DE102021205024A1 - Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen - Google Patents

Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen Download PDF

Info

Publication number
DE102021205024A1
DE102021205024A1 DE102021205024.7A DE102021205024A DE102021205024A1 DE 102021205024 A1 DE102021205024 A1 DE 102021205024A1 DE 102021205024 A DE102021205024 A DE 102021205024A DE 102021205024 A1 DE102021205024 A1 DE 102021205024A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sealing element
battery cell
contact
pole
pole plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021205024.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Anton Ringel
Andreas Ringk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021205024.7A priority Critical patent/DE102021205024A1/de
Publication of DE102021205024A1 publication Critical patent/DE102021205024A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/148Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/186Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Deckelbaugruppe (10) eines Batteriezellengehäuses, ein Verfahren (20) zu deren Herstellung und deren Verwendung. Dabei umfasst die Deckelbaugruppe (10) einen Gehäusedeckel (12) mit einer ersten Aufnahmeöffnung (14), einen ersten Batteriezellenpol (16) mit einem Durchführungselement (160), das durch die erste Aufnahmeöffnung (14) des Gehäusedeckels (12) hindurchgeführt ist und an dessen einem Ende mit einer ersten Polplatte (161) verbunden ist, und ein erstes Dichtungselement (181), das zwischen der ersten Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) und dem Gehäusedeckel (12) angeordnet ist, wobei der Gehäusedeckel (12), die erste Polplatte (161) und das erste Dichtungselement (181) jeweils mindestens zwei Oberflächen aufweisen, wobei eine erste Kontaktfläche (191) durch den Kontakt einer Oberfläche der ersten Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) mit einer Oberfläche des ersten Dichtungselements (181) ausgebildet ist und eine zweite Kontaktfläche (192) durch den Kontakt einer Oberfläche des Gehäusedeckels (12) mit einer Oberfläche des ersten Dichtungselements (181) ausgebildet ist, wobei die Oberflächenunebenheiten der ersten Kontaktfläche (191) kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der ersten Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) sind und/oder die Oberflächenunebenheiten der zweiten Kontaktfläche (192) kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels (12) sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. Weiterhin betrifft die Erfindung auch deren Verwendung.
  • Stand der Technik
  • Eine Batteriezelle ist ein elektrochemischer Wandler, der bei seiner Entladung gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die elektrische Energie kann beispielsweise zum Fahrzeugantrieb in Elektrofahrzeugen verwendet werden. Dafür sind insbesondere lithiumhaltige Batteriezellen aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit geeignet.
  • Solche Batteriezellen weisen jeweils ein Batteriezellengehäuse auf, in dem mehrere Elektrodeneinheiten, also Anoden, Separatoren und Kathoden, aufgenommen sind. Dabei kann das Batteriezellengehäuse prismatisch, zylindrisch oder folienartig ausgeführt sein.
  • Ein prismatisches Batteriezellengehäuse ist typischerweise mit einem plattenförmig ausgebildeten Gehäusedeckel verschlossen, an dem ein positiver und ein negativer Batteriezellenpol zur elektrischen Kontaktierung mit weiteren Batteriezellen angeordnet sind. Dabei kann der positive bzw. negative Batteriezellenpol durch eine Öffnung des Gehäusedeckels hindurchgeführt und an dem Gehäusedeckel befestigt sein. Im Fall eines undicht ausgeführten Verschlusses dieser Öffnung kann Luft oder Umgebungsfeuchtigkeit durch die Öffnung des Gehäusedeckels in den Innenraum des Batteriezellengehäuses eindringen. Auf solche äußeren Einflüsse reagieren die Elektrodeneinheiten der Batteriezelle sehr empfindlich. Umgekehrt kann auch ein flüssiger Elektrolyt durch diese Öffnung aus dem Innenraum des Batteriezellengehäuses in die Umgebung austreten, welcher entzündbar ist und einen Brand verursachen kann. Daher sollte die Öffnung möglichst abgedichtet ausgebildet werden.
  • Aus dem Dokument US2007/0275301 A1 ist eine Alkali-Batterie bekannt, die einen Batteriezellenpol mit einer Oberflächenrauheit kleiner als 15 µm umfasst.
