen mindestens eine positive und eine negative Elektrode (Kathode und Anode), welche Lithium-Ionen (Li+) reversibel einlagern (lnterkalation) und wieder auslagern (Deinterkalation) können.Lithium-ion battery cells have at least one positive and one negative electrode (cathode and anode), which lithium ions (Li +) reversibly store (intercalation) and again outsource (deintercalation).
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird eine Batteriezelle zur Verfügung gestellt, die mindestens ein galvanisches Element sowie ein Zellgehäuse, in dem das galvanische Element angeordnet ist, aufweist. Weiterhin weist die Batteriezelle eine Deckelbaugruppe, welche eine Öffnung des Zellgehäuses abdeckt, sowie einen Deckel, der in der Deckelbaugruppe enthalten ist, auf. Ebenso weist die Batteriezelle zwei elektrische Anschlussterminals, die in der Deckelbaugruppe enthalten sind, auf. Dabei weist der Deckel in einem Randbereich des Deckels mindestens eine rinnenförmige Vertiefung auf, welche im Wesentlichen entlang eines derartigen Abschnitts des Randbereichs des Deckels verläuft, welcher einer Längsseite des Zellgehäuses zugewandt ist. Ebenso weist der Deckel in einem Randbereich des Deckels mindestens einen Auslauf auf, der mit der rinnenförmigen Vertiefung verbunden und ausgebildet ist, einen Verlauf der rinnenförmigen Vertiefung über den Randbereich des Deckels nach außerhalb hinaus zu verlängern.According to the invention, a battery cell is provided which has at least one galvanic element and a cell housing in which the galvanic element is arranged. Furthermore, the battery cell has a cover assembly which covers an opening of the cell housing, and a lid which is contained in the cover assembly on. Likewise, the battery cell has two electrical connection terminals contained in the lid assembly. In this case, the cover has, in an edge region of the cover, at least one groove-shaped depression which runs essentially along such a section of the edge region of the cover, which faces a longitudinal side of the cell housing. Likewise, the cover in an edge region of the lid has at least one outlet, which is connected to the channel-shaped recess and is formed to extend a course of the channel-shaped depression beyond the edge region of the lid to the outside.
Von Vorteil hierbei ist, dass insbesondere im Falle einer Betauung eine Kriechstrecke für elektrische Ströme verlängert wird und durch den Auslauf ein Ablaufen des Kondensats/Kondenswassers/Tauwassers, im Folgenden als Flüssigkeit bezeichnet, ermöglicht wird. Dadurch sinkt eine parasitäre Entladung der Batteriezelle und ebenso wird eine Korrosion von elektrischen Anschlussterminals reduziert.The advantage here is that in particular in the case of condensation a creepage distance for electrical currents is extended and the outlet drainage of the condensate / condensate / condensation water, hereinafter referred to as liquid, is made possible. This reduces parasitic discharge of the battery cell and also reduces corrosion of electrical connection terminals.
Vorzugsweise weist die Deckelbaugruppe eine Berstöffnung auf, wobei eine Anordnung der rinnenförmigen Vertiefung und der Berstöffnung derart ausgebildet ist, dass ein gegebenenfalls entweichender Elektrolyt und/oder ein Kondensat mittels der rinnenförmigen Vertiefung zum Rand des Deckels fließen kann und von dort aus mittels des Auslaufs an einer kleinen Seitenwand des Gehäuses ablaufen kann.Preferably, the cover assembly has a bursting opening, wherein an arrangement of the channel-shaped recess and the bursting opening is designed such that an optionally escaping electrolyte and / or a condensate can flow by means of the channel-shaped depression to the edge of the lid and from there by means of the outlet on a small side wall of the housing can drain.
Als resultierender Vorteil ergibt sich, dass weder ein entgaster Elektrolyt noch das Kondenswasser in die Berstöffnung läuft. Statt dessen läuft die Flüssigkeit zum Rand der Batteriezelle und durch den Auslauf über den Rand des Deckels hinweg und hinab an einer Seitenwand oder an mehreren Seitenwänden der Batteriezelle, vorzugsweise an jener Seitenwand, welche nicht direkt mit einer weiteren Batteriezelle benachbart ist.The resulting advantage is that neither a degassed electrolyte nor the condensation water runs in the bursting opening. Instead, the liquid passes to the edge of the battery cell and through the spout over the edge of the lid and down on one or more sidewalls of the battery cell, preferably on that sidewall which is not directly adjacent to another battery cell.
