DE102013213776A1 - Method for producing a connection of a degassing device to at least one battery cell and battery system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Anbindung einer Entgasungseinrichtung (6) an wenigstens eine Batteriezelle (1), wobei: – das Zellgehäuse (2) der wenigstens einen Batteriezelle (1) derart ausgebildet wird, dass das Zellgehäuse (2) einen ein Sicherheitsventil (3) der Batteriezelle umgebenden Anschlussstutzen (4) aufweist; – die Entgasungseinrichtung (6) derart ausgebildet wird, dass die Entgasungseinrichtung (6) jeweils korrespondierend zu dem Anschlussstutzen (4) der wenigstens einen Batteriezelle (1) eine Öffnung (8) aufweist; – die Entgasungseinrichtung (6) derart angeordnet wird, dass der Anschlussstutzen (4) der wenigstens einen Batteriezelle (1) jeweils durch die korrespondierend ausgebildete Öffnung (8) der Entgasungseinrichtung (6) ragt; und dass – das freie Ende (5) des Anschlussstutzens (4) der wenigstens einen Batteriezelle (1) und/oder der die Öffnung (8) einfassende Rand (9) derart umgeformt wird, dass das umgeformte freie Ende (5’) und der die Öffnung (8) einfassende Rand (9) einander hintergreifen. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem mit einer erfindungsgemäßen Anbindung einer Entgasungseinrichtung (6) an wenigstens eine Batteriezelle (1).The present invention relates to a method for producing a connection of a degassing device (6) to at least one battery cell (1), wherein: - the cell housing (2) of the at least one battery cell (1) is formed such that the cell housing (2) has a Safety valve (3) of the battery cell surrounding connecting piece (4); - The degassing device (6) is formed such that the degassing device (6) corresponding to the connecting piece (4) of the at least one battery cell (1) has an opening (8); - The degassing device (6) is arranged such that the connecting piece (4) of the at least one battery cell (1) in each case through the correspondingly formed opening (8) of the degassing device (6) protrudes; and that - the free end (5) of the connecting piece (4) of the at least one battery cell (1) and / or the opening (8) bordering edge (9) is formed such that the deformed free end (5 ') and the the opening (8) bordering edge (9) engage behind each other. Furthermore, the invention relates to a battery system with a connection according to the invention of a degassing device (6) to at least one battery cell (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Anbindung einer Entgasungseinrichtung an wenigstens eine Batteriezelle, wobei die wenigstens eine Batteriezelle von einem Zellgehäuse umgeben ist und ein Sicherheitsventil zum Schutz der Batteriezelle vor schädigendem Überdruck aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Anbindung einer Entgasungseinrichtung an eine Mehrzahl von Batteriezellen.The invention relates to a method for producing a connection of a degassing device to at least one battery cell, wherein the at least one battery cell is surrounded by a cell housing and has a safety valve to protect the battery cell from damaging overpressure. In particular, the invention relates to a method for producing a connection of a degassing device to a plurality of battery cells.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Batteriesystem mit wenigstens einer Batteriezelle und einer an die wenigstens eine Batteriezelle angebundenen Entgasungseinrichtung, wobei die wenigstens eine Batteriezelle von einem Zellgehäuse umgeben ist und ein Sicherheitsventil aufweist.Furthermore, the invention relates to a battery system having at least one battery cell and a degassing device connected to the at least one battery cell, wherein the at least one battery cell is surrounded by a cell housing and has a safety valve.
Stand der TechnikState of the art
Batteriezellen, wie insbesondere nachladbare Lithium-Ionen-Zellen, sind als Energiespeicher von großer Bedeutung, beispielsweise um elektrische Energie für den Betrieb von Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen bereitzustellen. Die Batteriezellen sind dabei in der Regel zu Batteriemodulen elektrisch verschaltet und Bestandteil von Batteriesystemen. Battery cells, in particular rechargeable lithium-ion cells, are of great importance as energy stores, for example in order to provide electrical energy for the operation of hybrid, plug-in hybrid or electric vehicles. The battery cells are usually electrically connected to battery modules and part of battery systems.