  • Weiter ist aus dem Dokument CN 105742530 A eine Batteriezelle bekannt, die einen Batteriezellenpol und ein Dichtungselement umfasst, wobei eine elektrische Isolation zwischen dem Batteriezellenpol und dem Dichtungselement angeordnet ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses und ein Verfahren zu deren Herstellung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche bereitgestellt. Weiterhin ist auch die Verwendung einer solchen Deckelbaugruppe Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Eine erfindungsgemäße Deckelbaugruppe umfasst dabei einen Gehäusedeckel mit einer ersten Aufnahmeöffnung, einen ersten Batteriezellenpol mit einem Durchführungselement, das durch die erste Aufnahmeöffnung des Gehäusedeckels hindurchgeführt ist und an dessen einem Ende mit einer ersten Polplatte verbunden ist, und ein erstes Dichtungselement, das zwischen der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols und dem Gehäusedeckel angeordnet ist. Der Gehäusedeckel, die erste Polplatte und das erste Dichtungselement weisen hierbei jeweils mindestens zwei Oberflächen auf.
  • Dabei ist eine erste Kontaktfläche durch den Kontakt einer Oberfläche der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols mit einer Oberfläche des ersten Dichtungselements ausgebildet und eine zweite Kontaktfläche durch den Kontakt einer Oberfläche des Gehäusedeckels mit einer Oberfläche des ersten Dichtungselements. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Oberflächenunebenheiten der ersten Kontaktfläche kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols sind. Alternativ oder zusätzlich sind die Oberflächenunebenheiten der zweiten Kontaktfläche kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels.
  • Der besondere Vorteil dabei besteht darin, dass die Presskraft, um die erste Polplatte des ersten Batteriezellenpols auf dem ersten Dichtungselement bzw. um das erste Dichtungselement auf dem Gehäusedeckel aufzubringen, verringert wird, da die kleineren Oberflächenunebenheiten der ersten und der zweiten Kontaktfläche weniger Presskraft erfordern, um eine zuverlässige Abdichtung des ersten Dichtungselements gegenüber einem Eintritt von Feuchtigkeit in den Innenraum des Batteriezellengehäuses und einem Austritt eines flüssigen Elektrolyten aus dem Innenraum des Batteriezellengehäuses zu erzielen. Auf diese Weise können die erste Polplatte, das erste Dichtungselement und der Gehäusedeckel dünner ausgeführt sein, da die Anforderung an die mechanische Stabilität der betroffenen Komponente aufgrund der verringerten Presskraft reduziert wird. Somit wird das Gewicht der Deckelbaugruppe möglichst klein gehalten.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • So ist es von Vorteil, wenn zumindest eine der Kontaktflächen eine Vertiefung zur Aufnahme des ersten Dichtungselements aufweist. Auf diese Weise wird genau vorgegeben, an welcher Stelle der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols und des Gehäusedeckels das erste Dichtungselement positioniert wird. Somit wird der Herstellungsprozess der Deckelbaugruppe vereinfacht und die Herstellungszeit derselben verkürzt.
  • Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Durchführungselement des ersten Batteriezellenpols an dessen anderem Ende mit einer zweiten Polplatte verbunden ist. Dabei ist ein zweites Dichtungselement zwischen der zweiten Polplatte des ersten Batteriezellenpols und dem Gehäusedeckel vorgesehen. Die zweite Polplatte und das zweite Dichtungselement weisen hierbei jeweils mindestens zwei Oberflächen auf. Dabei ist eine dritte Kontaktfläche durch den Kontakt einer Oberfläche der zweiten Polplatte des ersten Batteriezellenpols mit einer Oberfläche des zweiten Dichtungselements ausgebildet und eine vierte Kontaktfläche durch den Kontakt einer Oberfläche des Gehäusedeckels mit einer Oberfläche des zweiten Dichtungselements. Die Oberflächenunebenheiten der dritten Kontaktfläche sind hierbei kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der zweiten Polplatte des ersten Batteriezellenpols. Alternativ oder zusätzlich sind die Oberflächenunebenheiten der vierten Kontaktfläche kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels.
  • Auch hier verringert sich die Presskraft, um die zweite Polplatte des ersten Batteriezellenpols auf dem zweiten Dichtungselement bzw. um das zweite Dichtungselement auf dem Gehäusedeckel aufzubringen. Neben der ersten Polplatte, dem ersten Dichtungselement und dem Gehäusedeckel können auch die zweite Polplatte und das zweite Dichtungselement dünner ausgeführt sein. Somit wird das Gewicht der Deckelbaugruppe noch weiter reduziert.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine der Kontaktflächen eine Vertiefung zur Aufnahme des zweiten Dichtungselements aufweist.
