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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle. Außerdem betrifft die Erfindung auch eine solche Batteriezelle. Ferner betrifft die Erfindung vorzugsweise auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batteriezelle.
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Im Zuge der fortschreitenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen aber auch von Gebäuden und dergleichen kommen vermehrt Energiespeicher konkret in Form von wieder aufladbaren Batterien zum Einsatz. Insbesondere bei (landgestützten) Kraftfahrzeugen dienen diese zur Energiebereitstellung für elektromotorische Antriebe, beispielsweise Fahrmotoren. Im Betrieb dieser Batterien erwärmen sich - insbesondere aufgrund von elektrischer Verlustleistung - die üblicherweise im Rahmen dieser Batterien eingesetzten (Sekundär-) Zellen. Einerseits ist es zwar vorteilhaft, dass die Zellen auf einen bestimmten Betriebs-Temperaturwert temperiert sind, allerdings dürfen die Zellen auch nicht zu warm werden, da diese dadurch signifikant in deren Lebensdauer eingeschränkt oder sogar zerstört werden können. Außerdem kann es im Fall einer Überhitzung innerhalb einer Batterie mit einer Vielzahl von Zellen zu einem sogenannten „thermal runaway“ kommen, wenn eine Zelle stark überhitzt und dabei die Wärme auf eine benachbarte überträgt und diese dann ebenfalls überhitzt.
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Zur Steuerung der Energieabgabe, unter anderem in Abhängigkeit der Temperatur innerhalb der Batterie, weisen solche Batterien häufig auch eine sogenanntes Batteriemanagementsystem auf, das einen Controller umfasst, in dem diese Steuerungs- und Kontrollfunktion implementiert ist. Insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen weisen solche Batterien auch Kühlsysteme auf, um die Zellen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um ihren Betriebs-Temperaturwert zu halten.
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Als Zellen kommen grundsätzlich sogenannte prismatische (d. h. kasten- oder schachtelartig ausgebildete) Zellen, zylindrische Zellen (meist in Form eines kreiszylindrischen Stabs) oder sogenannte Pouch-Zellen zum Einsatz. Bei Letzteren sind die Elektroden und Elektrolyte flach- und schichtartig übereinander gestapelt angeordnet und in einer innerhalb gewisser Grenzen flexiblen, meist etwa rechteckförmigen, Tasche (der sogenannten „Pouch“) fluiddicht verschlossen. Prismatische Zellen weisen meist ein vergleichsweise starres oder steifes Gehäuse, bspw. aus einem Metallblech tiefgezogen, auf. Die Elektroden sind auch hier gestapelt oder auch als sogenannter Elektrodenwickel ausgestaltet. Üblicherweise sind die Elektroden selbst durch eine mit Elektrodenaktivmaterial beschichtete elektrisch leitfähige Folie, bspw. eine Aluminium- oder auch Kupferfolie, gebildet. Ein Überstand der jeweils Folie zu einer Seite des „Elektrodenpakets“ (also des Stapels oder Wickels) dient dabei als Kontaktierungselement und wird häufig als „Ableiter“- oder „Kontaktfähnchen“ bezeichnet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigung einer Batteriezelle zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Des Weiteren wird diese Aufgabe erfindungsgemäße gelöst durch eine Batteriezelle mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen einer Batteriezelle. Dabei wird verfahrensgemäß zunächst eine Elektrodenanordnung bereitgestellt. Bei dieser Elektrodenanordnung handelt es sich bspw. um einen Stapel von einzelnen Elektroden oder um einen (flachen, d. h. eine größere flächige Erstreckung als Dicke aufweisenden) Elektrodenwickel, jeweils insbesondere aus folienförmigen Elektroden. Des Weiteren wird zur Erstellung eines Gehäuses für die Elektrodenanordnung ein Gehäusegrundelement bereitgestellt. Dieses Gehäusegrundelement wird zumindest in einem Teilbereich derart für einen nachfolgenden Faltschritt zugeschnitten, dass im gefalteten Zustand eine Kontaktierungsöffnung zur Herausführung eines mit der Elektrodenanordnung verbundenen Kontaktierungselements aus dem Gehäuse vorhanden ist. Eine im gefalteten Zustand die Kontaktierungsöffnung begrenzende Öffnungskante dieses Teilbereichs wird dabei derart bemessen, dass im gefalteten Zustand diese Öffnungskante ein zwischen der Öffnungskante und dem Kontaktierungselement angeordnetes Dichtelement klemmt, d. h. insbesondere eine Klemmkraft auf dieses ausübt. Der Teilbereich wird (insbesondere anschließend) zur Bildung des Gehäuses gefaltet und im gefalteten Zustand fixiert.
