DE102018204592A1

DE102018204592A1 - Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Gehäuse der Batteriezelle zweiteilig ausgebildet ist, sowie Verfahren

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Publication number: DE102018204592A1
Application number: DE102018204592.5A
Authority: DE
Inventors: Azad Darbandi; Jürgen Herold; Frank Eckstein; Jürgen Hildinger; Simon Lux; Florian Schöwel; Hubertus Welsch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2019-10-02
Also published as: WO2019185556A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (1) für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Zellwickelelement (5), welches in einem Innenraum (6) eines prismatischen Gehäuses (2) angeordnet ist, welches ein erstes elektrisches Kontaktelement (10), welches an einer ersten Seitenwand (12) des Gehäuses (2) ausgebildet ist, und ein zweites elektrisches Kontaktelement (11), welches an einer der ersten Seitenwand (12) gegenüberliegenden zweiten Seitenwand (13) des Gehäuses (2) ausgebildet ist, aufweist, wobei die zwei elektrischen Kontaktelemente (10, 11) mit dem elektrischen Zellwickelelement (5) elektrisch gekoppelt sind, wobei die Seitenwände (12, 13) des Gehäuses (2) einer jeweils zugeordneten Stirnseite (7, 8), welche als jeweiliger elektrischer Pol (41, 42) ausgebildet ist, des elektrischen Zellwickelelements (5) zugewandt sind und das Gehäuse (2) zweiteilig ausgebildet ist mit einem Grundkörper (3) und einem Deckelelement (4). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs. Die Batteriezelle weist ein elektrisches Zellwickelelement auf, welches in einem Innenraum eines prismatischen Gehäuses angeordnet ist. Das Gehäuse weist ein erstes elektrisches Kontaktelement, welches an einer ersten Seitenwand des Gehäuses ausgebildet ist, und ein zweites elektrisches Kontaktelement, welches an einer der ersten Seitenwand gegenüberliegenden zweiten Seitenwand des Gehäuses ausgebildet ist, auf. Die zwei elektrischen Kontaktelemente sind mit dem elektrischen Zellwickelelement elektrisch gekoppelt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Batteriezellen in einem prismatischen Gehäuse bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2013 213 550 A1 eine Batteriezelle mit einem prismatischen Gehäuse, bei dem eine Seite von zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses ganz oder teilweise auf Kathodenpotential und die zweite Seite der zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses ganz oder teilweise auf Anodenpotential liegen.
Ferner offenbart die DE 10 2009 013 727 A1 einen Batteriezellenstapel, der eine Vielzahl von Flachzellen mit jeweils einem elektrochemischen Energiespeicher aufweist. Die Flachzellen weisen jeweils eine Ummantelung und seitlich auf der Ummantelung herausgeführte Elektrodenanschlüsse auf. Dabei ist für je zwei übereinander liegende Flachzellen ein leitendes Verbindungsstück zwischen dem Elektrodenanschluss der ersten der übereinander liegenden Flachzellen und dem Elektrodenanschluss der zweiten der übereinander liegenden Flachzellen und eine Feder zum Drücken der Elektrodenanschlüsse der übereinander liegenden Flachzellen auf das Verbindungsstück vorgesehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Batteriezelle für eine Batterie sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle zu schaffen, mittels welchem die Batteriezelle bauraumsparend bereitgestellt werden kann oder bei gleichem Bauraum mehr elektrische Energie bereitgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Batteriezelle sowie ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs. Die Batteriezelle weist ein elektrisches Zellwickelelement auf, welches in einem Innenraum eines prismatischen Gehäuses angeordnet ist. Das prismatische Gehäuse weist ein erstes elektrisches Kontaktelement, welches an einer ersten Seitenwand des Gehäuses ausgebildet ist, und ein zweites elektrisches Kontaktelement, welches an einer der ersten Seitenwand gegenüberliegenden zweiten Seitenwand des Gehäuses ausgebildet ist, auf. Die zwei elektrischen Kontaktelemente sind mit dem elektrischen Zellwickelelement elektrisch gekoppelt.
Es ist vorgesehen, dass die Seitenwände des Gehäuses einer jeweils zugeordneten Stirnseite, welche als jeweiliger elektrischer Pol ausgebildet ist, des Zellwickelelements zugewandt sind und das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist und mit einem Grundkörper und einem Deckelelement.