  • Auf diese Weise wird das zweite Dichtungselement positionsgenau zwischen der zweiten Polplatte und dem Gehäusedeckel angebracht. Der Herstellungsprozess der Deckelbaugruppe wird somit optimiert.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein drittes Dichtungselement zwischen der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols und dem Gehäusedeckel vorgesehen ist. Dabei ist das dritte Dichtungselement derart ausgebildet, dass das dritte Dichtungselement über die erste Polplatte des ersten Batteriezellenpols hinausragt und die erste Polplatte des ersten Batteriezellenpols zumindest teilweise umschließt. Das dritte Dichtungselement ragt hierbei beispielsweise seitlich über die erste Polplatte hinaus.
  • Diese Maßnahme stellt sicher, dass ein Zwischenraum zwischen dem Gehäusedeckel und der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols mittels des dritten Dichtungselements ausgefüllt wird. Damit wird ein Austreten des flüssigen Elektrolyten durch die erste Aufnahmeöffnung des Gehäusedeckels vermieden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein elektrischer Isolator zwischen dem ersten und dem dritten Dichtungselement vorgesehen ist. Dabei ist der elektrische Isolator mit dem ersten und dem dritten Dichtungselement bspw. stoffschlüssig verbunden. Die besagten Komponenten werden beispielsweise mittels Spritzguss bereitgestellt.
  • Da der elektrische Isolator zwischen zwei Dichtungselementen angeordnet ist, muss der Isolator nicht zwingend Dichtungsfunktionen aufweisen. Auf diese Weise lässt sich der Isolator hinsichtlich dessen Materialien und Funktion einfach ausführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses bereitgestellt.
  • Dabei werden in einem ersten Verfahrensschritt ein Gehäusedeckel mit einer ersten Aufnahmeöffnung, ein erster Batteriezellenpol mit einem Durchführungselement und mit einer an dessen einem Ende angeordneten ersten Polplatte, und ein erstes Dichtungselement bereitgestellt. Dabei weisen der Gehäusedeckel, die erste Polplatte und das erste Dichtungselement jeweils mindestens zwei Oberflächen auf. Weiter wird in einem zweiten Verfahrensschritt das Durchführungselement des ersten Batteriezellenpols durch die erste Aufnahmeöffnung des Gehäusedeckels hindurchgeführt. Dabei wird eine erste Kontaktfläche durch den Kontakt einer Oberfläche der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols mit einer Oberfläche des ersten Dichtungselements ausgebildet und eine zweite Kontaktfläche durch den Kontakt einer Oberfläche des Gehäusedeckels mit einer Oberfläche des ersten Dichtungselements. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in einem ersten Zwischenverfahrensschritt zwischen dem ersten und dem zweiten Verfahrensschritt die Oberflächenunebenheiten der ersten Kontaktfläche kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich werden in dem ersten Zwischenverfahrensschritt die Oberflächenunebenheiten der zweiten Kontaktfläche kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels ausgebildet.
  • Vorteilhaft ist es, wenn in einem dritten Verfahrensschritt ein zweites Dichtungselement und eine zweite Polplatte bereitgestellt werden. Dabei weisen das zweite Dichtungselement und die zweite Polplatte jeweils mindestens zwei Oberflächen auf. Weiter wird in einem vierten Verfahrensschritt eine dritte Kontaktfläche durch den Kontakt einer Oberfläche der zweiten Polplatte mit einer Oberfläche des zweiten Dichtungselements ausgebildet und eine vierte Kontaktfläche durch den Kontakt einer Oberfläche des Gehäusedeckels mit einer Oberfläche des zweiten Dichtungselements. In einem zweiten Zwischenverfahrensschritt zwischen dem dritten und dem vierten Verfahrensschritt werden die Oberflächenunebenheiten der dritten Kontaktfläche kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der zweiten Polplatte ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich werden in dem zweiten Zwischenverfahrensschritt die Oberflächenunebenheiten der vierten Kontaktfläche kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels ausgebildet.
  • Weiter vorteilhaft ist es, wenn in dem ersten oder zweiten Zwischenverfahrensschritt zumindest eine der Kontaktflächen mit einer Vertiefung zur Aufnahme des ersten oder zweiten Dichtungselements vorgesehen wird.
  • Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn in dem ersten oder zweiten Zwischenverfahrensschritt zumindest eine der Kontaktflächen durch Polieren, vorzugsweise durch mechanisches Polieren, weitervorzugsweise chemisches Polieren, insbesondere Laserpolieren, oder durch ein Beschichten, vorzugsweise mittels Gasphasenabscheidung, weiter vorzugsweise mittels Lackieren, behandelt wird.