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Dadurch, dass wenigstens der Teilbereich des Gehäusegrundelements gefaltet wird, kann eine Ausführung des Gehäuses mit wenigen separaten Teilelementen geschaffen werden. Die Klemmung des Dichtelements ermöglicht außerdem vorteilhafterweise mit vergleichsweise einfachen Mitteln ein dichtes Schließen des Gehäuses im Bereich der Durchführung des Kontaktierungselements aus dem Gehäuse.
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In einer besonders zweckmäßigen Verfahrensvariante wird das Gehäusegrundelement zu einem rohrartig oder topfartig ausgebildeten Gehäusezwischenkörper umgeformt. Beispielsweise kommt hier Tiefziehen oder Fließpressen zum Einsatz. Der anschließend zu faltende Teilbereich wird in diesem Fall an einem Rohrendbereich oder Topföffnungsbereich ausgebildet und insbesondere zum Schließen des „Rohrs“ oder „Topfs“ (ähnlich wie bei einer Schachtel) herangezogen. Insbesondere wird der Teilbereich an einem beim Umformen - insbesondere prismatischer Batteriegehäuse - üblicherweise außerhalb des umgeformten Bereichs verbleibenden Rand, Überstand oder „Flansch“ ausgebildet. Da dieser Rand üblicherweise abgetrennt wird, kann somit Material eingespart oder zumindest vorteilhaft genutzt werden, wenn der Rand nun mittels Falttechnik zum Schließen des Gehäuses eingesetzt wird. Vorzugsweise wird in diesen Rand also eine entsprechende „Faltstruktur“ - auch als „Zwickel“ bezeichnet - eingeschnitten, die im bestimmungsgemäß gefalteten Zustand - insbesondere in Zusammenwirkung mit dem Kontaktierungselement und dem Dichtelement eine geschlossene Oberfläche ergibt.
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Optional wird im Fall des vorstehend beschriebenen, rohrartig umgeformten Gehäusezwischenkörpers an dessen beiden offenstehenden Enden jeweils ein zum falttechnisch zu schließenden „Deckel“ vorgesehener Teilbereich ausgebildet. In diesem Fall stehen - insbesondere entgegengesetzt „gepolte“ - Kontaktierungselemente der Elektrodenanordnung an den jeweils gegenüberliegenden Rohrenden vor.
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In einer alternativen Verfahrensvariante wird das Gehäusegrundelement insgesamt als ein Faltzuschnitt für das Gehäuse bereitgestellt. Dieser Faltzuschnitt wird dazu derart zugeschnitten, dass im gefalteten Zustand die Kontaktierungsöffnung zur Herausführung des mit der Elektrodenanordnung verbundenen Kontaktierungselements aus dem - im gefalteten Zustand aus dem Faltzuschnitt gebildeten - Gehäuses vorhanden ist. Die im gefalteten Zustand die Kontaktierungsöffnung begrenzende Öffnungskante des Faltzuschnitts wird dabei derart bemessen, dass im gefalteten Zustand diese Öffnungskante das zwischen der Öffnungskante und dem Kontaktierungselement angeordnete Dichtelement klemmt. Der Faltzuschnitt wird (insbesondere anschließend) zur Bildung des Gehäuses gefaltet und im gefalteten Zustand fixiert. Vorzugsweise entfällt hierbei ein Umformschritt für das Gehäuse.
