WO2009103521A1 - Galvanische flachzelle und verfahren zum verschliessen einer elektrolyteinfüllöffnung der galvanischen flachzelle - Google Patents

Galvanische flachzelle und verfahren zum verschliessen einer elektrolyteinfüllöffnung der galvanischen flachzelle Download PDF

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WO2009103521A1
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elektrolyteinfüllöffnung
flat cell
frame material
filling opening
electrolyte filling
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Jens Meintschel
Dirk Schröter
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Daimler Ag
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Definitions

  • Galvanic flat cell and method for closing an electrolyte filling opening of the galvanic flat cell
  • the invention relates to a galvanic flat cell, comprising a circulating frame arranged between two enveloping plates lying substantially parallel to one another and having a closable electrolyte filling opening, wherein the frame is formed from a frame material.
  • the invention further relates to a method for closing the electrolyte filling opening of the galvanic flat cell.
  • the cells have a filling opening, which with a Closing element, in particular a blind rivet, a screw or a plug is closed.
  • a Closing element in particular a blind rivet, a screw or a plug is closed.
  • the object is achieved by a galvanic flat cell with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 11.
  • a galvanic flat cell comprises a surrounding frame with a closable electrolyte filling opening arranged between two enveloping plates arranged substantially parallel to one another.
  • the frame is formed of a frame material.
  • the electrolyte filling opening can be closed by means of thermal welding at least with the participation of the frame material in the region of the electrolyte filling opening. Welding is the permanent joining of components using heat and / or pressure - with or without welding consumables.
  • the components involved in this case at least the frame material in the region of the electrolyte filling opening are at least partially melted and adjacent, molten areas of the components involved welded together during solidification, in particular without welding consumables.
  • a plug is inserted into the electrolyte filling opening and welded to the frame material in the region of the electrolyte filling opening.
  • the plug is formed from the frame material, since a welding of similar materials is particularly simple.
  • the frame material is a thermoplastic material, such as polypropylene, since this is particularly easy to thermally deform and has good insulator properties.
  • the plug is in particular inserted by means of a heated riveting tool into the electrolyte filling opening and welded to the frame material in the region of the electrolyte filling opening.
  • the riveting tool serves both the entry of heat and the mechanical compression of the plug with the frame material of the frame in the region of the electrolyte filling opening.
  • Electrolyte filling a preform formed from the frame material which is deformable by means of heat and pressure to close the Elektrolytein colllö réelle and welded.
  • the preform may be formed, for example, in the manner of a spout protruding from the electrolyte filling opening, through which the electrolyte is filled.
  • the sleeve-shaped preform is melted by means of the riveting tool and pressed under slight mechanical pressure into the electrolyte filling opening, where the inner walls of the preform finally fuse together, ie are welded.
  • the preform is already formed on the frame, for example by means of injection molding, so that no additional components are required and must be kept in the riveting tool.
  • one of the cladding sheets in the region of the electrolyte filling opening has a protruding tab which is bent over the electrolyte filling opening by means of a heated bending punch and welded to the frame material in the region of the electrolyte filling opening by heat input from the bending punch.
  • the frame material is partially melted in the region of the electrolyte filling opening and welded during solidification with the tab embedded therein.
  • the protruding tab is preferably chemically and / or mechanically pretreated to improve adhesion of the frame material.
  • a chemical pretreatment for example, foreign substances are removed from the surface of the metallic tab.
  • a mechanical pretreatment the surface of the tab is roughened, for example. Both measures allow an improved penetration of the surface of the tab with the frame material and thus a more durable connection.
  • FIG. 1 is a perspective view of a galvanic flat cell with two cladding sheets and an interposed, circulating frame
  • 2 shows a perspective view of a part of the galvanic flat cell from FIG. 1 with an electrolyte filling opening, a plug and a riveting tool
  • FIG. 3 shows a sectional view of a part of the galvanic flat cell from FIG. 2 with the unclosed electrolyte filling opening, FIG.