  • Ferner vorteilhaft ist es, wenn in dem zweiten Verfahrensschritt ein drittes Dichtungselement zwischen der ersten Polplatte des ersten Batteriezellenpols und dem Gehäusedeckel angeordnet wird. Dabei wird das dritte Dichtungselement derart ausgebildet, dass das dritte Dichtungselement über die erste Polplatte des ersten Batteriezellenpols hinausragt und die erste Polplatte des ersten Batteriezellenpols zumindest teilweise umschließt.
  • So ist es vorteilhaft, wenn in dem zweiten Verfahrensschritt ein elektrischer Isolator zwischen dem ersten und dem dritten Dichtungselement angeordnet wird. Dabei wird der elektrische Isolator mit dem ersten und dem dritten Dichtungselement stoffschlüssig verbunden.
  • Die Deckelbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung lässt sich vorteilhaft in einem Batteriezellengehäuse für lithiumhaltige Batteriesysteme wie Lithium-Ionen-Batterien, lithiumhaltige Solid-State-Batterien, Lithium-Schwefel- oder Lithium-Luft-Batterien einsetzen. Diese können wiederum Anwendung in elektrischen Fahrzeugen, in Hybridfahrzeugen oder in stationären Anwendungen wie beispielsweise zur Speicherung regenerativ gewonnener elektrischer Energie finden.
  • Figurenliste
  • In der Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine Schnittansicht einer Deckelbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
    • 2 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Deckelbaugruppe gemäß 1.
  • In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Deckelbaugruppe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Die Deckelbaugruppe 10 umfasst beispielsweise einen Gehäusedeckel 12, welcher in 1 mit einer ersten Aufnahmeöffnung 14 versehen ist. In der Regel beinhaltet der Gehäusedeckel 12 noch eine zweite Aufnahmeöffnung, welche typischerweise der ersten Aufnahmeöffnung 14 entsprechend ausgestaltet ist. Daher ist die zweite Aufnahmeöffnung in 1 schematisch nicht abgebildet und bezüglich deren entsprechender Beschreibung wird auf die erste Aufnahmeöffnung 14 des Gehäusedeckels 12 verwiesen.
  • Weiter umfasst die Deckelbaugruppe 10 einen ersten Batteriezellenpol 16, welcher sich beispielsweise aus einem Durchführungselement 160 und einer an dessen einem Ende aufgebrachten ersten Polplatte 161 sowie einer mit dessen anderem Ende verbundenen zweiten Polplatte 162 zusammensetzt. Wie aus 1 zu erkennen ist, sind das eine Ende und das andere Ende des Durchführungselements 160 in einer Längsrichtung des Durchführungselements 160 einander gegenüberliegend angeordnet. Die Deckelbaugruppe 10 kann beispielsweise derart mit einem prismatischen Grundkörper zur Ausbildung eines prismatischen Batteriezellengehäuses verbunden sein, dass das Durchführungselement 160 des ersten Batteriezellenpols 16 zumindest teilweise innerhalb der ersten Aufnahmeöffnung 14 des Gehäusedeckels 12 verlaufend angeordnet wird und die erste Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 innerhalb des prismatischen Grundkörpers angeordnet wird. Ein Luftspalt 17 ist bspw. vollumfänglich umlaufend um das Durchführungselement 160 des ersten Batteriezellenpols 16 in der ersten Aufnahmeöffnung 14 des Gehäusedeckels 12 ausgebildet.
  • Die erste Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 ist dabei beispielsweise mit dem Durchführungselement 160 des ersten Batteriezellenpols 16 verschraubt. Dabei kann die erste Polplatte 161 derart gegen die zweite Polplatte 162 des ersten Batteriezellenpols 16 verspannt sein, dass das Durchführungselement 160 des ersten Batteriezellenpols 16 in der ersten Aufnahmeöffnung 14 des Gehäusedeckels 12 ortsfest fixiert wird. Dabei sind das Durchführungselement 160 und die erste sowie die zweite Polplatte 161, 162 des ersten Batteriezellenpols 16 beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Die Länge bzw. die Breite der beiden Polplatten 161, 162 des ersten Batteriezellenpols 16 ist grundsätzlich nach jeweiligem Anwendungsfall frei wählbar.