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Bei dem Faltzuschnitt handelt es sich insbesondere um eine „abgewickelte“ Projektion zumindest eines Teils der bestimmungsgemäßen Gehäuseform. Optional ist der Faltzuschnitt derart gestaltet, dass im gefalteten Zustand Überlappungen ausgebildet werden, die zur Fixierung - vorzugsweise mittels Schweißens oder Klebens - dienen. Prinzipiell ist der Faltzuschnitt also vergleichbar mit einem „Rohling“ einer Faltschachtel, die bspw. einen Versandkarton bildet. Im Fall der geschweißten Fixierung wird allerdings vorzugsweise ein Stumpfstoß zwischen den Kanten der gefalteten Elemente herangezogen, d. h. keine Überlappung vorgesehen.
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Ein gefaltetes Gehäuse kann bspw. Maschinenaufwand bei der Herstellung des Gehäuses verringern, insbesondere da eine Umformmaschine zu Herstellung zumindest des Gehäusetopfs mit vergleichsweise teuren Tiefziehwerkzeugen entfallen kann. Eine Maschine zum Erstellen des Zuschnitts ist dagegen auch zum Zuschneiden von Platinen zum Umformen ohnehin erforderlich.
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Vorzugsweise wird bei der Auslegung (also insbesondere der Konstruktion) des Gehäuses und somit des Gehäusegrundelements inkl. des Teilbereichs sowie auch des Faltzuschnitts ein Spaltmaß, das im bestimmungsgemäßen Montagezustand des Gehäuses mit eingehaustem Elektrodenstapel, vorzugsweise im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand, zwischen der Öffnungskante und dem Kontaktierungselement vorliegt, unter Berücksichtigung des Dichtelements und dessen Materials möglichst klein gestaltet, insbesondere minimiert. Vorzugsweise wird das Spaltmaß dabei aber derart eingestellt, dass bei der Herstellung eine Zerstörung des Dichtelements, im Fall bspw. eines Dichtungsrings ein übermäßiges Quetschen, vermieden wird.
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In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird das Dichtelement vor dem Falten des Teilbereichs bzw. des Faltzuschnitts zum Gehäuse an der Öffnungskante oder an das Kontaktierungselement angebunden. Vorzugsweise wird das Dichtelement an die Öffnungskante bzw. das Kontaktierungselement angeformt. Beispielsweise erfolgt dieses Anformen durch ein Beschichten des Kontaktierungselements bzw. der Öffnungskante mit einem, das Dichtelement bildenden Dichtmaterial.
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In einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante wird das Gehäusegrundelement aus Metall, insbesondere einer Metallplatine gebildet. Das Dichtelement dient in diesem Fall insbesondere auch zur elektrischen Isolation des Kontaktierungselements gegenüber dem metallischen (aus dem Gehäusegrundelement bzw. dem Faltzuschnitt) gebildeten Gehäuse.