  • FIG. 4 shows a sectional view of a part of the galvanic flat cell from FIG. 2 with the electrolyte filling opening closed by the plug
  • FIG. 5 shows a perspective view of a part of the galvanic flat cell from FIG. 1 with an electrolyte filling opening, a preform formed thereon and a riveting tool, FIG.
  • FIG. 6 shows a sectional view of a part of the galvanic flat cell from FIG. 5 with the unclosed electrolyte fill opening, FIG.
  • Fig. 7 is a sectional view of a part of the galvanic
  • FIG. 8 shows a perspective view of a part of the galvanic flat cell from FIG. 1 with an electrolyte filling opening, a tab formed on one of the enveloping plates, and a bending stamp
  • FIG. 9 shows a sectional view of a part of the galvanic flat cell from FIG. 8 with the unclosed electrolyte filling opening
  • FIG. 9 shows a sectional view of a part of the galvanic flat cell from FIG. 8 with the unclosed electrolyte filling opening
  • Fig. 10 is a sectional view of a part of the galvanic
  • FIG. 1 shows a galvanic flat cell 1 with two enveloping plates 2.1, 2.2 arranged substantially parallel to one another and a peripheral frame 3 arranged therebetween.
  • the cladding sheets 2.1, 2.2 represent the poles of the galvanic flat cell 1 for contacting with adjacent flat cells 1 in a battery block or for contacting the battery pack.
  • the frame 3 is formed of an insulating frame material, such as a plastic, to isolate the cladding sheets 2.1, 2.2 from each other.
  • the frame material is designed as a thermoplastic material, for example polypropylene.
  • FIG. 2 shows part of the galvanic flat cell 1 from FIG. 1 with an electrolyte filling opening 5 arranged in the frame 3.
  • the Elektrolytein colllö réelle 5 is used to fill an electrolyte in the galvanic flat cell 1 after the Assembly. It must be tightly closed after the filling process.
  • a plug 6 is provided for closing, which is preferably formed from the frame material, in particular a thermoplastic material, for example polypropylene.
  • the plug 6 is pressed into the electrolyte filling opening 5 by means of a heated riveting tool 7, partially melted by the heat of the riveting tool 7 as well as the frame material of the frame 3 in the region of the electrolyte filling opening 5 and thus welded to the frame material of the frame 3 in the region of the electrolyte filling opening 5.
  • FIG. 3 shows a sectional view of a part of the galvanic flat cell 1 from FIG. 2 with the still unclosed electrolyte filling opening 5.
  • the galvanic flat cell 1 has an electrode stack 8 between the enveloping sheets 2.1, 2.2, in which aluminum and copper foils coated, for example, with electrochemically active materials are superimposed stacked and each separated by a separator.
  • the electrolyte filling opening 5 has a projection 9, on which the plug 6 can rest so that it does not pass completely through the electrolyte filling opening 5 into the interior of the galvanic flat cell 1.
  • the heated riveting tool 7 has a receptacle in which the stopper 6 can be held.
  • FIG. 4 shows the part of the galvanic flat cell 1 from FIGS. 2 and 3 with the electrolyte filling opening 5 closed by the plug 6.
  • the plug 6 was by means of the heated riveting tool 7 in the Electrolyte filling opening 5 is pressed and heated. Due to the heat of the riveting tool 7, the stopper 6 as well as the frame material of the frame 3 in the region of the electrolyte filling opening 5, in particular in the region of the projection 9, has been partially melted and when cooling, the stopper 6 is welded to the projection 9, so that the electrolyte filling opening 5 is sealed.
  • a melting and welding of the plug 6 with the frame material of the frame can be achieved apart from the projection 9 in other parts of the Elektrolytinhellötechnisch 5.
  • an increased heat input by the heated riveting tool 7 may be required.
  • the electrolyte filling opening 5 and the plug 6 may be shaped differently than shown in the embodiment.
  • the projection 9 can be dispensed with.