Bei einem bevorzugten prismatischen Hardcase-Zellgehäuse aus Metallblech befindet sich der Auslauf oberhalb einer kleinen Seitenwand, da die großen Seitenwände in Richtung des Batteriezellen-Stapels gerichtet sind und somit keinen Platz zum Ablaufen der Flüssigkeit bieten.In a preferred sheet metal prismatic hardcase cell housing, the spout is above a small sidewall because the large sidewalls are directed toward the battery cell stack, thus leaving no room for drainage of the fluid.
Die rinnenförmige Vertiefung weist eine Tiefe von bevorzugt zwischen 0,1 mm und 3,5 mm, bevorzugter zwischen 0,5 mm und 2,7 mm, und noch bevorzugter zwischen 1,2 mm und 1,8 mm auf.The trough-shaped depression has a depth of preferably between 0.1 mm and 3.5 mm, more preferably between 0.5 mm and 2.7 mm, and even more preferably between 1.2 mm and 1.8 mm.
Diese Dimensionierung erweist sich als günstig, um einerseits die funktionalen Elemente der Deckelbaugruppe nur minimal oder gar nicht räumlich einschränken zu müssen und andererseits, um ein Fließen der Flüssigkeit entlang der rinnenförmigen Vertiefung trotz einer vorhandenen Oberflächenspannung der Flüssigkeit zu gewährleisten.This dimensioning proves to be favorable in order on the one hand to restrict the functional elements of the cover assembly only minimally or not at all spatially and on the other hand to ensure a flow of liquid along the channel-shaped recess despite an existing surface tension of the liquid.
Bevorzugterweise weist die mindestens eine rinnenförmige Vertiefung mehrere Ausläufe auf, vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende Ausläufe.Preferably, the at least one channel-shaped depression has a plurality of outlets, preferably two opposing outlets.
Vorteilhaft dabei ist, dass während einer Schräglage der Batteriezelle ein Ablaufen der Flüssigkeit an mindestens einem Auslauf sichergestellt ist. The advantage here is that during an inclined position of the battery cell, a drainage of the liquid is ensured at least one outlet.
Vorzugsweise kann die mindestens eine rinnenförmige Vertiefung ein Gefälle aufweisen, welches ausgebildet ist, Flüssigkeit aus der mindestens einen rinnenförmigen Vertiefung über den mindestens einen Auslauf vom Deckel ablaufen zu lassen.Preferably, the at least one groove-shaped depression may have a gradient, which is designed to drain liquid from the at least one groove-shaped depression over the at least one outlet from the lid.
Vorteilhafterweise sammelt sich in der rinnenförmigen Vertiefung die Flüssigkeit und läuft seitlich durch den Auslauf ab.Advantageously, the liquid collects in the groove-shaped depression and runs laterally through the outlet.
Es ist bevorzugt, dass die mindestens eine rinnenförmige Vertiefung den Deckel komplett umläuft.It is preferred that the at least one groove-shaped depression completely surrounds the lid.
Die sich sammelnde Flüssigkeit wird vorzugsweise durch einen Auslauf, also eine Ausbuchtung an der schmalen Batteriezellenseite, abgeführt, bevorzugt an jenem Anschlussterminal, welches ein gleiches elektrisches Potenzial wie das Zellgehäuse aufweist. The collecting liquid is preferably discharged through an outlet, that is to say a bulge on the narrow battery cell side, preferably at that connection terminal which has the same electrical potential as the cell housing.
Bei einem neutralen Zellgehäuse wird die sich sammelnde Flüssigkeit vorzugsweise durch einen Auslauf, also eine Ausbuchtung an einer derartigen schmalen Batteriezellen-Seite abgeführt, in deren Bereich ein elektrisches Anschlussterminal mit einer geringsten elektrischen Potenzialdifferenz angeordnet ist.In a neutral cell housing, the collecting liquid is preferably discharged through an outlet, so a bulge on such a narrow battery cell side, in the region of an electrical connection terminal is arranged with a lowest electrical potential difference.