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In einer optionalen Verfahrensvariante wird der Faltzuschnitt zunächst zu einer Art Schachtel mit wenigstens einer geöffneten Stirnfläche (oder: Stirnseite) gefaltet. Diese Stirnfläche wird dabei nachfolgend - insbesondere nach einem Einlegen (insbesondere Einschieben) der Elektrodenanordnung in das Gehäuse - durch Zufalten wenigstens eines Deckelabschnitts (gebildet durch einen sogenannten „Faltzwickel“) des Faltzuschnitts derart verschlossen, dass das Kontaktierungselement durch die korrespondierende Kontaktierungsöffnung hindurchgeführt ist. Vorzugsweise werden zwei unterschiedlichem elektrischen Potential zugeordnete Kontaktierungselemente durch diese geöffnete Stirnfläche hindurchgeführt. Entsprechend analog erfolgt auch das Schließen des umgeformten Gehäusezwischenkörpers.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante wird die Stirnfläche durch Zufalten wenigstens zweier - vorzugsweise einander gegenüberliegender - Deckelabschnitte (Faltzwickel) des Faltzuschnitts verschlossen. Insbesondere wird das Gehäuse also vergleichbar zu einem herkömmlichen Verpackungskarton verschlossen. Die (jeweilige) Kontaktierungsöffnung wird dabei durch wenigstens einen Freischnitt, vorzugsweise durch zwei an den beim Zufalten aufeinandertreffenden Deckelabschnitten ausgebildete Freischnitte, gebildet. Die Kanten dieser Freischnitte bilden dabei vorzugsweise gemeinsam die vorstehend genannte Öffnungskante.
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Optional wird die vorstehend beschriebene Schachtel an beiden, gegenüberliegenden Stirnseiten offen belassen und - insbesondere nach der Bestückung mit der Elektrodenanordnung - durch beide stirnseitigen Öffnungen jeweils ein Kontaktierungselement der Elektrodenanordnung herausgeführt sowie anschließend beide Stirnflächen wie vorstehend beschrieben verschlossen.
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In einer alternativen Verfahrensvariante wird der Faltzuschnitt zunächst zu einer Art Schachtel mit wenigstens einer geöffneten Stirnfläche gefaltet wird. Das (optional jeweilige) Kontaktierungselement wird in Form eines Kontaktdeckels an (jeweils) einen Kontaktabschnitt der Elektrodenanordnung elektrisch kontaktiert angebunden und die geöffnete Stirnfläche mittels des Kontaktdeckels verschlossen. In diesem Fall weist der Faltzuschnitt also vorzugsweise keinen Deckelabschnitt auf.
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In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird der Faltzuschnitt zur Bildung der Art Schachtel um die Elektrodenanordnung sowie insbesondere auch um den bzw. die Kontaktdeckel herumgefaltet. Das (wie vorstehend beschrieben) zwischen dem Faltzuschnitt und dem Kontaktdeckel angeordnete Dichtelement wird hierbei - insbesondere dadurch, dass der Faltzuschnitt um diesen herumgelegt wird - geklemmt. Grundsätzlich kann der Kontaktdeckel aber auch unter Krafteinwirkung in den von dem Faltzuschnitt im gefalteten Zustand gebildeten Gehäusering „eingepresst“ werden.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Verfahrensvariante mit dem am Kontaktabschnitt angeordneten Kontaktdeckel wird der Faltzuschnitt zunächst zu einer Art Schachtel mit wenigstens zwei einander gegenüberliegenden geöffneten Stirnflächen gefaltet. Des Weiteren wird an zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Elektrodenanordnung angeordneten und unterschiedlichem elektrischen Potential zugeordneten Kontaktabschnitten der Elektrodenanordnung jeweils ein Kontaktierungselement in Form eines (insbesondere des vorstehend beschriebenen) Kontaktdeckels elektrisch kontaktiert angebunden. Die beiden geöffneten Stirnflächen werden wie vorstehend für die eine Stirnfläche beschrieben mittels des jeweiligen Kontaktdeckels verschlossen.
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In einer weiteren Variante, die auf die vorstehend beschriebenen Verfahrensvarianten anwendbar ist - also auf die Verfahrensvariante mit gefaltetem „Deckel“ sowie auf die Verfahrensvariante mit geklemmtem, separatem Kontaktdeckel als auch auf die Verfahrensvariante mit umgeformtem Gehäusezwischenkörper -, wird einer der üblicherweise beiden vorhandenen Kontaktierungsabschnitte innenseitig mit der nur auf einer Stirnseite geöffneten Schachtel kontaktiert. In diesem Fall dient der durch die Schachtel gebildete „Gehäusetopf“ als Kontakt für ein erstes elektrisches Potential, der Kontakt für das andere, zweite elektrische Potential wird durch das vorstehend beschriebene Kontaktierungselement gebildet.