  • FIG. 5 shows a part of the galvanic flat cell 1 from FIG. 1 with the electrolyte filling opening 5 in a further embodiment.
  • a preform 10.1 formed from the frame material is formed in the form of a spout projecting out of the electrolyte filling opening 5, through which the electrolyte can be filled into the cell.
  • the closing of the electrolyte filling opening 5 takes place by remelting and welding of the preform 10. 1 by supplying heat under pressure from the heated riveting tool 7, which here serves as a forming tool.
  • FIG. 6 shows a sectional view of a part of the galvanic flat cell 1 from FIG. 5 with the still unclosed electrolyte filling opening 5.
  • the heated riveting tool 7 has a recess, by means of which a defined deformation of the preform 10.1 under heat and pressure can be achieved.
  • FIG. 7 shows the part of the galvanic flat cell 1 from FIGS. 5 and 6, wherein the electrolyte filling opening 5 is closed by the preform 10.2 deformed under heat and pressure by the heated riveting tool 7.
  • the preform 10.1 was melted and transferred by the heated riveting tool 7 in the deformed preform 10.2.
  • Previously unconnected parts of the preform 10.1 are welded together when cooling the deformed preform 10.2, so that the Elektrolytein spallö réelle 5 is sealed.
  • FIG. 8 shows a part of the galvanic flat cell 1 from FIG. 1 with the electrolyte filling opening 5 in a further embodiment.
  • a tab 11 is provided in the region of the electrolyte filling opening 5, which extends beyond the frame 3.
  • the tab 11 is bent over the electrolyte filling opening 5.
  • the frame material now lying underneath the bent tab 11 is partially melted in the area of the electrolyte filling opening 5 and welded to the tab 11 during solidification.
  • FIG. 9 shows a sectional view of a part of the galvanic flat cell 1 from FIG. 8 with the electrolytic filling opening 5 still open.
  • the tab 11 On the covering sheet 2.2, in the region of the electrolyte filling opening 5, the tab 11 is provided which extends beyond the frame 3.
  • the tab 11 has been bent over the electrolyte filling opening 5 by means of the heated bending punch 12.
  • the bending punch 12 has for this purpose a slope which favors the desired bending direction of the tab 11.
  • the frame material now lying underneath the bent tab 11 is partially melted in the area of the electrolyte filling opening 5 and welded to the tab 11 during solidification, so that the electrolyte filling opening 5 is sealed.
  • the plug 6 may alternatively be formed of a different material than the frame material, but in particular of a thermally deformable plastic.
  • the preform 10.1 may be formed deviating from the shape of a spout.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine galvanische Flachzelle (1), umfassend einen zwischen zwei einander im Wesentlichen parallel gegenüber liegenden Hüllblechen (2.1, 2.2) angeordneten, umlaufenden Rahmen (3) mit einer verschließbaren Elektrolyteinfüllöffnung (5), wobei der Rahmen (3) aus einem Rahmenmaterial gebildet ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Verschließen der Elektrolyteinfüllöffnung (5) mittels thermischen Schweißens zumindest unter Beteiligung des Rahmenmaterials im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung (5).

Description

Daimler AG
Galvanische Flachzelle und Verfahren zum Verschließen einer Elektrolyteinfüllöffnung der galvanischen Flachzelle
Die Erfindung betrifft eine galvanische Flachzelle, umfassend einen zwischen zwei einander im Wesentlichen parallel gegenüber liegenden Hüllblechen angeordneten, umlaufenden Rahmen mit einer verschließbaren Elektrolyteinfüllöffnung, wobei der Rahmen aus einem Rahmenmaterial gebildet ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Verschließen der Elektrolyteinfüllöffnung der galvanischen Flachzelle.
Insbesondere in Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und Mildhybridfahrzeugen werden Batterien aus galvanischen Flachzellen (auch Einzelzellen genannt) eingesetzt.