Dadurch ist es ermöglicht, dass die Batteriezelle insbesondere in ihrer Bauhöhe niedriger ausgestaltet werden kann, da die elektrischen Kontaktelemente seitlich ausgebildet sind. Insbesondere aufgrund von Schutzmaßnahmen ist zwischen dem Gehäuse der einen Batteriezelle und einer weiteren Batteriezelle ein Sicherheitsabstand gebildet, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel genutzt wird, die elektrischen Kontaktelemente anzuordnen. Somit wird bereits vorhandener Bauraum für die Anordnung der elektrischen Kontaktelemente genutzt. Die Batteriezelle kann somit bauraumsparend bereitgestellt werden, sodass sich insbesondere die Größe der Batterie verringern kann.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von Batteriezellen zu einer Batterie des Kraftfahrzeugs zusammengeschaltet wird. Die Batteriezellen können dann parallel oder in Reihe zueinander geschaltet werden, je nach Leistungsbedarf. Die Batterie ist insbesondere als Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
Insbesondere durch die bauraumsparende Ausgestaltungsform der Batteriezelle beziehungsweise der Batterie kann somit mehr Platz beispielsweise in einem Motorraum geschaffen werden, in welchem die Batterie angeordnet sein kann. Ebenfalls möglich ist, dass aufgrund der bauraumsparenden Ausführungsform der Batterie das Kraftfahrzeug insgesamt optisch sportlicher hergestellt werden kann, da beispielsweise eine Motorhaube, welche den Bauraum der Batterie verdeckt, niedriger ausgestaltet werden kann. Somit kann sowohl mehr Bauraum für weitere Elemente geschaffen werden beziehungsweise eine verbesserte optische Ausführung des Kraftfahrzeugs ausgebildet werden.
Ebenfalls kann dadurch realisiert werden, dass beispielsweise bei einem gleichen Bauraum eine höhere Energiedichte innerhalb der Batteriezelle erreicht werden kann. Durch den Mangel des Platzbedarfs der Kontaktelemente auf der Oberseite der Batteriezelle kann dieser Platz ebenfalls dazu genutzt werden, um dies beispielsweise mit einem größeren Zellwickelelement zu bestücken, sodass die Batteriezelle eine höhere Energiedichte aufweist. Somit kann dies ebenfalls zu einer Verbesserung der Herstellungskosten führen.
Ebenfalls bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse aus Aluminium ausgebildet ist durch Zusammenschweißen des aus Aluminium ausgebildeten Deckelelements mit dem aus Aluminium ausgebildeten Grundkörper gebildet wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist an dem Deckelelement zumindest eines der elektrischen Kontaktelemente ausgebildet ist. Dadurch kann mit wenig Montageaufwand und/oder wenig Montageschritten die Batteriezelle hergestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können das erste elektrische Kontaktelement und das zweite elektrische Kontaktelement an dem Deckelelement ausgebildet sein. Somit kann eine Baugruppe geschaffen werden, mittels welcher das Deckelelement mit den beiden elektrischen Kontaktelementen vereinfacht an dem Grundkörper des Gehäuses anordenbar ist. Dies führt insbesondere bei der Herstellung zur Einsparung von Produktionsschritten, sodass die Batteriezelle schneller und insbesondere montageärmer hergestellt werden kann.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das erste elektrische Kontaktelement ein erstes Kontaktterminal zum Kontaktieren mit einer weiteren Batteriezelle und ein erstes Energiespeicherkontaktelement zum elektrischen Kontaktieren mit dem Zellwickelelement aufweist und/oder das zweite elektrische Kontaktelement ein zweites Kontaktterminal zum Kontaktieren mit einer nochmals weiteren Batteriezelle und ein zweites Energiespeicherkontaktelement zum elektrischen Kontaktieren mit dem Zellwickelelement aufweist. Somit kann eine zuverlässige elektrische Kontaktierung mit dem Zellwickelelement und dem ersten und/oder zweiten elektrischen Kontaktelement realisiert werden. Insbesondere kann beispielsweise das erste Energiespeicherkontaktelement aus Kupfer ausgebildet sein und beispielsweise für einen Minuskontakt des Zellwickelelements ausgebildet sein. Beispielsweise das zweite Energiespeicherkontaktelement aus Aluminium ausgebildet sein und insbesondere als Pluskontakt für die Plusseite des Zellwickelelements ausgebildet sein. Beispielsweise können das erste Energiespeicherkontaktelement und/oder das zweite Energiespeicherkontaktelement im Innenraum des Gehäuses angeordnet werden und das erste Kontaktterminal und/oder das zweite Kontaktterminal auf einer Außenseite des Gehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zumindest das erste Kontaktterminal und/oder das zweite Kontaktterminal eine Isolationsschicht aufweisen, mittels welcher eine elektrische Isolation gegenüber dem Gehäuse realisiert werden kann.