Insbesondere aufgrund von Störungen, wie einem Überladen der Batteriezellen, einem Tiefenentladen der Batteriezellen, einem Kurzschluss der Batteriezellen oder hohen Umgebungstemperaturen, kann es zu einer derart starken Erwärmung der betroffenen Batteriezelle kommen, dass der Elektrolyt dieserIn particular due to disturbances, such as overcharging of the battery cells, a deep discharge of the battery cells, a short circuit of the battery cells or high ambient temperatures, it can come to such a strong heating of the affected battery cell that the electrolyte of this
Batteriezelle in einen gasförmigen Zustand übergeht, wodurch sich innerhalb kurzer Zeit der Druck innerhalb der Batteriezelle stark erhöht. Um ein Platzen der betroffenen Batteriezelle zu verhindern, ist es bekannt, Batteriezellen mit einem Sicherheitsventil auszustatten, welches bei einem vorbestimmten Zellinnendruck öffnet und ein Entweichen des verdampften Elektrolyten sowie gegebenenfalls weiterer gebildeter Zersetzungsprodukte ermöglicht. Ein solches Sicherheitsventil kann insbesondere als eine in eine Ventilöffnung eingesetzte Berstscheibe ausgebildet sein, welche bei einem definierten Berstdruck zerbirst und somit die Ventilöffnung freigibt. Eine Lithium-Ionen-Zelle mit einem solchen Sicherheitsventil ist beispielsweise aus der Druckschrift
Öffnet das Sicherheitsventil einer Batteriezelle infolge eines solchen Druckanstiegs, so tritt der verdampfte Elektrolyt gegebenenfalls zusammen mit weiteren Zersetzungsprodukten als Aerosol mit hoher Geschwindigkeit druckstoßartig aus der betroffenen Batteriezelle aus. Das austretende Aerosol kann dabei insbesondere Bestandteile wie Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2), Fluorwasserstoff (HF) und/oder weitere Bestandteile umfassen, die mit einem Druck von bis zu 10 bar und einer Temperatur von unter Umständen mehr als 500°C aus dem Sicherheitsventil entweichen. Hierbei kann eine Aerosolmenge von beispielsweise 200 Litern freigesetzt werden. Damit sich ein von einer Batteriezelle freigesetztes Aerosol nicht unkontrolliert ausbreitet, und bei Einsatz von Batteriezellen in einem Fahrzeug ein von einer Batteriezelle freigesetztes Aerosol insbesondere nicht in den Fahrgastraum gelangt, ist es bekannt, das freigesetzte Aerosol mittels eines Entgasungssystems kontrolliert abzuleiten. In der Druckschrift
Problematisch ist dabei die Anbindung einer solchen Entgasungseinrichtung an die Batteriezellen eines Batteriesystems. Einerseits können sich die Zellgehäuse der Batteriezellen im Laufe der Zeit aufgrund von in den Batteriezellen ablaufenden chemischen Prozessen verformen, wodurch die Anbindung mechanisch belastet wird und eine Dichtigkeit der Anbindung schwer sicherzustellen ist. Zudem wird die Anbindung der Entgasungseinrichtung an die Batteriezellen aufgrund der hohen Temperatur eines von einer Batteriezelle bei einer Entgasung freigesetzten Gases beziehungsweise Aerosols und des bei einer Entgasung auftretenden Druckstoßes mechanisch stark beansprucht. Daher müssen bislang für eine dauerhaft dichte Anbindung einer Entgasungseinrichtung an wenigstens eine Batteriezelle hohe Kontaktkräfte aufgebracht und aufwendige Dichtungen vorgesehen werden.The problem is the connection of such a degassing to the battery cells of a battery system. On the one hand, the cell housing of the battery cells can deform over time due to running in the battery cells chemical processes, whereby the connection is mechanically stressed and tightness of the connection is difficult to ensure. In addition, the connection of the degassing device to the battery cells is mechanically stressed due to the high temperature of a released from a battery cell in a degassing gas or aerosol and occurring during degassing pressure surge. Therefore, so far for a permanently tight connection of a degassing to at least one battery cell high contact forces applied and expensive seals are provided.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Anbindung einer Entgasungseinrichtung an wenigstens eine Batteriezelle zu verbessern, insbesondere dahingehend, dass die Anbindung vereinfacht wird und vorteilhafterweise dennoch eine äußerst dichte Anbindung bereitgestellt ist.Against this background, it is an object of the present invention to improve the connection of a degassing device to at least one battery cell, in particular to the effect that the connection is simplified and advantageously nevertheless an extremely tight connection is provided.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung einer Anbindung einer Entgasungseinrichtung an wenigstens eine Batteriezelle, wobei die wenigstens eine Batteriezelle von einem Zellgehäuse umgeben ist und ein Sicherheitsventil zum Schutz der Batteriezelle vor schädigendem Überdruck aufweist, vorgeschlagen. Dabei wird in einem Verfahrensschritt das Zellgehäuse der wenigstens einen Batteriezelle derart ausgebildet, dass das Zellgehäuse einen das Sicherheitsventil umgebenden hülsenartigen Anschlussstutzen mit einem freien Ende aufweist. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Entgasungseinrichtung derart ausgebildet, dass die Entgasungseinrichtung jeweils korrespondierend zu dem Anschlussstutzen der wenigstens einen Batteriezelle eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung von einem Rand eingefasst ist. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Entgasungseinrichtung derart angeordnet, dass der Anschlussstutzen der wenigstens einen Batteriezelle jeweils durch die korrespondierend ausgebildete Öffnung der Entgasungseinrichtung ragt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das freie Ende des Anschlussstutzens der wenigstens einen Batteriezelle und/oder der die Öffnung einfassende Rand derart umgeformt, dass das umgeformte freie Ende und der die Öffnung einfassende Rand einander hintergreifen. Vorzugsweise wird das freie Ende des Anschlussstutzens und/oder der die Öffnung einfassende Rand derart umgeformt, dass das freie Ende parallel zu dem Rand der Öffnung, durch die der Anschlussstutzen ragt, ausgerichtet ist. Insbesondere ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass der freie Rand des Anschlussstutzens nach außen umgeformt wird.To achieve the object, a method for producing a connection of a degassing device to at least one battery cell, wherein the at least one battery cell is surrounded by a cell housing and a safety valve to protect the battery cell from damaging overpressure proposed. In this case, the cell housing of the at least one battery cell is formed in a method step such that the cell housing has a sleeve-like connecting piece surrounding the safety valve with a free end. In a further method step, the Degassing device designed such that the degassing respectively corresponding to the connecting piece of the at least one battery cell has an opening, wherein the opening is bordered by an edge. In a further method step, the degassing device is arranged such that the connection piece of the at least one battery cell projects in each case through the correspondingly formed opening of the degassing device. In a further method step, the free end of the connection piece of the at least one battery cell and / or the edge enclosing the opening is reshaped such that the deformed free end and the edge enclosing the opening engage behind one another. Preferably, the free end of the connecting piece and / or the edge enclosing the opening is formed such that the free end is aligned parallel to the edge of the opening through which the connecting piece protrudes. In particular, it is provided according to an advantageous embodiment that the free edge of the connecting piece is formed to the outside.
Durch das Umformen des freien Endes des Anschlussstutzens ist ein Lösen der Entgasungseinrichtung von dem Anschlussstutzen der wenigstens einen Batteriezelle vorteilhafterweise verhindert. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Entgasungseinrichtung an eine Mehrzahl von Batteriezellen angebunden wird, wobei jede der Batteriezellen einen um das jeweilige Sicherheitsventil der Batteriezelle angeordneten Anschlussstutzen aufweist. Die Entgasungseinrichtung wird vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass diese so viele Öffnungen wie Anschlussstutzen aufweist. Insbesondere wird die Entgasungseinrichtung derart ausgebildet, dass bei einer üblichen Anordnung von Batteriezellen, insbesondere einer Verschaltung von mehreren Batteriezellen zu einem Batteriemodul, die Entgasungseinrichtung derart an den Batteriezellen angeordnet werden kann, dass ein Anschlussstutzen einer Batteriezelle jeweils durch eine korrespondierend ausgebildete Öffnung der Entgasungseinrichtung ragt. Vorteilhafterweise ist die Entgasungseinrichtung derart ausgebildet, dass diese einen im Wesentlichen geschlossenen Raum zur Aufnahme von von einer oder mehreren Batteriezellen freigesetztem Gas beziehungsweise Aerosol aufweist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Entgasungseinrichtung mehrteilig ausgebildet ist, wobei die Entgasungseinrichtung vorzugsweise einen ersten halbschalenartig ausgebildeten Teil und einen zweiten halbschalenartig ausgebildeten Teil, die aneinander anordbar sind, umfasst. Als Batteriezellen sind insbesondere nachladbare Lithium-Ionen-Zellen vorgesehen, vorzugsweise prismatisch ausgebildete Lithium-Ionen-Zellen.By reshaping the free end of the connecting piece, a release of the degassing device from the connecting piece of the at least one battery cell is advantageously prevented. In particular, it is provided that a degassing device is connected to a plurality of battery cells, each of the battery cells having a arranged around the respective safety valve of the battery cell connecting piece. The degassing device is advantageously designed such that it has as many openings as connecting pieces. In particular, the degassing device is designed such that in a conventional arrangement of battery cells, in particular an interconnection of a plurality of battery cells to a battery module, the degassing can be arranged on the battery cells such that a connection piece of a battery cell protrudes through a correspondingly formed opening of the degassing. Advantageously, the degassing device is designed such that it has a substantially closed space for receiving released from one or more battery cells gas or aerosol. In particular, it is provided that the degassing device is designed in several parts, wherein the degassing preferably comprises a first half-shell-like part and a second half-shell-like part, which are arranged to one another, comprises. Rechargeable lithium-ion cells, in particular prismatic lithium-ion cells, are provided as battery cells.