Aus der DE 42 40 339 Cl sind Flachzellen bekannt, in denen Elektrodenfolien in Form von mit elektrochemisch wirksamen Materialien beschichteten Alu- und Kupferfolien ausgebildet sind. Die Elektrodenfolien sind zu einem Elektrodenstapel zusammengefasst , wobei die einzelnen Elektrodenfolien durch einen Separator, vorzugsweise eine Folie, voneinander elektrisch und auch räumlich getrennt sind. Im Inneren der galvanischen Flachzelle ist ein Elektrolyt vorgesehen, das nach der Montage der Flachzelle durch eine Elektrolyteinfüllöffnung eingefüllt wird, die anschließend dicht verschlossen werden muss.
Aus der DE 10 2007 063 176.8 ist eine Batterie bekannt, deren Zellen eine Einfüllöffnung aufweisen, die mit einem Verschlusselement, insbesondere einem Blindniet, einer Schraube oder einem Stopfen verschließbar ist. Beim Einsatz in einer Flachzelle mit Rahmen ist der Einsatz eines solchen Verschlusselements ungünstig, da der Rahmen nur für geringe mechanische Belastungen ausgelegt ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte galvanische Flachzelle sowie ein verbessertes Verfahren zum Verschließen einer Elektrolyteinfüllöffnung der galvanischen Flachzelle anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine galvanische Flachzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Eine erfindungsgemäße galvanische Flachzelle umfasst einen zwischen zwei einander im Wesentlichen parallel gegenüber liegenden Hüllblechen angeordneten, umlaufenden Rahmen mit einer verschließbaren Elektrolyteinfüllöffnung. Der Rahmen ist aus einem Rahmenmaterial gebildet. Die Elektrolyteinfüllöffnung ist mittels thermischen Schweißens zumindest unter Beteiligung des Rahmenmaterials im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung verschließbar. Unter Schweißen wird das unlösbare Verbinden von Bauteilen unter Anwendung von Wärme und/oder Druck - mit oder ohne Schweißzusatzwerkstoffe verstanden. Dabei werden die beteiligten Bauteile, in diesem Fall zumindest das Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung zumindest teilweise aufgeschmolzen und aneinander grenzende, aufgeschmolzene Bereiche der beteiligten Bauteile beim Erstarren miteinander verschweißt, insbesondere ohne Schweißzusatzwerkstoffe. Das Verschweißen der Elektrolyteinfüllöffnung ist im Gegensatz zum Einsatz von Nieten auch in dem nur begrenzt mechanisch belastbaren Rahmen möglich. Im Vergleich mit Klebeverfahren verkürzt sich eine Durchlaufzeit der galvanischen Flachzelle, da keine Aushärtezeit benötigt wird sondern die Fügestelle sofort nach dem Erkalten dicht ist. Durch die genannten Vorteile ist zudem ein Abdichten der galvanischen Flachzelle mit geringeren Kosten erreichbar.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Stopfen in die Elektrolyteinfüllöffnung eingesetzt und mit dem Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung verschweißt. Insbesondere ist der Stopfen aus dem Rahmenmaterial gebildet, da ein Verschweißen gleichartiger Stoffe besonders einfach ist. Vorzugsweise ist das Rahmenmaterial dabei ein Thermoplastmaterial, beispielsweise Polypropylen, da sich dieses besonders leicht thermisch verformen lässt und gute Isolatoreigenschaften aufweist. Der Stopfen wird insbesondere mittels eines beheizten Nietwerkzeugs in die Elektrolyteinfüllöffnung eingesetzt und mit dem Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung verschweißt. Das Nietwerkzeug dient dabei sowohl dem Eintrag von Wärme als auch der mechanischen Verpressung des Stopfens mit dem Rahmenmaterial des Rahmens im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung.