  • Um die erste Aufnahmeöffnung 14 des Gehäusedeckels 12 gegenüber einem Austreten eines flüssigen Elektrolyten abzudichten und weiterhin den Gehäusedeckel 12 gegenüber der ersten Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 elektrisch zu isolieren, ist beispielsweise ein erstes Dichtungselement 181 mit einer ersten Öffnung 180 für das Durchführungselement 160 des ersten Batteriezellenpols 16 zwischen der ersten Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 und dem Gehäusedeckel 12 angeordnet. Dabei ist eine erste Kontaktfläche 191 durch den Kontakt des ersten Dichtungselements 181 mit der ersten Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 ausgebildet. Die Oberflächenunebenheiten der ersten Kontaktfläche 191 sind kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der ersten Polplatte 161, die nicht in Berührung mit dem ersten Dichtungselement 181 kommen. Weiter ist eine zweite Kontaktfläche 192 durch den Kontakt des ersten Dichtungselements 181 mit dem Gehäusedeckel 12 ausgebildet. Die Oberflächenunebenheiten der zweiten Kontaktfläche 192 sind kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels 12, die keine Kontaktflächen mit dem ersten Dichtungselement 181 aufweisen.
  • Weiter ist ein zweites Dichtungselement 182 zwischen dem Gehäusedeckel 12 und der zweiten Polplatte 162 des ersten Batteriezellenpols 16 positioniert, um die erste Aufnahmeöffnung 14 des Gehäusedeckels 12 gegenüber einem Eindringen von Umgebungsfeuchtigkeit abzudichten und weiterhin beispielsweise den Gehäusedeckel 12 gegenüber der zweiten Polplatte 162 des ersten Batteriezellenpols 16 elektrisch zu isolieren. Dabei ist eine dritte Kontaktfläche 193 durch den Kontakt des zweiten Dichtungselements 182 mit der zweiten Polplatte 162 des ersten Batteriezellenpols 16 ausgebildet. Die Oberflächenunebenheiten der dritten Kontaktfläche 193 sind kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der zweiten Polplatte 162, die keinen Kontakt mit dem zweiten Dichtungselement 182 bilden. Weiter ist eine vierte Kontaktfläche 194 durch den Kontakt des zweiten Dichtungselements 182 mit dem Gehäusedeckel 12 ausgebildet. Die Oberflächenunebenheiten der vierten Kontaktfläche 194 sind kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels 12, die keine Kontaktflächen mit dem zweiten Dichtungselement 182 aufweisen.
  • Weiterhin ist ein drittes Dichtungselement 183 zwischen dem Gehäusedeckel 12 und der ersten Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 positioniert. Dabei ist das dritte Dichtungselement 183 derart ausgeführt und auf der ersten Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 angeordnet, dass das dritte Dichtungselement 183 über die erste Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 seitlich hinausragt und diese zumindest teilweise umschließt.
  • Ferner ist ein elektrischer Isolator 184 zwischen dem ersten Dichtungselement 181 und dem dritten Dichtungselement 183 angeordnet, welcher dazu ausgebildet ist, den Gehäusedeckel 12 gegenüber der ersten Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 elektrisch zu isolieren. Der elektrische Isolator 184, das erste Dichtungselement 181 und das dritte Dichtungselement 183 können beispielsweise mittels Spritzguss einstückig hergestellt sein.
  • In 2 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 20 zur Herstellung einer Deckelbaugruppe 10 gemäß 1 schematisch dargestellt.
  • Zunächst werden in einem ersten Verfahrensschritt 202 ein Gehäusedeckel 12 mit einer ersten Aufnahmeöffnung 14 und ein erster Batteriezellenpol 16 mit einem Durchführungselement 160 und einer an dessen einem Ende angeordneten ersten Polplatte 161 bereitgestellt. Dabei wird das Durchführungselement 160 auf der ersten Polplatte 161 beispielsweise angeschweißt. Zugleich wird in dem ersten Verfahrensschritt 202 ein erstes Dichtungselement 181 mit einer Öffnung 180 vorgefertigt. Das erste Dichtungselement 181 kann hierbei zusammen mit einem elektrischen Isolator 184 und einem dritten Dichtungselement 183 mittels Spritzguss einstückig hergestellt werden.
  • Anschließend werden in einem ersten Zwischenverfahrensschritt 203 die Oberflächenunebenheiten einer ersten Kontaktfläche 191 und einer zweiten Kontaktfläche 192 beispielsweise mittels Polieren oder Beschichten reduziert. Auf diese Weise werden die Oberflächenunebenheiten der ersten Kontaktfläche 191 kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der ersten Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 ausgebildet und die Oberflächenunebenheiten der zweiten Kontaktfläche 192 kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels 12. Die erste Kontaktfläche 191 und die zweite Kontaktfläche 192 sind hierbei die Flächen, die mit dem ersten Dichtungselement 181 kontaktiert werden.