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das erste elektrische Kontaktelement oder das zweite elektrische Kontaktelement mit dem Gehäuse elektrisch gekoppelt ist und das jeweils ungekoppelte elektrische Kontaktelement gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert ausgebildet ist. Insbesondere kann dann das Gehäuse ein entsprechendes elektrisches Potential aufweisen. Insbesondere kann das Kontaktelement, welches auf dem positiven Potential liegt, mit dem Gehäuse elektrisch gekoppelt sein und das Kontaktelement, welches mit dem negativen Potential gekoppelt ist, gegenüber dem Gehäuse isoliert sein. Dadurch lässt sich eine vereinfachte Verbindung insbesondere zwischen einer Vielzahl von Batteriezellen ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform kann das Gehäuse quaderförmig und flach ausgebildet sein, wobei insbesondere die jeweiligen elektrischen Kontaktelemente an der jeweils flach ausgebildeten Seitenwand des Gehäuses angeordnet sind. Dadurch lässt sich vereinfacht eine Vielzahl, insbesondere mehr als eine, von Batteriezellen zusammenschalten, sodass diese eine entsprechend den Anforderungen der Batterie genügende Leistung erbringen kann. Durch die einfache Anordnung der jeweiligen Batteriezellen kann somit weiterhin Bauraum eingespart werden, sodass die Batterie bauraumsparender hergestellt werden kann.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn das Deckelelement zumindest in einem Endbereich des Deckelelements abgewinkelt, insbesondere rechtwinklig, ist und das Deckelelement in eine zu dem Endbereich korrespondierende Ausnahme am Grundkörper anordenbar ist.
Dadurch ist es ermöglicht, dass das Deckelelement als Halteelement für zumindest eines der jeweiligen Kontaktelemente herangezogen werden kann. Somit kann das Deckelelement positionssicher mit dem elektrischen Kontaktelement gegenüber dem Gehäuse angeordnet werden. Dadurch kann ein zuverlässiger Halt des Deckelelements gegenüber dem Gehäuse realisiert werden.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Endbereich eine Ausnehmung aufweist, wobei ein Energiespeicherkontaktelement eines der elektrischen Kontaktelemente an einer Innenseite des Endbereichs anordenbar ist und ein Kontaktterminal einer der elektrischen Kontaktelemente an einer Außenseite des elektrischen Kontaktelements anordenbar ist und/oder zumindest eine Erhebung des Energiespeicherkontaktelements sich durch die Ausnehmung hindurch erstreckt, wodurch mittels der Erhebung eine elektrische Kontaktierung mit dem elektrischen Kontaktterminal realisiert ist. Dadurch kann eine zuverlässige Kontaktierung zwischen dem Energiespeicherkontaktelement und dem elektrischen Kontaktterminal hergestellt werden. Insbesondere, da das Energiespeicherkontaktelement jeweils mit dem Zellwickelelement kontaktiert ist, kann somit in vorteilhafter Weise die Kontaktierung des Kontaktterminals mit dem Zellwickelelement realisiert werden. Des Weiteren kann durch die Erhebung eine Art Anschlag geschaffen werden, sodass das Kontaktterminal zuverlässig am Energiespeicherkontaktelement gehalten werden kann. Des Weiteren kann dadurch realisiert werden, dass am Kontaktterminal eine entsprechende Isolation angeordnet werden kann und dennoch eine zuverlässige Kontaktierung zwischen dem entsprechenden elektrischen Kontakt des Zellwickelelements und dem Kontaktterminal durchgeführt werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann zwischen den jeweiligen Seitenwänden des Gehäuses und dem Zellwickelelement ein Zwischenraum gebildet sein, und ein jeweiliges Energiespeicherkontaktelement eines der elektrischen Kontaktelemente in dem jeweiligen Zwischenraum angeordnet sein. Der Zwischenraum ist insbesondere aufgrund von elektrischen Sicherheitsvorkehrungen ausgebildet, sodass eine Durchstoßsicherheit realisiert werden kann. In diesem Zwischenraum kann eines der Energiespeicherkontaktelemente angeordnet werden, sodass dieser Bauraum genutzt wird, um eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Zellwickelelement und dem Kontaktterminal herstellen zu können. Dadurch kann zuverlässig Bauraum eingespart werden, sodass die Batterie bauraumsparender ausgebildet sein kann oder bei gleichem Bauraum mehr elektrische Energie bereitgestellt werden kann.