In einer weiteren Ausführungsform ist an der
Elektrolyteinfüllöffnung eine Vorform aus dem Rahmenmaterial ausgebildet, die mittels Wärme und Druck zum Verschluss der Elektrolyteinfüllöffnung verformbar und verschweißbar ist. Die Vorform kann beispielsweise in der Art einer aus der Elektrolyteinfüllöffnung herausragenden Tülle gebildet sein, durch die das Elektrolyt eingefüllt wird. Zum Verschließen der Elektrolyteinfüllöffnung wird die tüllenförmige Vorform mittels des Nietwerkzeugs aufgeschmolzen und unter leichtem mechanischen Druck in die Elektrolyteinfüllöffnung gepresst, wo die Innenwandungen der Vorform schließlich miteinander verschmelzen, d. h. verschweißt werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Vorform bereits am Rahmen ausgebildet ist, beispielsweise mittels Spritzguss, so dass keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sind und im Nietwerkzeug gehalten werden müssen.
In einer weiteren Ausführungsform weist eines der Hüllbleche im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung eine überstehende Lasche auf, die zum Verschließen mittels eines beheizten Biegestempels über die Elektrolyteinfüllöffnung gebogen und durch Wärmeeintrag aus dem Biegestempel mit dem Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung verschweißt wird. Dabei wird das Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung teilweise aufgeschmolzen und beim Erstarren mit der darin eingebetteten Lasche verschweißt. Diese Ausführungsform kommt ebenfalls ohne zusätzliche Bauteile aus.
Die überstehende Lasche ist vorzugsweise chemisch und/oder mechanisch vorbehandelt, um das Anhaften des Rahmenmaterials zu verbessern. Mit einer chemischen Vorbehandlung werden beispielsweise Fremdstoffe aus der Oberfläche der metallischen Lasche entfernt. Bei einer mechanischen Vorbehandlung wird die Oberfläche der Lasche beispielsweise aufgeraut. Beide Maßnahmen ermöglichen eine verbesserte Durchdringung der Oberfläche der Lasche mit dem Rahmenmaterial und so eine haltbarere Verbindung.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer galvanischen Flachzelle mit zwei Hüllblechen und einem dazwischen angeordneten, umlaufenden Rahmen, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils der galvanischen Flachzelle aus Figur 1 mit einer Elektrolyteinfüllöffnung, einem Stopfen und einem Nietwerkzeug,
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Teils der galvanischen Flachzelle aus Figur 2 mit der unverschlossenen Elektrolyteinfüllöffnung,
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Teils der galvanischen Flachzelle aus Figur 2 mit der durch den Stopfen verschlossenen Elektrolyteinfüllöffnung,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teils der galvanischen Flachzelle aus Figur 1 mit einer Elektrolyteinfüllöffnung, einer daran ausgebildeten Vorform und einem Nietwerkzeug,
Fig. 6 eine Schnittansicht eines Teils der galvanischen Flachzelle aus Figur 5 mit der unverschlossenen EIektrolyteinfüllöffnung,
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Teils der galvanischen
Flachzelle aus Figur 5 mit der durch die verformte Vorform verschlossenen Elektrolyteinfüllöffnung,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Teils der galvanischen Flachzelle aus Figur 1 mit einer Elektrolyteinfüllöffnung, einer an einer der Hüllplatten ausgebildeten Lasche und einem BiegeStempel, Fig. 9 eine Schnittansicht eines Teils der galvanischen Flachzelle aus Figur 8 mit der unverschlossenen Elektrolyteinfüllöffnung, und
Fig. 10 eine Schnittansicht eines Teils der galvanischen
Flachzelle aus Figur 8 mit der durch die umgebogene Lasche verschlossenen Elektrolyteinfüllöffnung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist eine galvanischen Flachzelle 1 mit zwei einander im Wesentlichen parallel gegenüber liegenden Hüllblechen 2.1, 2.2 und einem dazwischen angeordneten, umlaufenden Rahmen 3 gezeigt. Die Hüllbleche 2.1, 2.2 stellen die Pole der galvanischen Flachzelle 1 zur Kontaktierung mit benachbarten Flachzellen 1 in einem Batterieblock oder zur Kontaktierung des Batterieblocks dar.