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In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird das Dichtelement aus einem reaktiven Dichtmaterial, insbesondere einem reaktiven Butylkautschuk gebildet. Dieses Material ist zweckmäßig bei Metall-zu-Metall-Verbindungen. Optional weist das reaktive Dichtmaterial eine metallische Diffusionsbarriere auf. Dies kann für Kunststoff-zu-Metall-Verbindungen (für den Fall, dass bspw. der Faltzuschnitt aus einem Kunststoff gebildet ist) zweckmäßig sein. Weiter alternativ wird das Dichtelement aus einem bereits vernetzten Polymer, insbesondere einem vorzugsweise gummiartigen Polymer, bspw. einem Silikonkautschuk oder dergleichen gebildet. Die Dichtungsvarianten für Metall-zu-Metall-Verbindungen können vorzugsweise bei Einsatz auf der Kathodenseite mit elektrisch leitfähigem Material, bspw. mit Kohlenstoff oder Fasern, „verunreinigt“ werden, sodass eine geringe elektrische Leitfähigkeit vorliegt. Dadurch kann (insbesondere Kontakt-) Korrosion des Gehäuses verhindert oder verringert werden.
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Vorzugsweise wird der Faltzuschnitt nach dem Falten zum Gehäuse, bspw. an den vorstehend genannten, entsprechend vorgesehenen Überlappstellen, vorzugsweise aber an einem Stumpfstoß entsprechender Kanten geschweißt (bevorzugt mittels Laserstrahlschweißens), so dass vorzugsweise das Gehäuse mediendicht ausgebildet wird. Optional ist auch eine Verklebung denkbar. Vorteilhafterweise dienen diese Verbindungsnähte auch als Soll-Berstnähte bei Überdruck im Gehäuse.
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In einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante wird vor einem vollständigen Verschließen des Gehäuses Elektrolyt in den Gehäuseinnenraum eingefüllt.
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Die erfindungsgemäße Batteriezelle wird mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt. Insbesondere weist die Batteriezelle - die vorzugsweise in einer Traktionsbatterie eines landgestützten Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommt - die im Rahmen des Verfahrens beschriebenen körperlichen Merkmale sowie die daraus entstehenden Vorteile gleichermaßen auf.
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Das vorstehend beschriebene Kraftfahrzeug, das die Batteriezelle im Rahmen der Traktionsbatterie umfasst, stellt ebenfalls eine Erfindung dar.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einzelnen perspektivischen Darstellungen schematisch einen Ablauf einer Herstellung einer Batteriezelle,
- 2 in einer Ansicht auf eine Stirnseite schematisch die Batteriezelle,
- 3 in einer schematischen Perspektivansicht ein Zwischenfertigungselement eines Gehäuses der Batteriezelle,
- 4 in einer schematischen Perspektivansicht ein alternatives Ausführungsbeispiel der Batteriezelle,
- 5 in Ansicht gemäß 1 ein alternatives Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens,
- 6 in einer schematischen, aufgebrochenen Detailansicht die gemäß dem in 5 dargestellten Herstellungsverfahren gefertigte Batteriezelle, und
- 7 in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit der Batteriezelle.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle 1 (s. 2) dargestellt. Dazu wird ein aus einem Metallblech gebildeter Gehäusegrundkörper 2 bereitgestellt und zu einem quaderförmigen, becher- oder topfartigen Gehäusezwischenkörper 2a umgeformt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel tiefgezogen. In einem öffnungsseitigen Teilbereich 3 werden aus einem Randüberstand sogenannte Faltzwickel 3a zur späteren Bildung eines jeweiligen Deckelabschnitts für ein Gehäuse 4 der Batteriezelle 1 mittels Falttechnik ausgeschnitten. Des Weiteren wird eine Elektrodenanordnung in Form eines Elektrodenwickels 6 bereitgestellt. Der Elektrodenwickel 6 weist zwei Kontaktabschnitte oder auch „Ableiterfahnen 8 und 10“ auf, die unterschiedlichem elektrischen Potential zugewiesen sind, also als Kontaktierungselement zur elektrischen Kontaktierung einer Anode und einer Kathode des Elektrodenwickels 6 dienen.