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Deckelelement mit zumindest einem der elektrischen Kontaktelemente als Vormontagemodul zum Anordnen am Gehäusegrundkörper ausgebildet ist. Insbesondere kann dann das Vormontagemodul bereitgestellt werden mit dem elektrischen Kontaktelement und dem Deckelelement und dieses dann an dem Grundkörper des Gehäuses angeordnet werden. Insbesondere kann dadurch ein reduzierter Herstellungsprozess bereitgestellt werden, da das Deckelelement mit den elektrischen Kontaktelementen bereits vorher montiert werden kann und dann lediglich an dem Grundkörper des Gehäuses angeordnet werden muss.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle. Die Batteriezelle weist ein elektrisches Zellwickelelement auf, welches in einen Innenraum eines prismatischen Gehäuses, welches mit einem ersten elektrischen Kontaktelement, welches an einer ersten Seitenwand des Gehäuses ausgebildet wird, und mit einem zweiten elektrischen Kontaktelement, welches an einer der ersten Seitenwand gegenüberliegenden zweiten Seitenwand des Gehäuses ausgebildet wird, wobei die zwei elektrischen Kontaktelemente mit dem elektrischen Zellwickelelement gekoppelt werden, angeordnet wird. Es ist vorgesehen, dass die Seitenwände des Gehäuses einer jeweiligen zugeordneten Stirnseite des Zellwickelelements zugewandt sind und das Gehäuse zweiteilig ausgebildet wird mit einem Grundkörper und einem Deckelelement. An dem Deckelelement wird zumindest eines der elektrischen Kontaktelemente ausgebildet. Das Deckelelement wird mit zumindest einem der elektrischen Kontaktelemente als Vormontagemodul zum Anordnen am Grundkörper des Gehäuses bereitgestellt und das Vormontagemodul wird an dem Grundkörper angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des Verfahrens wird eine jeweilige Kontaktfahne eines jeweiligen Pols an das Zellwickelelement angebogen wird und nach dem Anbiegen die jeweilige Kontaktfläche mit einem jeweiligen Energiespeicherkontaktelement elektrisch kontaktiert wird und nach dem elektrischen Kontaktieren das Deckelelement am Grundkörper angeordnet wird. Mittels dieser Ausgestaltungsform kann der Schweißvorgang zum Zusammenschweißen des Deckelelements und des Grundkörpers montagereduziert und zuverlässig durchgeführt werden, da die Schweißnaht einfach, insbesondere da keine abgewinkelten Endbereiche am Deckelelement ausgebildet sind, ausgebildet ist.
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie mit zumindest einer Batteriezelle nach einem der vorhergenannten Aspekte. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Batteriezelle sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen. Die Batteriezelle sowie das Kraftfahrzeug weisen dazu gegenständliche Merkmal auf, die eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Batteriezelle;
2 eine weitere schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Batteriezelle; und
3 eine nochmals weitere schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Batteriezelle.

In den Figuren werden gleiche beziehungsweise baugleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Ausführungsform einer Batteriezelle 1. Die 1 zeigt die Batteriezelle 1 in einer Explosionsdarstellung. Die Batteriezelle 1 weist ein Gehäuse 2 auf und ist insbesondere zweiteilig ausgebildet. Das Gehäuse 2 weist einen Grundkörper 3 und ein Deckelelement 4 auf. Ferner weist die Batteriezelle 1 ein Zellwickelelement 5 auf. Das Zellwickelelement 5 ist insbesondere bereichsweise quaderförmig ausgebildet und weist eine Mantelwand 9 und eine erste Stirnseite 7 und eine zweite Stirnseite 8 auf.
Das Gehäuse 2 ist insbesondere als prismatisches Gehäuse 2 ausgebildet. In einem Innenraum 6 des prismatischen Gehäuses 2 ist das Zellwickelelement 5 anordenbar. Das Gehäuse 2 weist ferner ein erstes Kontaktelement 10 und ein zweites Kontaktelement 11 auf. Das erste Kontaktelement 10 ist an einer ersten Seitenwand 12 des Gehäuses 2 ausgebildet und das zweite elektrische Kontaktelement 11 ist an einer der ersten Seitenwand 12 gegenüberliegenden zweiten Seitenwand 13 ausgebildet. Das erste elektrische Kontaktelement 10 und das zweite elektrische Kontaktelement 11 sind im montierten Zustand mit dem elektrischen Zellwickelelement 5 elektrisch gekoppelt.