An einem der Hüllbleche 2.2 ist ein fahnenartiger Kontakt 4 vorgesehen, um die Spannungen einzelner galvanischer Flachzellen 1 im Batterieblock überwachen zu können. Der Rahmen 3 ist aus einem isolierenden Rahmenmaterial, beispielsweise einem Kunststoff gebildet, um die Hüllbleche 2.1, 2.2 voneinander zu isolieren.
Insbesondere ist das Rahmenmaterial als ein Thermoplastmaterial, beispielsweise Polypropylen ausgebildet.
In Figur 2 ist ein Teil der galvanischen Flachzelle 1 aus Figur 1 mit einer im Rahmen 3 angeordneten Elektrolyteinfüllöffnung 5 gezeigt. Die Elektrolyteinfüllöffnung 5 dient dem Einfüllen eines Elektrolyts in die galvanische Flachzelle 1 nach deren Montage. Sie muss nach dem Einfüllvorgang dicht verschlossen werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zum Verschließen ein Stopfen 6 vorgesehen, der vorzugsweise aus dem Rahmenmaterial, insbesondere einem Thermoplastmaterial, beispielsweise Polypropylen gebildet ist. Der Stopfen 6 wird mittels eines beheizten Nietwerkzeugs 7 in die Elektrolyteinfüllöffnung 5 gedrückt, durch die Wärme des Nietwerkzeugs 7 ebenso wie das Rahmenmaterial des Rahmens 3 im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung 5 teilweise aufgeschmolzen und somit mit dem Rahmenmaterial des Rahmens 3 im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung 5 verschweißt.
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht eines Teils der galvanischen Flachzelle 1 aus Figur 2 mit der noch unverschlossenen Elektrolyteinfüllöffnung 5. Die galvanische Flachzelle 1 weist zwischen den Hüllblechen 2.1, 2.2 ein Elektrodenstapel 8 auf, in dem beispielsweise mit elektrochemisch wirksamen Materialien beschichtete Aluminium- und Kupferfolien übereinander gestapelt und jeweils durch einen Separator voneinander getrennt sind.
Die Elektrolyteinfüllöffnung 5 weist einen Vorsprung 9 auf, auf dem der Stopfen 6 so aufliegen kann, dass er nicht vollständig durch die Elektrolyteinfüllöffnung 5 ins Innere der galvanischen Flachzelle 1 gelangt. Das beheizte Nietwerkzeug 7 weist eine Aufnahme auf, in der der Stopfen 6 gehalten werden kann.
In Figur 4 ist der Teil der galvanischen Flachzelle 1 aus den Figuren 2 und 3 mit der durch den Stopfen 6 verschlossenen Elektrolyteinfüllöffnung 5 gezeigt. Der Stopfen 6 wurde mittels des beheizten Nietwerkzeugs 7 in die Elektrolyteinfüllöffnung 5 gedrückt und erwärmt. Durch die Wärme des Nietwerkzeugs 7 wurde der Stopfen 6 ebenso wie das Rahmenmaterial des Rahmens 3 im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung 5, insbesondere im Bereich des Vorsprungs 9 teilweise aufgeschmolzen und beim Erkalten eine Verschweißung des Stopfens 6 mit dem Vorsprung 9 erreicht, so dass die Elektrolyteinfüllöffnung 5 abgedichtet ist.
Ein Aufschmelzen und Verschweißen des Stopfens 6 mit dem Rahmenmaterial des Rahmens kann abgesehen vom Vorsprung 9 auch in anderen Teilen der Elektrolyteinfüllöffnung 5 erreicht werden. Hierzu kann ein erhöhter Wärmeeintrag durch das beheizte Nietwerkzeug 7 erforderlich sein.
Die Elektrolyteinfüllöffnung 5 und der Stopfen 6 können anders geformt sein, als im Ausführungsbeispiel gezeigt. Beispielsweise kann bei einer konischen Form der Elektrolyteinfüllöffnung 5 und des Stopfens 6 auf den Vorsprung 9 verzichtet werden.