Die Erfindung bringt als Vorteil hervor, dass das Kondensat besser kanalisiert und abgeführt werden kann, was einen Zugewinn an Sicherheit bedeutet.The invention provides an advantage that the condensate can be better channeled and discharged, which means an increase in security.
Vorzugsweise weist die mindestens eine rinnenförmige Vertiefung einen U-förmigen Verlauf auf.Preferably, the at least one groove-shaped depression has a U-shaped course.
Ein daraus resultierender Vorteil ist, dass in einem Bereich, wo das „U“ oben geöffnet ist, ein erstes elektrisches Anschlussterminal positioniert sein kann, dessen elektrisches Potenzial sich stärker von einem elektrischen Potenzial des Zellgehäuses unterscheidet als ein elektrisches Potenzial eines zweiten elektrischen Anschlussterminals. Vorteilhafterweise wird durch die erfindungsgemäß verlängerte Strecke eines Kriechstroms die Gefahr einer Korrosion der Anschlussterminals und/oder des Zellgehäuses verringert.A resulting advantage is that in a region where the "U" is open at the top, a first electrical connection terminal may be positioned whose electrical potential is more different from an electrical potential of the cell housing than an electrical potential of a second electrical connection terminal. Advantageously, the risk of corrosion of the connection terminals and / or the cell housing is reduced by the inventively extended stretch of leakage current.
Als zusätzliche Variante kann der Deckel zwei rinnenförmige Vertiefungen aufweisen, die jeweils in jenem Randbereich des Deckels verlaufen, welcher jeweils einer Längsseite des Zellgehäuses zugewandt ist.As an additional variant, the cover may have two groove-shaped depressions, each extending in that edge region of the lid, which faces in each case one longitudinal side of the cell housing.
Vorteilhaft dabei ist eine galvanische Trennung der Flüssigkeiten infolge der nicht flüssigkeitsführend miteinander verbundenen zwei einander gegenüberliegenden rinnenförmigen Vertiefungen, wodurch die Gefahr einer Korrosion verringert wird.The advantage here is a galvanic separation of the liquids due to the non-liquid-conducting interconnected two opposing groove-shaped depressions, whereby the risk of corrosion is reduced.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Batterie mit einer erfindungsgemäßen Batteriezelle gemäß den vorgenannten Merkmalen.The present invention also includes a battery with a battery cell according to the invention according to the aforementioned features.
Vorzugsweise ist die Batterie eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie. Als resultierender Vorteil hierbei ergibt sich eine verbesserte Sicherheit für derartige Batterien.Preferably, the battery is a rechargeable lithium-ion battery. As a result, this results in improved safety for such batteries.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit der Batterie gemäß den vorgenannten Merkmalen offenbart. Dabei wirkt die Batterie mit einem regulären elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs funktional zusammen. Der Vorteil eines Kraftfahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Batterie ist eine Verbesserung der Sicherheit bei einer vergleichsweise preisgünstigen Herstellung.According to a further aspect of the invention, a motor vehicle with the battery according to the aforementioned features is disclosed. In this case, the battery interacts functionally with a regular electric drive of the motor vehicle. The advantage of a motor vehicle with the battery according to the invention is an improvement in safety with a comparatively inexpensive production.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Für ein Element, welches in Funktion und Aufbau einem Element aus einer davor genannten Figur entspricht, wird dasselbe Bezugszeichen verwendet.For an element which corresponds in function and structure to an element from a previously mentioned figure, the same reference numeral is used.
Dabei ist die rinnenförmige Vertiefung
Die Deckelbaugruppe
Eine Kante der kleineren Seite, wobei die kleinere Seite zum Deckel
Dabei weist die rinnenförmige Vertiefung
Die rinnenförmige Vertiefung
Eine Kante der kleineren Seite, wobei auch die kleinere Seite zum Deckel
Im Bereich eines geometrischen Mittelpunkts einer horizontalen Ebene des Deckels
Zwei rinnenförmige Vertiefungen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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