Insbesondere ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Stirnwand 7 als Minuspol 41 (3) des Zellwickelelements 5 ausgebildet und die zweite Stirnseite 8 des Zellwickelelements 5 ist insbesondere im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Pluspol 42 (3) des Zellwickelelements 5 ausgebildet.
Die Seitenwände 12, 13 des Gehäuses 2 sind einer jeweils zugeordneten Stirnseite 7, 8 des Zellwickelelements 5 zugewandt, wobei an dem Deckelelement 4 zumindest eines der elektrischen Kontaktelemente 10, 11 ausgebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere vorgesehen, dass das erste elektrische Kontaktelement 10 und das zweite elektrische Kontaktelement 11 an dem Deckelelement 4 ausgebildet sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste elektrische Kontaktelement 10 ein erstes Kontaktterminal 14 zum Kontaktieren mit einer weiteren Batteriezelle aufweist und ein erstes Energiespeicherkontaktelement 15 zum elektrischen Kontaktieren mit dem Zellwickelelement 5 aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite elektrische Kontaktelement 11 ein zweites Kontaktterminal 16 zum Kontaktieren mit einer nochmals weiteren Batteriezelle aufweisen und ein zweites Energiespeicherkontaktelement 17 zum elektrischen Kontaktieren mit dem Zellwickelelement 5.
Insbesondere ist in der 1 gezeigt, dass das Gehäuse 2 quaderförmig und flach ausgebildet ist, wobei insbesondere die jeweiligen elektrischen Kontaktelemente 10, 11 an den jeweils flach ausgebildeten Seitenwänden 12, 13 der Batteriezelle 1 angeordnet sind.
Ferner zeigt 1, dass das Deckelelement 4 zumindest einen ersten Endbereich 18 und einen zweiten Endbereich 19 aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Endbereich 18 und der zweite Endbereich 19 abgewinkelt, insbesondere rechtwinklig zum Deckelelement 4 ausgebildet. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass das Deckelelement 4 in eine jeweilig zu den Endbereichen 18, 19 korrespondierende Ausnahme 20, 21 am Grundkörper 3 anordenbar. Insbesondere ist die Ausnahme 20, 21 U-förmig ausgebildet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass ein jeweiliger Endbereich 18, 19 eine Ausnehmung 22, 23 aufweist, wobei insbesondere das Energiespeicherkontaktelement 15 an einer ersten Innenseite 24 des ersten Endbereichs 18 angeordnet ist und das erste Kontaktterminal 14 an einer ersten Außenseite 25 des ersten Endbereichs 18 angeordnet ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass das zweite Energiespeicherkontaktelement 17 an einer zweiten Innenseite 26 des zweiten Endbereichs 19 angeordnet ist und das zweite Kontaktterminal 16 an einer zweiten Außenseite 27 des zweiten Endbereichs 19 angeordnet ist. Ferner weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das erste Energiespeicherkontaktelement 15 und das zweite Energiespeicherkontaktelement 17 eine jeweilige Erhebung 28, 29 auf, welche in eine Ausnehmung 30 des ersten Kontaktterminals 14 beziehungsweise in eine Ausnehmung 31 des zweiten Kontaktterminals 16 sich hinein erstreckt, wodurch mittels der Erhebungen 28, 29 eine elektrische Kontaktierung mit den elektrischen Kontaktterminals 14, 16 realisiert werden kann.
Ferner kann vorgesehen sein, dass zwischen der jeweiligen Seitenwand 12, 13 des Gehäuses 2 und dem Zellwickelelement 5 ein Zwischenraum 32, 33 gebildet ist und das jeweilige Energiespeicherkontaktelement 15, 17 in dem Zwischenraum 32, 33 angeordnet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 2 aus Aluminium ausgebildet ist und insbesondere das erste elektrische Kontaktterminal 14 und das zweite elektrische Kontaktterminal 16 ebenfalls aus Aluminium ausgebildet ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass das erste Energiespeicherkontaktelement 15 aus Kupfer ausgebildet ist und das zweite Energiespeicherkontaktelement 17 aus Aluminium ausgebildet ist.
Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass das erste elektrische Kontaktterminal 14 eine erste Isolationsschicht 34 aufweist und das zweite elektrische Kontaktterminal 16 eine zweite Isolationsschicht 35 aufweist. Insbesondere kann mittels der Isolationsschichten 34, 35 jeweilig eine Isolation gegenüber dem Gehäuse 2 realisiert werden.
Das Deckelelement 4 weist insbesondere eine Einfließeinrichtung 36 auf, sodass im zusammengebauten Zustand Elektrolyt in den Innenraum 6 gegossen werden kann. Insbesondere wird dann das Deckelelement 4 mit einem Abschlusselement 37 abgeschlossen. Ferner kann das Deckelelement 4 eine Entgasungseinrichtung 38 aufweisen, welche zur Entgasung der Batteriezelle 1 ausgebildet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im montierten Zustand das Deckelelement 4 an dem Grundkörper 3 angeschweißt wird.
2 zeigt eine weitere schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der Batteriezelle 1. In 2 ist die Batteriezelle 1 ebenfalls in einer Explosionsdarstellung angezeigt. Die Batteriezelle 1 gemäß dieser Ausführungsform weist das Gehäuse 2 mit dem Grundkörper 3 und dem Deckelelement 4 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Deckelelement 4 nur im ersten Endbereich 18 abgewinkelt. Das erste Energiespeicherkontaktelement 15 ist an der Innenseite 24 des Endbereichs 18 angeordnet. Mit der Erhebung 28 durchragt das erste Energiespeicherkontaktelement 15 die Ausnehmung 22. Das erste elektrische Kontaktterminal 14 wird an der Außenseite 25 des Endbereichs 18 angeordnet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das zweite Energiespeicherkontaktelement 17 erhebungslos und wird insbesondere an einer Innenseite 39 der zweiten Seitenwand 13 angeordnet. Das zweite elektrische Kontaktterminal 16 ist insbesondere an einer Außenseite 40 der zweiten Seitenwand 13 angeordnet.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste elektrische Kontaktelement 10 oder das zweite elektrische Kontaktelement 11 mit dem Gehäuse 2 elektrisch gekoppelt ist und das jeweils ungekoppelte elektrische Kontaktelement 10, 11 gegenüber dem Gehäuse 2 elektrisch isoliert ist. Insbesondere im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das zweite elektrische Kontaktelement 11 mit dem Gehäuse 2 elektrisch gekoppelt und das erste elektrische Kontaktelement 10 ist mit dem Gehäuse 2 ungekoppelt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Deckelelement 4 mit zumindest einem der elektrischen Kontaktelemente 10, 11 als Vormontagemodul zum Anordnen am Grundkörper 3 des Gehäuses 2 ausgebildet ist.
Bei dem Verfahren zum Herstellen der Batteriezelle 1 wird das Gehäuse 2 und das Zellwickelelement 5 bereitgestellt. Das Zellwickelelement wird in dem Innenraum 6 bereitgestellt. Das Gehäuse 2 wird mit dem ersten elektrischen Kontaktelement 10 und dem zweiten elektrischen Kontaktelement 11 ausgebildet. Das erste elektrische Kontaktelement 10 wird an der ersten Seitenwand 12 des Gehäuses 2 ausgebildet und das zweite elektrische Kontaktelement 11 wird an der zur ersten Seitenwand 12 gegenüberliegenden zweiten Seitenwand 13 des Gehäuses 2 ausgebildet. Die zwei elektrischen Kontaktelementen 10, 11 werden mit dem elektrischen Zellwickelelement 5 elektrisch gekoppelt. Es ist vorgesehen, dass die Seitenwände 12, 13 des Gehäuses 2 der jeweils zugeordneten Stirnseite 7, 8 des Zellwickelelements 5 zugewandt sind und das Gehäuse 2 zweiteilig ausgebildet wird. Das Gehäuse 2 wird mit dem Grundkörper 3 und dem Deckelelement 4 bereitgestellt. An dem Deckelelement 4 wird zumindest eines der elektrischen Kontaktelemente 10, 11 ausgebildet. Das Deckelelement 4 wird mit zumindest einem der elektrischen Kontaktelemente 10, 11 als Vormontagemodul zum Anordnen am Grundkörper 3 des Gehäuses 2 bereitgestellt und das Vormontagemodul wird an dem Grundkörper 3 angeordnet.