In Figur 5 ist ein Teil der galvanischen Flachzelle 1 aus Figur 1 mit der Elektrolyteinfüllöffnung 5 in einer weiteren Ausführungsform gezeigt.
An der Elektrolyteinfüllöffnung 5 ist eine aus dem Rahmenmaterial gebildete Vorform 10.1 ausgebildet in Form einer aus der Elektrolyteinfüllöffnung 5 heraus ragenden Tülle, durch die das Elektrolyt in die Zelle gefüllt werden kann. Das Verschließen der Elektrolyteinfüllöffnung 5 erfolgt durch Umschmelzen und Verschweißen der Vorform 10.1, indem dieser unter Druck Wärme aus dem beheizten Nietwerkzeug 7, das hier als Umformwerkzeug dient, zugeführt wird.
Figur 6 zeigt eine Schnittansicht eines Teils der galvanischen Flachzelle 1 aus Figur 5 mit der noch unverschlossenen Elektrolyteinfüllöffnung 5. An der Elektrolyteinfüllöffnung 5 ist die aus dem Rahmenmaterial gebildete Vorform 10.1 ausgebildet. Das beheizte Nietwerkzeug 7 weist eine Ausnehmung auf, mittels derer eine definierte Verformung der Vorform 10.1 unter Wärme und Druck erreichbar ist.
In Figur 7 ist der Teil der galvanischen Flachzelle 1 aus den Figuren 5 und 6 gezeigt, wobei die Elektrolyteinfüllöffnung 5 durch die unter Wärme und Druck vom beheizten Nietwerkzeug 7 verformte Vorform 10.2 verschlossen ist. Die Vorform 10.1 wurde dabei aufgeschmolzen und durch das beheizte Nietwerkzeug 7 in die verformten Vorform 10.2 überführt. Zuvor nicht miteinander verbundene Teile der Vorform 10.1 werden beim Erkalten der verformten Vorform 10.2 miteinander verschweißt, so dass die Elektrolyteinfüllöffnung 5 abgedichtet ist.
In Figur 8 ist ein Teil der galvanischen Flachzelle 1 aus Figur 1 mit der Elektrolyteinfüllöffnung 5 in einer weiteren Ausführungsform gezeigt. An einem der Hüllbleche 2.1, 2.2 ist im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung 5 eine Lasche 11 vorgesehen, die über den Rahmen 3 hinaus reicht. Mittels eines beheizten Biegestempels 12 wird die Lasche 11 über die Elektrolyteinfüllöffnung 5 gebogen. Durch die vom Biegestempel 12 zugeführte Wärme wird das nun unter der umgebogenen Lasche 11 liegende Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung 5 teilweise aufgeschmolzen und beim Erstarren mit der Lasche 11 verschweißt.
Figur 9 zeigt eine Schnittansicht eines Teils der galvanischen Flachzelle 1 aus Figur 8 mit der noch unverschlossenen Elektrolyteinfüllöffnung 5. Am Hüllblech 2.2 ist im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung 5 die Lasche 11 vorgesehen, die über den Rahmen 3 hinaus reicht. In Figur 10 wurde die Lasche 11 mittels des beheizten Biegestempels 12 über die Elektrolyteinfüllöffnung 5 gebogen. Der Biegestempel 12 weist hierfür eine Schräge auf, die die gewünschte Biegerichtung der Lasche 11 begünstigt. Durch die vom Biegestempel 12 zugeführte Wärme wird das nun unter der umgebogenen Lasche 11 liegende Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung 5 teilweise aufgeschmolzen und beim Erstarren mit der Lasche 11 verschweißt, so dass die Elektrolyteinfüllöffnung 5 abgedichtet ist.
Der Stopfen 6 kann alternativ aus einem anderen Material als dem Rahmenmaterial gebildet sein, insbesondere jedoch aus einem thermisch verformbaren Kunststoff.