Die Anbindung einer Entgasungseinrichtung an wenigstens eine Batteriezelle gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, kann insbesondere derart erfolgen, dass die Entgasungseinrichtung in Ausrichtung des Anschlussstutzens der wenigstens einen Batteriezelle bewegbar ist. Diese Bewegbarkeit ist dabei einerseits durch das Zellgehäuse der wenigstens einen Batteriezelle und andererseits durch das umgeformte freie Ende des Anschlussstutzens der wenigstens einen Batteriezelle eingeschränkt. Da insbesondere vorgesehen ist, dass die Entgasungseinrichtung auf der wenigstens einen Batteriezelle angeordnet ist, wird die Entgasungseinrichtung bei Normalbetrieb der wenigstens einen Batteriezelle, das heißt, wenn keine Entgasung der wenigstens einen Batteriezelle erfolgt, vorteilhafterweise auf dem Zellgehäuse der wenigstens einen Batteriezelle beziehungsweise einer gesondert vorgesehenen Auflage, aufliegen. Eine vollkommen dichte Verbindung zwischen dem Anschlussstutzen der wenigstens einen Batteriezelle und der Öffnung der Entgasungseinrichtung, durch welche der Anschlussstutzen ragt, ist dabei bei Normalbetrieb nicht unbedingt erforderlich. The connection of a degassing device to at least one battery cell according to the method of the invention can in particular be such that the degassing device is movable in alignment of the connection piece of the at least one battery cell. This mobility is limited on the one hand by the cell housing of the at least one battery cell and on the other hand by the deformed free end of the connecting piece of the at least one battery cell. Since it is provided in particular that the degassing device is arranged on the at least one battery cell, the degassing device is in normal operation of at least one battery cell, that is, if no degassing of the at least one battery cell, advantageously on the cell housing of the at least one battery cell or provided separately Edition, rest. A completely tight connection between the connection piece of the at least one battery cell and the opening of the degassing device, through which the connecting piece projects, is not absolutely necessary in normal operation.
Vielmehr liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Anbindung einer Entgasungseinrichtung an wenigstens eine Batteriezelle üblicherweise nur im Fall einer Entgasung einer oder mehrerer Batteriezellen dicht sein muss. Das heißt, dass die Anbindung der Entgasungseinrichtung an die wenigstens eine Batteriezelle vor einem Entgasungsereignis und/oder nach dem Ende eines Entgasungsereignisses nicht beziehungsweise nicht mehr gasdicht ausgebildet sein muss. Entscheidend ist, dass die Anbindung der Entgasungseinrichtung an die wenigstens eine Batteriezelle bei und insbesondere während einer Entgasung der wenigstens einen Batteriezelle dicht ist. Rather, the invention is based on the finding that the connection of a degassing device to at least one battery cell usually has to be sealed only in the case of degassing one or more battery cells. This means that the connection of the degassing device to the at least one battery cell before a degassing event and / or after the end of a degassing event does not have to be gas-tight. It is crucial that the connection of the degassing device to the at least one battery cell is sealed during and in particular during degassing of the at least one battery cell.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher der Gedanke zugrunde, den mit einem Entgasungsereignis verbundenen hohen Druck des mit hoher Geschwindigkeit aus dem geöffneten Sicherheitsventil einer Batteriezelle druckstoßartig entweichenden Gases beziehungsweise Aerosols zur Herstellung der Dichtigkeit der Anbindung der Entgasungseinrichtung an die wenigstens eine Batteriezelle zu nutzen. So ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass im Fall einer Entgasung einer oder mehrerer Batteriezellen die Entgasungseinrichtung durch das mit hoher Geschwindigkeit druckstoßartig entweichende Gas beziehungsweise Aerosol entlang der Anschlussstutzen der Batteriezellen bewegt wird, bei einer bevorzugten Anordnung der Entgasungseinrichtung am oberen Ende der wenigstens einen Batteriezelle nach oben bewegt wird. Die Entgasungseinrichtung wird dann vorteilhafterweise durch die umgeformten freien Ende der Anschlussstutzen und/oder die die Öffnungen der Entgasungseinrichtung einfassenden, umgeformten Ränder in der Bewegung gestoppt. Durch den dabei hergestellten Schluss zwischen den umgeformten freien Enden der Anschlussstutzen und der Entgasungseinrichtung beziehungsweise dem Schluss zwischen den umgeformten freien Enden der Anschlussstutzen und den die Öffnungen der Entgasungseinrichtung einfassenden Rändern ist die Entgasungseinrichtung vorteilhafterweise gasdicht an den Batteriezellen angebunden. The present invention is therefore based on the idea of using the associated with a degassing high pressure of high pressure from the open safety valve of a battery cell escaping pressure gas or aerosol for producing the tightness of the connection of the degassing to the at least one battery cell. Thus, it is advantageously provided that, in the case of degassing of one or more battery cells, the degassing device is moved along the connecting piece of the battery cells by the gas or aerosol escaping at high speed, moving upwards at the upper end of the at least one battery cell in a preferred arrangement of the degassing device becomes. The degassing device is then advantageously stopped by the deformed free end of the connecting pieces and / or the deformed edges enclosing the openings of the degassing device in the movement. Through the case produced between the closed free ends of the The connecting piece and the degassing device or the end between the deformed free ends of the connecting piece and the edges enclosing the openings of the degassing device, the degassing device is advantageously connected in a gas-tight manner to the battery cells.