3 zeigt in einer weiteren schematischen Perspektivansicht eine weitere Ausführungsform der Batteriezelle 1. Das Deckelelement 4 weist in diesem Ausführungsbeispiel keines der elektrischen Kontaktelemente 10, 11 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist an den jeweiligen Stirnseiten 7, 8 ein jeweiliger elektrischer Pol 41,42 ausgebildet. Der elektrische Pol 41 ist insbesondere als Minuspol 41 und der elektrische Pol 42 ist insbesondere als Pluspol 42 ausgebildet. Die jeweiligen Pole 41, 42 weisen jeweils zumindest eine, vorliegend zwei Kontaktfahnen auf, welche in Richtung der Mantelwand 9 gebogen, insbesondere rechtwinklig, sind. Ferner sind jeweilige Kontaktfahnen des jeweiligen Energiespeicherkontaktelemente 15, 17 ebenfalls gebogen, insbesondere rechtwinklig, in Richtung des Zellwickelelements 5. Insbesondere werden die jeweiligen Kontaktfahnen der Pole 41 ,42 mit den Kontaktfahnen der Energiespeicherelemente elektrisch gekoppelt. Das Zellwickelelement 5 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel in den Innenraum 6 mit den daran angeordneten Polen 41 ,42 und den Energiespeicherkontaktelementen 15, 17 als Vormontagemodul angeordnet. Im Anschluss daran wird das Deckelelement 4 an dem Grundkörper 3 verschweißt. Mittels dieser Ausgestaltungsform kann der Schweißvorgang montagereduziert und zuverlässig durchgeführt werden, da die Schweißnaht einfach, insbesondere da keine abgewinkelten Endbereiche 18, 19 am Deckelelement 4 ausgebildet sind, ausgebildet ist.
Insgesamt zeigt die Erfindung, wie eine Realisierung beidseitiger Kontaktierung durch eine einteilige Deckelbaugruppe in einer Hard-Case-Batteriezelle realisiert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Batteriezelle
2: Gehäuse
3: Grundkörper
4: Deckelelement
5: Zellwickelelement
6: Innenraum
7: erste Stirnseite
8: zweite Stirnseite
9: Mantelwand
10: erstes Kontaktelement
11: zweites Kontaktelement
12: erste Seitenwand
13: zweite Seitenwand
14: erstes Kontaktterminal
15: erstes Energiespeicherkontaktelement
16: zweites Kontaktterminal
17: zweites Energiespeicherkontaktelement
18: erster Endbereich
19: zweiter Endbereich
20: Ausnahme
21: Ausnahme
22: Ausnehmung
23: Ausnehmung
24: erste Innenseite
25: erste Außenseite
26: zweite Innenseite
27: zweite Außenseite
28: Erhebung
29: Erhebung
30: Ausnehmung
31: Ausnehmung
32: Zwischenraum
33: Zwischenraum
34: erste Isolationsschicht
35: zweite Isolationsschicht
36: Einfließeinrichtung
37: Abschlusselement
38: Entgasungseinrichtung
39: Innenseite
40: Außenseite
41: Minuspol
42: Pluspol

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013213550 A1 [0002]
DE 102009013727 A1 [0003]

Claims

Batteriezelle (1) für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Zellwickelelement (5), welches in einem Innenraum (6) eines prismatischen Gehäuses (2) angeordnet ist, welches ein erstes elektrisches Kontaktelement (10), welches an einer ersten Seitenwand (12) des Gehäuses (2) ausgebildet ist, und ein zweites elektrisches Kontaktelement (11), welches an einer der ersten Seitenwand (12) gegenüberliegenden zweiten Seitenwand (13) des Gehäuses (2) ausgebildet ist, aufweist, wobei die zwei elektrischen Kontaktelemente (10, 11) mit dem elektrischen Zellwickelelement (5) elektrisch gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (12, 13) des Gehäuses (2) einer jeweils zugeordneten Stirnseite (7, 8), welche als jeweiliger elektrischer Pol (41, 42) ausgebildet ist, des elektrischen Zellwickelelements (5) zugewandt sind und das Gehäuse (2) zweiteilig ausgebildet ist mit einem Grundkörper (3) und einem Deckelelement (4).
Batteriezelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Deckelelement (4) zumindest eines der elektrischen Kontaktelemente (10, 11) ausgebildet ist.
Batteriezelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Kontaktelement (10) und das zweite elektrische Kontaktelement (11) an dem Deckelelement (4) ausgebildet sind.