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Der Gehäusezwischenkörper 2a stellt zunächst eine an einer Stirnseite 12 offenstehende Schachtel 14 dar. Anschließend wird der Elektrodenwickel 6 in die Schachtel 14 eingelegt und deren Innenraum mit Elektrolyt befüllt. Daraufhin werden die paarweise einander gegenüberliegende Faltzwickel 3a, in denen Freischnitte 20 vorgesehen sind, zum Schließen des Innenraums und damit der Schachtel 14 umgefaltet. Die Freischnitte 20 sind derart ausgeführt, dass sie an einander gegenüberliegenden Faltzwickeln 3a so angeordnet sind, dass sie im gefalteten Zustand gemeinsam jeweils eine Kontaktierungsöffnung 22 bilden, durch die jeweils die Ableiterfahnen 8 und 10 herausgeführt werden. Die Freischnitte 20 sind ferner auch derart ausgeführt, dass im gefalteten Zustand die Ableiterfahnen 8 und 10 sowie ein Dichtelement 24 (s. 2), hier ein ringartig umlaufend auf die Ableiterfahnen 8 und 10 angebrachtes Dichtmittel, bspw. Butylkautschuk, von dem Metallblech des Gehäuses 4 geklemmt werden. Zum Fixieren der Schachtel 14 in sich sowie der Faltzwickel 3a im geschlossenen Zustand aneinander, werden Stumpfstöße gebildet und im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels (Laser-) Schweißnähten 25 aneinander fixiert und mediendicht verschlossen.
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In 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Gehäusegrundelement 2 bildet hier einen Faltzuschnitt 2b für das Gehäuse 4. Der Faltzuschnitt 2b ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Zuschnitt für einen Versandkarton (auch als Faltschachtel bezeichnet) vergleichbar. Der Faltzuschnitt 2b weist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls die vorstehend beschriebenen Faltzwickel 3a auf, um - wie zu 2 beschrieben - die Stirnseiten 12 zu schließen.
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Aus dem Faltzuschnitt 2b wird in einer Variante zunächst die an (nur) einer Stirnseite 12 offenstehende Schachtel 14 gefaltet. Anschließend wird wie vorstehend beschrieben der Elektrodenwickel 6 in die Schachtel 14 eingelegt und deren Innenraum mit Elektrolyt befüllt. Daraufhin werden die paarweise einander gegenüberliegenden Faltzwickel 3a, in denen die vorstehend beschriebenen Freischnitte 20 gleichermaßen vorgesehen sind (nicht dargestellt), zum Schlie-ßen den Innenraums und damit der Schachtel 14 umgefaltet. Das Vorgehen, nachdem die Schachtel 14 erstellt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel also gefaltet, wurde, entspricht dabei dem vorstehend anhand von 1 beschriebenen Vorgehen.
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In 4 ist ein leicht abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Ableiterfahnen 8 und 10 sind dabei an gegenüberliegenden Seiten des Elektrodenwickels 6 aus diesem herausgeführt und werden entsprechend auch an gegenüberliegenden Stirnseiten 12 aus dem Gehäuse 4 herausgeführt. Dieses Vorgehen ist dabei sowohl auf den tiefgezogenen Gehäusezwischenkörper 3 als auch auf den Faltzuschnitt 2b anwendbar. Die Bestückung mit dem Elektrodenwickel 6 sowie das Schließen der beiden Stirnflächen 12 entspricht dabei dem Ausführungsbeispiel nach 1.