Da es in der Regel mit Beginn einer Entgasung einer oder mehrerer Batteriezellen zu einem mit Überschallgeschwindigkeit auftretenden Druckstoß kommt und der Entgasungsdruck auch nach erfolgter Entgasung mehrere Minuten größer als zwei bar ist, verbleibt die Entgasungseinrichtung zumindest über diesen Zeitraum dicht an die wenigstens eine Batteriezelle angebunden, sodass das freigesetzte Gas beziehungsweise Aerosol nicht entweichen kann, sondern kontrolliert von der entgasenden Batteriezelle über das Sicherheitsventil und den Anschlussstutzen in die Entgasungseinrichtung geleitet wird und vorzugsweise von dieser über eine Abführleitung abgeleitet wird.Since there is usually at the beginning of degassing of one or more battery cells to a pressure surge occurring at supersonic speed and the degassing pressure is several minutes greater than two bar even after degassing, the degassing remains at least over this period tightly connected to the at least one battery cell, so that the released gas or aerosol can not escape, but is controlled by the degassing battery cell via the safety valve and the connecting piece in the degassing is passed and is preferably derived from this via a discharge line.
Zur weiter verbesserten Abdichtung der Anbindung der Entgasungseinrichtung an die wenigstens eine Batteriezelle ist insbesondere vorgesehen, dass ein Dichtelement die Öffnung der Entgasungseinrichtung umgebend an dem die Öffnung einfassenden Rand und/oder an dem umgeformten freien Ende des Anschlussstutzens der wenigstens einen Batteriezelle angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist das Dichtelement derart ausgebildet und derart angeordnet, dass auch bei Normalbetrieb der wenigstens einen Batteriezelle die Entgasungseinrichtung dicht an die wenigstens eine Batteriezelle angebunden ist.For further improved sealing of the connection of the degassing to the at least one battery cell is provided in particular that a sealing element surrounding the opening of the degassing at the edge enclosing the opening and / or at the deformed free end of the connecting piece of the at least one battery cell. Advantageously, the sealing element is designed and arranged such that even with normal operation of the at least one battery cell, the degassing device is tightly connected to the at least one battery cell.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass an dem Zellgehäuse der wenigstens einen Batteriezelle der Anschlussstutzen das Sicherheitsventil umgebend angeschweißt wird, sodass das Zellgehäuse einen das Sicherheitsventil umgebenden hülsenartigen Anschlussstutzen mit einem freien Ende aufweist. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Zellgehäuse einen Zellgehäusedeckel aufweist, wobei der Anschlussstutzen an dem Zellgehäusedeckel des Zellgehäuses angeschweißt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Anschlussstutzen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Zellgehäuse einen Zellgehäusedeckel aufweist, wobei der Zellgehäusedeckel mit dem Anschlussstutzen einteilig ausgebildet wird, insbesondere mittels eines Gießverfahrens.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention it is provided that the safety valve is welded surrounding the cell housing of the at least one battery cell, so that the cell housing has a sleeve-like connecting piece surrounding the safety valve with a free end. In particular, it is provided that the cell housing has a cell housing cover, wherein the connection piece is welded to the cell housing cover of the cell housing. In particular, it is provided that the at least one connecting piece is made of aluminum or an aluminum alloy. According to an advantageous embodiment variant of the method it is provided that the cell housing has a cell housing cover, wherein the cell housing cover is integrally formed with the connecting piece, in particular by means of a casting process.
Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass die Entgasungseinrichtung derart ausgebildet wird, dass die Entgasungseinrichtung jeweils korrespondierend zu dem Anschlussstutzen der wenigstens einen Batteriezelle einen ebenfalls hülsenförmig ausgebildeten Anschlussstutzen beziehungsweise Fortsatz aufweist, wobei dieser Fortsatz eine Öffnung mit einem die Öffnung einfassenden Rand aufweist. Der die Öffnung einfassende Rand dieses Fortsatzes der Entgasungseinrichtung kann insbesondere durch ein nach innen gerichtetes Umformen des freien Endes des Fortsatzes gebildet werden. Eine von einem Rand eingefasste Öffnung der Entgasungseinrichtung ist vorzugsweise gerade so groß, dass ein Anschlussstutzen einer Batteriezelle mit wenig Spiel durch diese hindurch passt, das heißt, der Öffnungsquerschnitt entspricht im Wesentlichen der Querschnittsfläche eines Anschlussstutzens.Furthermore, it is provided in particular that the degassing device is designed such that the degassing respectively corresponding to the connecting piece of at least one battery cell also has a sleeve-shaped connecting piece or extension, said extension having an opening with an edge enclosing the opening. The edge of this extension of the degassing device enclosing the opening can be formed, in particular, by an inwardly directed forming of the free end of the extension. An opening of the degassing device bordered by an edge is preferably just so large that a connecting piece of a battery cell with little clearance fits through it, that is, the opening cross section substantially corresponds to the cross-sectional area of a connecting piece.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Anbindung einer Mehrzahl von Batteriezellen an eine Entgasungseinrichtung wenigstens eine Platte mit einer Mehrzahl von Anschlussstutzen, wobei die Anzahl von Anschlussstutzen der Anzahl von Batteriezellen entspricht, auf den Zellgehäusen der Batteriezellen derart angeordnet wird, dass jedes der Zellgehäuse einen das Sicherheitsventil einer jeweiligen Batteriezelle umgebenden hülsenartigen Anschlussstutzen mit einem freien Ende aufweist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Platte als Lochblech ausgebildet ist, vorzugsweise als Lochblech aus einem nicht rostenden Stahl.According to a further advantageous embodiment variant of the method according to the invention, it is provided that, for connecting a plurality of battery cells to a degassing device, at least one plate with a plurality of connecting pieces, the number of connecting pieces corresponding to the number of battery cells, being arranged on the cell housings of the battery cells, in that each of the cell housings has a sleeve-like connecting piece with a free end surrounding the safety valve of a respective battery cell. In particular, it is provided that the plate is designed as a perforated plate, preferably as a perforated plate made of a stainless steel.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltungsvariante des Verfahrens wird zwischen den Zellgehäusen der Batteriezellen und der wenigstens einen Platte mit der Mehrzahl von Anschlussstutzen wenigstens ein Dichtelement angeordnet. Das Dichtelement ist dabei vorzugsweise temperaturbeständig ausgebildet. Das Dichtelement dient vorteilhafterweise einerseits der verbesserten Abdichtung beim Anbinden der Platte an die Zellgehäuse der Batteriezellen und darüber hinaus vorteilhafterweise dem Ausgleich von Höhenunterschieden der Batteriezellen, da diese nicht immer die gleiche Höhe aufweisen und sich infolge der in den Batteriezellen ablaufenden chemischen Prozesse mit der Zeit verformen können. Das Dichtelement wird vorzugsweise mit den Zellgehäusen fest verbunden. Die Platte wird vorzugsweise mit dem Dichtelement fest verbunden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Dichtelement eine Gummischicht, insbesondere eine Gummimatte, mit einer Mehrzahl von durchgängigen Öffnungen ist, wobei die Gummischicht mit den Öffnungen die Sicherheitsventile umgebend auf den Zellgehäusen der Batteriezellen angeordnet wird. Besonders bevorzugt ist die Gummischicht ein temperaturbeständiges Gummilochvlies. According to an advantageous development of this embodiment variant of the method according to the invention, at least one sealing element is arranged between the cell housings of the battery cells and the at least one plate with the plurality of connecting pieces. The sealing element is preferably formed temperature resistant. The sealing element advantageously serves on the one hand the improved sealing when tying the plate to the cell housing of the battery cells and moreover advantageously the compensation of height differences of the battery cells, since they do not always have the same height and deform with time due to the running in the battery cells chemical processes can. The sealing element is preferably firmly connected to the cell housings. The plate is preferably firmly connected to the sealing element. According to an advantageous embodiment, it is provided that the sealing element is a rubber layer, in particular a rubber mat, with a plurality of continuous openings, wherein the rubber layer is arranged with the openings surrounding the safety valves on the cell housings of the battery cells. Particularly preferably, the rubber layer is a temperature-resistant rubber fleece.