  • Weiter wird in einem zweiten Verfahrensschritt 204 das Durchführungselement 160 des ersten Batteriezellenpols 16 derart durch die erste Aufnahmeöffnung 14 des Gehäusedeckels 12 hindurchgeführt, dass ein Luftspalt 17 vollumfänglich umlaufend um das Durchführungselement 160 des ersten Batteriezellenpols 16 in der ersten Aufnahmeöffnung 14 des Gehäusedeckels 12 ausgebildet wird.
  • Weiterhin werden in einem dritten Verfahrensschritt 206 ein zweites Dichtungselement 182 und eine zweite Polplatte 162 bereitgestellt.
  • Anschließend werden in einem zweiten Zwischenverfahrensschritt 207 die Oberflächenunebenheiten einer dritten Kontaktfläche 193 und einer vierten Kontaktfläche 194 beispielsweise mittels Polieren oder Beschichten reduziert. Auf diese Weise werden die Oberflächenunebenheiten der dritten Kontaktfläche 193 kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der zweiten Polplatte 162 des ersten Batteriezellenpols 16 ausgebildet und die Oberflächenunebenheiten der vierten Kontaktfläche 194 kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels 12. Die dritte Kontaktfläche 193 und die vierte Kontaktfläche 194 sind hierbei die Flächen, die mit dem zweiten Dichtungselement 182 kontaktiert werden.
  • Weiter wird in einem vierten Verfahrensschritt 208 das zweite Dichtungselement 182 auf dem Gehäusedeckel 12 angeordnet. Zugleich wird die zweite Polplatte 162 mit dem Durchführungselement 160 des ersten Batteriezellenpols 16 verbunden und mit der ersten Polplatte 161 des ersten Batteriezellenpols 16 derart verspannt, dass das Durchführungselement 160 des ersten Batteriezellenpols 16 in der ersten Aufnahmeöffnung 14 des Gehäusedeckels 12 ortsfest fixiert wird.
  • Die erfindungsgemäße Deckelbaugruppe 10 lässt sich vorteilhaft in lithiumhaltigen Batteriesystemen, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, lithiumhaltigen Solid-State-Batterien, Lithium-Schwefel- oder Lithium-Luft-Batterien, verwenden. Diese wiederum finden Anwendung in E-Bikes oder Kraftfahrzeugen sowie in der stationären Speicherung elektrischer Energie.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2007/0275301 A1 [0005]
    • CN 105742530 A [0006]

Claims (13)

  1. Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, umfassend einen Gehäusedeckel (12) mit einer ersten Aufnahmeöffnung (14), einen ersten Batteriezellenpol (16) mit einem Durchführungselement (160), das durch die erste Aufnahmeöffnung (14) des Gehäusedeckels hindurchgeführt ist und an dessen einem Ende mit einer ersten Polplatte (161) verbunden ist, und ein erstes Dichtungselement (181), das zwischen der ersten Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) und dem Gehäusedeckel (12) angeordnet ist, wobei der Gehäusedeckel (12), die erste Polplatte (161) und das erste Dichtungselement (181) jeweils mindestens zwei Oberflächen aufweisen, wobei eine erste Kontaktfläche (191) durch den Kontakt einer Oberfläche der ersten Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) mit einer Oberfläche des ersten Dichtungselements (181) ausgebildet ist und eine zweite Kontaktfläche (192) durch den Kontakt einer Oberfläche des Gehäusedeckels (12) mit einer Oberfläche des ersten Dichtungselements (181) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenunebenheiten der ersten Kontaktfläche (191) kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der ersten Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) sind und/oder die Oberflächenunebenheiten der zweiten Kontaktfläche (192) kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels (12) sind.
  2. Deckelbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kontaktflächen (191, 192) eine Vertiefung zur Aufnahme des ersten Dichtungselements (181) aufweist.
  3. Deckelbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungselement (160) des ersten Batteriezellenpols (16) an dessen anderem Ende mit einer zweiten Polplatte (162) verbunden ist, wobei ein zweites Dichtungselement (182) zwischen der zweiten Polplatte (162) des ersten Batteriezellenpols (16) und dem Gehäusedeckel (12) vorgesehen ist, wobei die zweite Polplatte (162) und das zweite Dichtungselement (182) jeweils mindestens zwei Oberflächen aufweisen, wobei eine dritte Kontaktfläche (193) durch den Kontakt einer Oberfläche der zweiten Polplatte (162) des ersten Batteriezellenpols (16) mit einer Oberfläche des zweiten Dichtungselements (182) ausgebildet ist und eine vierte Kontaktfläche (194) durch den Kontakt einer Oberfläche des Gehäusedeckels (12) mit einer Oberfläche des zweiten Dichtungselements (182) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenunebenheiten der dritten Kontaktfläche (193) kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der zweiten Polplatte (162) des ersten Batteriezellenpols (16) sind und/oder die Oberflächenunebenheiten der vierten Kontaktfläche (194) kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels (12) sind.