Die Vorform 10.1 kann von der Form einer Tülle abweichend gebildet sein.
Daimler AG
Bezugszeichenliste
I galvanische Flachzelle 2.1, 2.2 Hüllblech
3 Rahmen
4 fahnenartiger Kontakt
5 Elektrolyteinfüllöffnung
6 Stopfen
7 Nietwerkzeug
8 Elektrodenstapel
9 Vorsprung
10.1 Vorform
10.2 verformte Vorform
II Lasche
12 Biegestempel

Claims

Daimler AGPatentansprüche
1. Galvanische Flachzelle (1), umfassend einen zwischen zwei einander im Wesentlichen parallel gegenüber liegenden Hüllblechen (2.1, 2.2) angeordneten, umlaufenden Rahmen (3) mit einer verschließbaren Elektrolyteinfüllöffnung (5), wobei der Rahmen (3) aus einem Rahmenmaterial gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyteinfüllöffnung (5) mittels thermischen Schweißens zumindest unter Beteiligung des Rahmenmaterials im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung (5) verschließbar ist.
2. Galvanische Flachzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stopfen (6) in die Elektrolyteinfüllöffnung (5) einsetzbar und mit dem Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung (5) verschweißbar ist.
3. Galvanische Flachzelle (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (6) aus einem Kunststoff gebildet ist.
4. Galvanische Flachzelle (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (6) aus dem Rahmenmaterial gebildet ist.
5. Galvanische Flachzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Elektrolyteinfüllöffnung (5) eine Vorform (10.1) aus dem Rahmenmaterial ausgebildet ist, die mittels Wärme und Druck zum Verschluss der Elektrolyteinfüllöffnung (5) verformbar und verschweißbar ist.
6. Galvanische Flachzelle (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorform (10.1) in der Art einer Tülle aus der Elektrolyteinfüllöffnung (5) heraus ragt.
7. Galvanische Flachzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Hüllbleche (2.1, 2.2) im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung (5) eine überstehende Lasche (11) aufweist, die über die Elektrolyteinfüllöffnung (5) biegbar und mit dem Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung (5) verschweißbar ist.
8. Galvanische Flachzelle (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die überstehende Lasche (11) chemisch und/oder mechanisch vorbehandelt ist.
9. Galvanische Zelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenmaterial als ein Thermoplastmaterial ausgebildet ist.
10. Galvanische Zelle (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoplastmaterial als Polypropylen ausgebildet ist.
11. Verfahren zum Verschließen einer Elektrolyteinfüllöffnung
(5) einer galvanischen Flachzelle (1) , umfassend einen zwischen zwei einander im Wesentlichen parallel gegenüber liegenden Hüllblechen (2.1, 2.2) angeordneten, umlaufenden Rahmen (3) mit der verschließbaren Elektrolyteinfüllöffnung (5), wobei der Rahmen (3) aus einem Rahmenmaterial gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyteinfüllöffnung (5) mittels thermischen Schweißens zumindest unter Beteiligung des Rahmenmaterials im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung (5) verschlossen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stopfen (6) mittels eines beheizbaren Nietwerkzeugs (7) in die Elektrolyteinfüllöffnung (5) eingesetzt und mit dem Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung (5) verschweißt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus einem Kunststoff gebildeter Stopfen (6) verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem Rahmenmaterial gebildeter Stopfen (6) verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine an der Elektrolyteinfüllöffnung (5) aus dem Rahmenmaterial ausgebildete Vorform (10.1) mittels eines beheizbaren Nietwerkzeugs (7) zum Verschluss der Elektrolyteinfüllöffnung (5) verformt und verschweißt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine an einem der Hüllbleche (2.1, 2.2) im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung (5) ausgebildete, überstehende Lasche (11) mittels eines beheizbaren Biegestempels (12) über die Elektrolyteinfüllöffnung (5) gebogen und mit dem Rahmenmaterial im Bereich der Elektrolyteinfüllöffnung (5) verschweißt wird.
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