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In 5 sind Herstellungsschritte eines weiteren Ausführungsbeispiels in zu 1 vergleichbarer Darstellung gezeigt. Der Elektrodenwickel 6 ist dabei wie in 3 ausgestaltet. An beide Ableiterfahnen 8 und 10 wird als Kontaktelement jeweils ein „Kontaktdeckel 26“ angebunden und elektrisch kontaktiert, bspw. angeschweißt. Dieses „Paket“ aus Elektrodenwickel 6 und Kontaktdeckeln 26 wird auf den Faltzuschnitt 2b aufgelegt. Dieser weist dabei keine Laschen (Faltzwickel 3a) zur Ausformung von Deckflächen für die Stirnflächen 12 auf. Vielmehr wird der Faltzuschnitt 2b um den Elektrodenwickel 6 und die Kontaktdeckel 26 herumgefaltet, so dass sich eigentlich ein reckeckiges Rohr ergibt. Die nicht vom Faltzuschnitt 2b verschlossenen bzw. verschließbaren Stirnseiten 12 werden dabei von den beiden Kontaktdeckeln 26 verschlossen (unterste Abbildung in 5).
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Um eine mediendichte Abdichtung am Übergang vom Faltzuschnitt 2b zum jeweiligen Kontaktdeckel 26 zu realisieren, ist an den jeweiligen Kontaktdeckel 26 außenseitig umlaufend wiederum ein Dichtelement 24 angeformt (s. 6). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Faltzuschnitt 2b und der jeweilige Kontaktdeckel 26 aus Metall und das Dichtelement 24 aus einem Butylkautschuk gefertigt. Letzterer ist hier spritzgießtechnisch an den Faltzuschnitt 2b angeformt. Der Faltzuschnitt 2b und die Kontaktdeckel 26 sind derart bemessen, dass im gefalteten Zustand der Faltzuschnitt 2b von radial außen eine Klemmkraft auf das Dichtelement 24 und damit auch auf den jeweiligen Kontaktdeckel 26 ausübt.
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In einem alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Batteriezelle 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 4 ausgebildet. Als Unterschied ist der Faltzuschnitt 2b aus Kunststoff gebildet. Um ein Diffundieren des meist flüssigen Elektrolyts durch den Kunststoff zu vermeiden, ist der Faltzuschnitt 2b innenseitig mit einer dünnen Metallfolie beschichtet. Weiter alternativ kann anstelle des Butylkautschuks auch ein herkömmliches Elastomer herangezogen werden.
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Die vorstehend beschriebenen Batteriezellen 1 sind jeweils als sogenannte prismatische Zellen, d. h. mit einem vergleichsweise (insbesondere im Vergleich zu sogenannten „Pouch-Zellen“) steifen und quaderartigen Gehäuse 4 ausgebildet.
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In 7 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 30 dargestellt. Dieses weist einen elektrischen Fahrmotor 32 auf sowie eine Traktionsbatterie 34. Letztere ist unterteilt in mehrere Batteriemodule 36, die wiederum jeweils mehrere der vorstehend beschriebenen Batteriezellen 1 enthalten.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batteriezelle
- 2
- Gehäusegrundelement
- 2a
- Gehäusezwischenkörper
- 2b
- Faltzuschnitt
- 3
- Teilbereich
- 3a
- Faltzwickel
- 4
- Gehäuse
- 6
- Elektrodenwickel
- 8, 10
- Ableiterfahne
- 12
- Stirnseite
- 14
- Schachtel
- 20
- Freischnitt
- 22
- Kontaktierungsöffnung
- 24
- Dichtelement
- 25
- Schweißnaht
- 26
- Kontaktdeckel
- 30
- Kraftfahrzeug
- 32
- Fahrmotor
- 34
- Traktionsbatterie
- 36
- Batteriemodul