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Entgasungseinrichtung wenigstens zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erster Teil der Entgasungseinrichtung die um den Anschlussstutzen der wenigstens einen Batteriezelle anzuordnende Öffnung aufweist und zumindest teilweise geöffnet ist, sodass die um den Anschlussstutzen der wenigstens einen Batteriezelle anzuordnende Öffnung frei zugänglich ist. Der erste Teil der Entgasungseinrichtung wird dabei derart angeordnet, dass der Anschlussstutzen der wenigstens einen Batteriezelle jeweils durch die korrespondierend ausgebildete Öffnung des ersten Teils der Entgasungseinrichtung ragt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann das freie Ende des Anschlussstutzens der wenigstens einen Batteriezelle nach außen umgeformt, derart, dass das umgeformte freie Ende den die Öffnung einfassenden Rand hintergreift, vorzugsweise derart, dass das umgeformte freie Ende parallel zu dem Rand der Öffnung, durch die der Anschlussstutzen ragt, ausgerichtet ist. Da der erste Teil der Entgasungseinrichtung zumindest teilweise geöffnet ist, ist das freie Ende des Anschlussstutzens der wenigstens einen Batteriezelle vorteilhafterweise frei zugänglich. Nach dem Umformen des freien Endes des Anschlussstutzens wird dann der wenigstens eine zweite Teil der Entgasungseinrichtung mit dem ersten Teil der Entgasungseinrichtung verbunden, sodass die aus den wenigstens zwei Teilen gebildete Entgasungseinrichtung im Wesentlichen geschlossen ist. Insbesondere können der erste Teil der Entgasungseinrichtung und der zweite Teil der Entgasungseinrichtung halbschalenförmig ausgebildet sein. Der erste Teil der Entgasungseinrichtung und der zweite Teil der Entgasungseinrichtung können insbesondere mittels eines Laserschweißverfahrens dicht verbunden werden.According to another particularly advantageous embodiment of the invention Method is provided that the degassing is at least two parts, wherein a first part of the degassing comprises the connection piece of the at least one battery cell to be arranged opening and is at least partially open, so that to be arranged around the connecting piece of the at least one battery cell opening is freely accessible. The first part of the degassing device is arranged in such a way that the connecting piece of the at least one battery cell protrudes in each case through the correspondingly formed opening of the first part of the degassing device. In a further method step, the free end of the connecting piece of the at least one battery cell is then deformed outwards such that the deformed free end engages behind the edge enclosing the opening, preferably such that the deformed free end is parallel to the edge of the opening through which the connecting piece protrudes, is aligned. Since the first part of the degassing device is at least partially open, the free end of the connection piece of the at least one battery cell is advantageously freely accessible. After forming the free end of the connecting piece, the at least one second part of the degassing device is then connected to the first part of the degassing device, so that the degassing device formed from the at least two parts is substantially closed. In particular, the first part of the degassing device and the second part of the degassing device may be formed in the shape of a half shell. The first part of the degassing device and the second part of the degassing device can in particular be tightly connected by means of a laser welding process.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zwischen dem umgeformten freien Ende des Anschlussstutzens der wenigstens einen Batteriezelle und dem die Öffnung der Entgasungseinrichtung einfassenden Rand ein Dichtelement angeordnet. Insbesondere kann das Dichtelement an dem die Öffnung einfassenden Rand oder an dem umgeformten freien Ende des Anschlussstutzens angeordnet werden. Vorteilhafterweise ist das Dichtelement ein selbstversiegelndes Dichtelement, besonders bevorzugt ein selbstversiegelnder Dichtungsring. Das Dichtelement ist vorteilhafterweise derart ausgelegt, dass es temperaturstabil ist, vorzugsweise bis zu Temperaturen zwischen 600°C und 700°C, und somit auch bei starker Erwärmung die Anbindung der Entgasungseinrichtung an die wenigstens eine Batteriezelle abdichtet.According to a further particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a sealing element is arranged between the deformed free end of the connection piece of the at least one battery cell and the edge enclosing the opening of the degassing device. In particular, the sealing element can be arranged on the edge enclosing the opening or on the deformed free end of the connecting piece. Advantageously, the sealing element is a self-sealing sealing element, particularly preferably a self-sealing sealing ring. The sealing element is advantageously designed so that it is temperature-stable, preferably up to temperatures between 600 ° C and 700 ° C, and thus seals the connection of the degassing to the at least one battery cell even with strong heating.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Batteriesystem mit wenigstens einer Batteriezelle und einer an die wenigstens eine Batteriezelle angebundenen Entgasungseinrichtung, wobei die wenigstens eine Batteriezelle von einem Zellgehäuse umgeben ist und ein Sicherheitsventil aufweist, vorgeschlagen, wobei die Entgasungseinrichtung mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Anbindung einer Entgasungseinrichtung an wenigstens eine Batteriezelle an die wenigstens eine Batteriezelle angebunden ist.To solve the object mentioned above, a battery system with at least one battery cell and a connected to the at least one battery cell degassing, wherein the at least one battery cell is surrounded by a cell housing and having a safety valve, proposed, wherein the degassing by means of a method for manufacturing according to the invention a connection of a degassing device is connected to at least one battery cell to the at least one battery cell.