Batteriezelle (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Kontaktelement (10) ein erstes Kontaktterminal (14) zum Kontaktieren mit einer weiteren Batteriezelle und ein erstes Energiespeicherkontaktelement (15) zum elektrischen Kontaktieren mit dem elektrischen Zellwickelelement (5) aufweist und/oder das zweite elektrische Kontaktelement (11) ein zweites Kontaktterminal (16) zum Kontaktieren mit einer nochmals weiteren Batteriezelle und ein zweites Energiespeicherkontaktelement (17) zum elektrischen Kontaktieren mit dem elektrischen Zellwickelelement (5) aufweist.
Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Kontaktelement (10) oder das zweite elektrische Kontaktelement (11) mit dem Gehäuse (2) elektrisch gekoppelt ist und das jeweils ungekoppelte elektrische Kontaktelement (10, 11) gegenüber dem Gehäuse (2) elektrisch isoliert ausgebildet ist.
Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) quaderförmig und flach ausgebildet ist, wobei insbesondere die jeweiligen elektrischen Kontaktelemente (10, 11) an einer jeweils flach ausgebildeten Seitenwand (12, 13) des Gehäuses (2) angeordnet sind.
Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) zumindest in einem Endbereich (18, 19) des Deckelelements (4) abgewinkelt, insbesondere rechtwinklig, ist, und/oder das Deckelelement (4) in einer zu dem Endbereich (18, 19) korrespondierende Ausnahme (20, 21) am Grundkörper (3) anordenbar ist.
Batteriezelle (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (18, 19) eine Ausnehmung (22, 23) aufweist, wobei ein Energiespeicherkontaktelement (15, 17) eines der elektrischen Kontaktelemente (10 ,11) an einer Innenseite (24, 26) des Endbereichs (18, 19) anordenbar ist und ein Kontaktterminal (14, 16) einer der elektrischen Kontaktelemente (10 ,11) an einer Außenseite (25, 27) des elektrischen Kontaktelements (10, 11) anordenbar ist und/oder zumindest eine Erhebung (28, 29) des Energiespeicherkontaktelements (15, 17) sich durch die Ausnehmung (22, 23) hindurch erstreckt, wodurch mittels der Erhebung (28, 29) eine elektrische Kontaktierung mit dem elektrischen Kontaktterminal (14, 16) realisiert ist.
Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den jeweiligen Seitendwänden (12, 13) des Gehäuses (2) und dem elektrischen Zellwickelelement (5) ein Zwischenraum (32, 33) gebildet ist, und ein jeweiliges Energiespeicherkontaktelement (15, 17) eines der elektrischen Kontaktelemente (10, 11) in dem jeweiligen Zwischenraum (32, 33) angeordnet ist.
Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) als Vormontagemodul zum Anordnen am Grundkörper (3) des Gehäuses (2) ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle (1), mit einem elektrischen Zellwickelelement (5), welches in einem Innenraum (6) eines prismatischen Gehäuses (2), welches mit einem ersten elektrischen Kontaktelement (10), welches an einer ersten Seitenwand (12) des Gehäuses (2) ausgebildet wird, und mit einem zweiten elektrischen Kontaktelement (11), welches an einer der ersten Seitenwand (12) gegenüberliegenden zweiten Seitenwand (13) des Gehäuses (2) ausgebildet wird, wobei die zwei elektrischen Kontaktelemente (10, 11) mit dem elektrischen Zellwickelelement (5) elektrisch gekoppelt werden, angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (12, 13) des Gehäuses (2) einer jeweils zugeordneten Stirnseite (7 , 8), welche als elektrische Pole (41, 42) ausgebildet sind, des elektrischen Zellwickelelements (5) zugewandt sind und das Gehäuse (2) zweiteilig mit einem Grundkörper (3) und einem Deckelelement (4) ausgebildet wird, wobei das Deckelelement (4) als Vormontagemodul zum Anordnen am Grundkörper (3) des Gehäuses (2) bereitgestellt wird und das Vormontagemodul an dem Grundkörper (3) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Kontaktfahne eines jeweiligen Pols (41, 42) an das Zellwickelelement (5) angebogen wird und nach dem Anbiegen die jeweilige Kontaktfahne mit einem jeweiligen Energiespeicherkontaktelement (15, 17) elektrisch kontaktiert wird und nach dem elektrischen Kontaktieren das Deckelelement (4) am Grundkörper (3) angeordnet wird.