  4. Deckelbaugruppe nach Anspruch 3, zumindest eine der Kontaktflächen (193, 194) eine Vertiefung zur Aufnahme des zweiten Dichtungselements (182) aufweist.
  5. Deckelbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Dichtungselement (183) zwischen der ersten Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) und dem Gehäusedeckel (12) vorgesehen ist, wobei das dritte Dichtungselement (183) derart ausgebildet ist, dass das dritte Dichtungselement (183) über die erste Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) hinausragt und die erste Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) zumindest teilweise umschließt.
  6. Deckelbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Isolator (184) zwischen dem ersten und dem dritten Dichtungselement (181, 183) vorgesehen ist, wobei der elektrische Isolator (184) mit dem ersten und dem dritten Dichtungselement (181, 183) stoffschlüssig verbunden ist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei in einem ersten Verfahrensschritt (202) ein Gehäusedeckel (12) mit einer ersten Aufnahmeöffnung (14), ein erster Batteriezellenpol (16) mit einem Durchführungselement (160) und einer an dessen einem Ende angeordneten ersten Polplatte (161), und ein erstes Dichtungselement (181) bereitgestellt werden, wobei der Gehäusedeckel (12), die erste Polplatte (161) und das erste Dichtungselement (181) jeweils mindestens zwei Oberflächen aufweisen, und in einem zweiten Verfahrensschritt (204) das Durchführungselement (160) des ersten Batteriezellenpols (16) durch die erste Aufnahmeöffnung (14) des Gehäusedeckels (12) hindurchgeführt wird, wobei eine erste Kontaktfläche (191) durch den Kontakt einer Oberfläche der ersten Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) mit einer Oberfläche des ersten Dichtungselements (181) ausgebildet wird und eine zweite Kontaktfläche (192) durch den Kontakt einer Oberfläche des Gehäusedeckels (12) mit einer Oberfläche des ersten Dichtungselements (181) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Zwischenverfahrensschritt (203) zwischen dem ersten und dem zweiten Verfahrensschritt (202, 204) die Oberflächenunebenheiten der ersten Kontaktfläche (191) kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der ersten Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) ausgebildet werden und/oder die Oberflächenunebenheiten der zweiten Kontaktfläche (192) kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels (12) ausgebildet werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Verfahrensschritt (206) ein zweites Dichtungselement (182) und eine zweite Polplatte (162) bereitgestellt werden, wobei das zweite Dichtungselement (182) und die zweite Polplatte (162) jeweils mindestens zwei Oberflächen aufweisen, und in einem vierten Verfahrensschritt (208) eine dritte Kontaktfläche (193) durch den Kontakt einer Oberfläche der zweiten Polplatte (162) mit einer Oberfläche des zweiten Dichtungselements (182) ausgebildet wird und eine vierte Kontaktfläche (194) durch den Kontakt einer Oberfläche des Gehäusedeckels (12) mit einer Oberfläche des zweiten Dichtungselements (182) ausgebildet wird, wobei in einem zweiten Zwischenverfahrensschritt (207) zwischen dem dritten und dem vierten Verfahrensschritt (206, 208) die Oberflächenunebenheiten der dritten Kontaktfläche (193) kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen der zweiten Polplatte (162) ausgebildet werden und/oder die Oberflächenunebenheiten der vierten Kontaktfläche (194) kleiner als die Oberflächenunebenheiten anderer Oberflächen des Gehäusedeckels (12) ausgebildet werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten oder zweiten Zwischenverfahrensschritt (203, 207) zumindest eine der Kontaktflächen (191, 192, 193, 194) mit einer Vertiefung zur Aufnahme des ersten oder zweiten Dichtungselements (181, 182) vorgesehen wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten oder zweiten Zwischenverfahrensschritt (203, 207) zumindest eine der Kontaktflächen (191, 192, 193, 194) durch Polieren, vorzugsweise mechanisches Polieren, weitervorzugsweise chemisches Polieren, insbesondere Laserpolieren, oder durch Beschichten, vorzugsweise Gasphasenabscheidung, weiter vorzugsweise Lackieren, behandelt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Verfahrensschritt (204) ein drittes Dichtungselement (183) zwischen der ersten Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) und dem Gehäusedeckel (12) angeordnet wird, wobei das dritte Dichtungselement (183) derart ausgebildet wird, dass das dritte Dichtungselement (183) über die erste Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) hinausragt und die erste Polplatte (161) des ersten Batteriezellenpols (16) zumindest teilweise umschließt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Verfahrensschritt (204) ein elektrischer Isolator (184) zwischen dem ersten und dem dritten Dichtungselement (181, 183) angeordnet wird, wobei der elektrische Isolator (184) mit dem ersten und dem dritten Dichtungselement (181, 183) stoffschlüssig verbunden wird.