Das Batteriesystem ist vorteilhafterweise als Energiespeicher zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Betrieb von Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen ausgebildet.The battery system is advantageously designed as an energy store for providing electrical energy for the operation of hybrid, plug-in hybrid or electric vehicles.
Die wenigstens eine Batteriezelle des Batteriesystems weist einen hülsenförmigen Anschlussstutzen auf, welcher das Sicherheitsventil der wenigstens einen Batteriezelle umgebend an dem Zellgehäuse der Batteriezelle angeordnet ist. Die Entgasungseinrichtung weist korrespondierend zu dem Anschlussstutzen der wenigstens einen Batteriezelle, insbesondere korrespondierend zu den Anschlussstutzen einer Vielzahl von Batteriezellen, jeweils eine Öffnung auf, wobei die Entgasungseinrichtung mit einer Öffnung einen Anschlussstutzen umgebend an dem Zellgehäuse der jeweiligen Batteriezelle angeordnet ist. Das freie Ende des Anschlussstutzens und/oder ein die Öffnung einfassender Rand, ist dabei derart umgeformt, dass die Entgasungseinrichtung nicht von den Batteriezellen beziehungsweise deren Anschlussstutzen gelöst werden kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass der freie Rand des Anschlussstutzens nach außen umgeformt ist, vorzugsweise ausgebördelt, und der eine Öffnung der Entgasungseinrichtung einfassende Rand nach innen umgeformt ist, vorzugsweise eingebördelt. Vorteilhafterweise ist zwischen dem umgeformten freien Ende eines Anschlussstutzens und einem die den Anschlussstutzen umgebenden Öffnung einfassenden Rand ein Dichtelement angeordnet. Das Dichtelement dichtet die Anbindung zwischen der Entgasungseinrichtung und der wenigstens einen Batteriezelle zumindest während eines Entgasungsereignisses ab, vorzugsweise auch bei Normalbetrieb der wenigstens einen Batteriezelle. Entlang der Anschlussstutzen ist die Entgasungseinrichtung vorteilhafterweise beweglich an die wenigstens eine Batteriezelle angebunden, wobei bei einer Bewegung der Entgasungseinrichtung weg von den Batteriezellen, also insbesondere im Fall einer Entgasung einer oder mehrerer Batteriezellen, das Dichtelement gestaucht wird und die Dichtigkeit somit weiter verbessert wird.The at least one battery cell of the battery system has a sleeve-shaped connecting piece, which is arranged surrounding the safety valve of the at least one battery cell to the cell housing of the battery cell. The degassing device has corresponding to the connecting piece of the at least one battery cell, in particular corresponding to the connecting piece of a plurality of battery cells, in each case an opening, wherein the degassing device is arranged with an opening surrounding a connecting piece to the cell housing of the respective battery cell. The free end of the connecting piece and / or an edge enclosing the opening is in this case reshaped in such a way that the degassing device can not be detached from the battery cells or their connecting pieces. In particular, it is provided that the free edge of the connecting piece is formed to the outside, preferably crimped, and the edge enclosing an opening of the degassing is deformed inwardly, preferably crimped. Advantageously, a sealing element is arranged between the deformed free end of a connection piece and an edge enclosing the connection piece. The sealing element seals the connection between the degassing device and the at least one battery cell at least during a degassing event, preferably also during normal operation of the at least one battery cell. Along the connecting piece, the degassing device is advantageously movably connected to the at least one battery cell, wherein in a movement of the degassing away from the battery cells, ie in particular in the case of degassing one or more battery cells, the sealing element is compressed and the tightness is thus further improved.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:Further advantageous details, features and design details of the invention are explained in more detail in connection with the exemplary embodiments illustrated in the figures. Showing:
Im Zusammenhang mit
In
Das Einbringen eines Werkzeugs
Vorteilhafterweise wird vor dem Umformen des freien Endes
Nachdem für sämtliche Batteriezellen
In
Im Zusammenhang mit
In
Zum Anordnen der Entgasungseinrichtung
Erfolgt bei einem Batteriesystem mit einer erfindungsgemäßen Anbindung einer Entgasungseinrichtung
Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.The exemplary embodiments illustrated in the figures and explained in connection therewith serve to explain the invention and are not restrictive of it.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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