  13. Verwendung einer Deckelbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Batteriezelle für ein Elektrofahrzeug (EV), ein Hybridfahrzeug (HEV) oder ein Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).
DE102021205024.7A 2021-05-18 2021-05-18 Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen Pending DE102021205024A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021205024.7A DE102021205024A1 (de) 2021-05-18 2021-05-18 Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021205024.7A DE102021205024A1 (de) 2021-05-18 2021-05-18 Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021205024A1 true DE102021205024A1 (de) 2022-11-24

Family

ID=83898936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021205024.7A Pending DE102021205024A1 (de) 2021-05-18 2021-05-18 Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021205024A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070275301A1 (en) 2006-05-23 2007-11-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Alkaline storage battery
DE102014106204A1 (de) 2014-05-05 2015-11-05 Bmw Ag Batteriezelle sowie Batterie mit ein oder mehreren Batteriezellen
DE102014219001A1 (de) 2014-09-22 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle mit Zellengehäuse und einer Deckelanordnung mit Batteriekontakten
CN105742530A (zh) 2009-11-28 2016-07-06 上海比亚迪有限公司 电池盖板组件、其制备方法及单体电池和电池组
DE102018218287A1 (de) 2018-10-25 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070275301A1 (en) 2006-05-23 2007-11-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Alkaline storage battery
JP2007317394A (ja) 2006-05-23 2007-12-06 Toyota Motor Corp アルカリ蓄電池
CN105742530A (zh) 2009-11-28 2016-07-06 上海比亚迪有限公司 电池盖板组件、其制备方法及单体电池和电池组
DE102014106204A1 (de) 2014-05-05 2015-11-05 Bmw Ag Batteriezelle sowie Batterie mit ein oder mehreren Batteriezellen
DE102014219001A1 (de) 2014-09-22 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle mit Zellengehäuse und einer Deckelanordnung mit Batteriekontakten
DE102018218287A1 (de) 2018-10-25 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017216673A1 (de) Elektrochemische energiespeichervorrichtung mit einem hartschalenzellgehäuse und ein verfahren zur herstellung dieser
EP3679610B1 (de) Batteriezelle und verfahren zum herstellen einer solchen
DE102016221562A1 (de) Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle
DE102016213221A1 (de) Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle
DE102021205024A1 (de) Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen
DE102015212202A1 (de) Siliciummonolith-Graphit-Anode für eine Lithium-Zelle
DE102019218656A1 (de) Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen
DE102020213434A1 (de) Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses und Verwendung einer solchen
DE102019213897A1 (de) Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen
DE102019103614B4 (de) Überstromschutzvorrichtung für eine Energiespeicherzelle, Elektrode für eine Energiespeicherzelle, Energiespeicherzelle und Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Energiespeicherzelle
DE102020213063A1 (de) Verfahren zur Bereitstellung einer Batteriezelle und Verwendung einer solchen
DE102015200685A1 (de) Elektrodenwickel für ein galvanisches Element und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102015207070A1 (de) Batterie mit prismatischem Metallgehäuse
DE102021207478A1 (de) Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen
DE102020213433A1 (de) Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu derer Herstellung und Verwendung einer solchen
EP3096371A1 (de) Batteriezelle
DE102020213431A1 (de) Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu derer Herstellung und Verwendung einer solchen
DE102018220539A1 (de) Batteriezelle, Batteriemodul und dessen Verwendung
DE102021207710A1 (de) Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses und Verwendung einer solchen
DE102017216565A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Energiespeichereinheit mit einem Festkörperelektrolyten sowie elektrische Energiespeichereinheit mit einem Festkörperelektrolyten
DE102021205705A1 (de) Batteriezelle, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen
DE102019210782A1 (de) Deckelbaugruppe und Verfahren zur Herstellung einer Deckelbaugruppe
DE102010029970A1 (de) Batterie mit passivem Korrosionsschutz
DE102019213173A1 (de) Deckelbaugruppe eines Batteriezellengehäuses, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer solchen
DE102020213364A1 (de) Batteriezelle und Verwendung einer solchen

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified