DE102009058883B4

DE102009058883B4 - Verfahren zum Verbinden von Zellableitern

Info

Publication number: DE102009058883B4
Application number: DE102009058883.3A
Authority: DE
Inventors: Simon Abraham; Nevzat Guener; Hans-Georg Schweiger; Dr. Tillmann Stefan
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2029-12-19
Also published as: CN102754244B; KR20120105529A; EP2514006A1; KR101835542B1; WO2011072974A1; JP2013514611A; DE102009058883A1; CN102754244A; JP5686816B2; US8932745B2; US20120276773A1

Abstract

Verfahren zum Verbinden von Zellableitern (2, 2', 6, 6') mit einer ersten einen an einem Austrittspunkt (3, 7) austretenden ersten Zellableiter (2, 2') umfassenden Zelle (1, 1') und einer zweiten einen an einem Austrittspunkt (3, 7) austretenden zweiten Zellableiter (6, 6') umfassenden Zelle (5, 5'), wobei der erste und zweite Zellableiter (2, 2', 6, 6') jeweils einen eine obere (40; 80) und eine untere (41; 81) Grenze aufweisenden Endabschnitt (4; 8) aufweisen, welcher sich jeweils an einem dem Austrittspunkt (3, 7) abgewandten Bereich des jeweiligen Zellableiters (2, 2', 6, 6') befindet, und die untere Grenze (41; 81) dem Austrittspunkt (3, 7) näher ist als die obere Grenze (40; 80) und das Verfahren folgende Schritte umfasst:
a) Anordnen der ersten und zweiten Zelle derart, dass sich der erste und der zweite Zellableiter (2, 2', 6, 6') in Richtung einer ersten Achse (x) erstrecken und voneinander beabstandet sind;
b) Anlegen einer in Richtung einer zweiten Achse (y) bewegbaren ersten Komponente (11) einer Verbindungsvorrichtung (10) an den ersten Zellableiter (2, 2'), und
Anlegen einer zweiten Komponente (12) der Verbindungsvorrichtung an den zweiten Zellableiter (6, 6'), so dass der erste und zweite Zellableiter (2, 2', 6, 6') entlang der zweiten Achse betrachtet zwischen der ersten und zweiten Komponente positioniert ist;
c) Drücken des ersten Zellableiters (2, 2') in Richtung des zweiten Zellableiters (6, 6') mittels der ersten Komponente (11), und zusätzliches
Drücken des zweiten Zellableiters (6, 6') in Richtung des ersten Zellableiters (2, 2') mittels Bewegung der zweiten Komponente (12) oder Bewegung der ersten und zweiten Zelle in Richtung der zweiten Komponente, wobei der erste und zweite Zellableiter (2, 2', 6, 6') im Bereich des Austrittspunkts (3; 7) abgewinkelt werden;
d) Herstellen einer Verbindung (48) durch Aufeinanderdrücken der Endabschnitte (4; 8) mittels der ersten und zweiten Komponente (11; 12) unter Beaufschlagung der Endabschnitte (4; 8) mit Energie, wobei bei der Verbindung der Endabschnitte (4; 8) eine Abwinkelung (42; 82) des ersten und zweiten Zellableiters (2, 2', 6, 6') im Bereich der jeweiligen unteren Grenze (41; 81) erfolgt,
wobei vor dem Verbinden des ersten und zweiten Zellableiters (2, 2', 6, 6') zwischen diesen eine Biegehilfe (9) positioniert wird.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden von Zellableitern gemäß dem Anspruch 1.
Um die Leistung von Batterien zu erhöhen, werden verschiedene Batteriezellen oder andere Zellen wie beispielsweise Brennstoffzellen miteinander in Reihe oder Serie geschaltet. Hierzu weisen die als Batterie, Batteriezellen, Brennstoffzellen oder Ähnliches ausgeführten Zellen einen Zellableiter auf, welcher an die Außenseite der Zelle geführt wird und zum Verbinden mit einer weiteren Zelle dient. Die Zellableiter sind oftmals Folienableiter, welche beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium oder einer Legierung daraus bestehen und eine Dicke bis zu 1cm aufweisen.
Um die Zellableiter miteinander zu verbinden, wird häufig eine stoffschlüssige Verbindung vorgeschlagen. Hierbei werden die Zellableiter einer ersten und einer benachbarten zweiten Zelle mittels eines Ultraschallschweißgerätes miteinander stoffschlüssig verbunden. Dabei weist das Ultraschallschweißgerät einen zumeist fest stehenden Amboss, eine bewegliche Sonotrode und eine Steuerung zur Durchführung des Ultraschallschweißprozesses und zur Steuerung der Bewegung der Sonotrode auf.
Aufgrund der Geometrie der Ultraschallschweißvorrichtung bzw. im Allgemeinen der Verbindungsvorrichtung müssen entweder die Zellableiter sehr weit aus den Zellen herausstehen, oder es erhöht sich die Bauhöhe des Systems aus einer ersten und einer zweiten Zelle, da der Amboss zwischen die erste und zweite Zelle und einen einfach abgewinkelten Zellableiter geschoben wird und erst anschließend die Sonotrode auf den Amboss verfahren wird, um den ersten und zweiten Zellableiter miteinander zu verbinden.
Problematisch bei der oben aufgeführten ersten Lösung, bei welcher der Amboss nicht zwischen der Zelle und dem Zellableiter positioniert wird, ist das überschüssige Material des Zellableiters, welches weiter bearbeitet werden muss, um eine produkttaugliche Bauhöhe zu erreichen. Selbiges gilt für die zweitgenannte Lösung, bei welcher der Amboss zwischen die Zelle und den Zellableiter geschoben wird.
Die Bauhöhe bei derartigen Systemen aus mindestens einer ersten und einer zweiten Zelle ist von entscheidender Bedeutung, um unter anderem die Leistungsdichte der Batterie erhöhen zu können.
Die Druckschrift US 2008 / 0 070 102 A1 zeigt ein Verfahren zum Verbinden von Zellableitern mit einer Ultraschallschweißvorrichtung. Die Zellableiter sind am Austrittspunkt und vor einem Schweißbereich gebogen und stehen im Schweißbereich miteinander in Kontakt. Die Zellableiter werden in dem Schweißbereich miteinander verschweißt.
Die Druckschrift US 2002 / 0 146 620 A1 zeigt ein Verfahren zum Verbinden von Zellableitern mit einer Ultraschallschweißvorrichtung. Die Zellableiter werden durch einen Biegevorgang in einem Schweißbereich in Kontakt miteinander gebracht, wobei die Zellableiter nach einem Austrittspunkt und vor dem Schweißbereich umgebogen werden. Die in Kontakt gebrachten Zellableiter werden miteinander verschweißt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und eine geringere Bauhöhe eines Systems aus einer ersten und einer zweiten Zelle mit jeweils einem Zellableiter ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 1.
Das vorzugsweise mit dem Verfahren hergestellte System aus einer ersten Zelle mit einem an einem Austrittspunkt austretenden ersten Zellableiter und einer zweiten Zelle mit einem an einem Austrittspunkt austretenden zweiten Zellableiter, wobei der erste als auch der zweite Zellableiter entlang einem jeweiligen Endabschnitt, welcher durch eine obere und eine untere Grenze definiert ist, miteinander verbunden sind und sich der Endabschnitt jeweils an einem dem Austrittspunkt abgewandten Bereich des jeweiligen Zellableiters befindet, wobei die untere Grenze dem Austrittspunkt näher ist als die obere Grenze, kann durch mindestens zweifache Abwinklung des ersten und zweiten Zellableiters eine geringere Bauhöhe erreichen bzw. erreicht diese. Hierbei befindet sich die Abwinklung zum einen im Bereich des Austrittspunktes und zum anderen im Bereich der unteren Grenze des Endabschnitts.
Hierzu werden zunächst die erste und zweite Zelle derart angeordnet, dass sich der erste und der zweite Zellableiter entlang oder in Richtung einer ersten Achse erstrecken und voneinander beabstandet sind.
Anschließend wird eine erste Komponente einer Verbindungsvorrichtung in Richtung einer zweiten Achse, welche vorzugsweise zur ersten Achse senkrecht ist, an den ersten Zellableiter angelegt. Des Weiteren wird eine zweite Komponente der Verbindungsvorrichtung an den zweiten Zellableiter angelegt, so dass der erste und zweite Zellableiter entlang der zweiten Achse betrachtet zwischen der ersten und zweiten Komponente positioniert sind. Hierbei kann das Anlegen auch derart geschehen, das die erste und zweite Zelle in eine Verbindungsvorrichtung verfahren wird. Anschließend wird der erste Zellableiter mittels der ersten Komponente in Richtung des zweiten Zellableiters gedrückt. Das heißt, dass die erste Komponente der Verbindungsvorrichtung nicht nur für das spätere Herstellen der Verbindung zuständig ist, sondern auch eine formgebende Aufgabe zum Positionieren des ersten Zellableiters hat.
Zusätzlich zum Drücken der ersten Komponente wird der zweite Zellableiter in Richtung des ersten Zellableiters mittels Bewegung der zweiten Komponente entgegen der Bewegungsrichtung der ersten Komponente und/oder mittels Bewegung der ersten und zweiten Zelle in Richtung der zweiten Komponente gedrückt. Beim Bewegen der ersten und zweiten Zelle in Richtung der zweiten Komponente wird der teilweise zwischen der zweiten Komponente und der zweiten Zelle eingeklemmte, aus der Zelle herausstehende Bestandteil des Zellableiters ebenfalls gedrückt. Das aktive Drücken mittels der zweiten Komponente und das Bewegen der ersten und zweiten Zelle (oder auch passives Drücken) in Richtung der zweiten Komponente können zeitgleich stattfinden.
Die erste und zweite Komponente bewegen sich nunmehr aufeinander zu und fahren dabei die ersten und zweiten Zellableiter aneinander, wobei es hierbei zu einer Abwinklung des ersten und zweiten Zellableiters jeweils im Bereich des Austrittspunkts kommt. Unter dieser Abwinklung kann hierbei auch eine leicht gekrümmte Abwinklung sondern auch eine Richtungsänderung des Zellableiters im Verhältnis zu dem in der Zelle angeordneten Teil des Zellableiters verstanden werden.
Die Abwinklung kommt dadurch zustande, dass der Zellableiter zwischen der jeweiligen Zelle und der jeweiligen drückenden Komponente eingeklemmt wird, im Austrittspunkt als Hebelpunkt gehalten ist und daher in eine Rotationsbewegung gezwungen wird. Von daher ist darauf zu achten, dass sich die erste und zweite Komponente bzw. die erste und zweite Zelle nicht so schnell bewegen, dass es zu einem Abriss des ersten bzw. zweiten Zellableiters im Bereich des Austrittspunkts kommt. Dies kann vorteilhafterweise dadurch vermieden werden, dass ein flächiger Zellableiter verwendet wird. Nachdem die erste und zweite Komponente den ersten und zweiten Zellableiter aufeinander zugefahren haben, kommt es zu einem Aufeinanderdrücken der Endabschnitte zwischen der ersten und zweiten Komponente. Hierbei kommt es vorzugsweise zu einer flächigen Verbindung der Endabschnitte des ersten und zweiten Zellableiters im Abschnitt zwischen der oberen und der unteren Grenze. Die Verbindung ist vorteilhafterweise eine stoffschlüssige Verbindung, wobei die Endabschnitte zwischen der ersten und zweiten Komponente mit einer Energie (Wärmeenergie, Reibungsenergie) beaufschlagt werden, was letztendlich zur Verbindung bzw. stoffschlüssigen Verbindung führt.
Aufgrund der Geometrie der Endabschnitte und der ersten und zweiten Komponente kommt es kurz vor oder während der Verbindung auch im Bereich der jeweiligen unteren Grenze zu einer weiteren Abwinklung. Somit weist das aus der ersten und zweiten Zelle und dem Zellableiter bestehende System sowohl am ersten als auch am zweiten Zellableiter jeweils eine Abwinklung im Bereich des Austrittspunkts als auch eine Abwinklung im Bereich der unteren Grenze auf.
Wie in den vorhergehenden Abschnitten ausgeführt, dient die Verbindungsvorrichtung, insbesondere die erste und zweite Komponente, zum einen zum Positionieren des ersten und zweiten Zellableiters, d. h. zum Aufeinanderzuführen der Zellableiter, und gleichzeitig zur Herstellung der Verbindung. Dies wird unter anderem dadurch bewirkt, dass die erste Komponente beweglich ausgeführt ist und entweder die zweite Komponente entweder ebenfalls beweglich ausgeführt ist und/oder die erste und zweite Zelle in Richtung der zweiten Komponente bewegbar sind.
Dies sei an einem Beispiel verdeutlicht. Die erste Komponente bewegt sich mit einer Geschwindigkeit V₁ in der y-Richtung. Nun kann sich zum einen die zweite Komponente mit der Geschwindigkeit V₁ in der negativen y-Richtung bewegen oder zum anderen können die erste und zweite Zelle mit einer Geschwindigkeit von 0,5 × V₁ ebenfalls in der y-Richtung bewegt werden. Dies würde zu einer Relativgeschwindigkeit zwischen den Zellen und der ersten Komponente von 0,5 V₁ in y-Richtung und der zweiten Komponente von 0,5 V₁ in negativer y-Richtung führen. Da die erste und die zweite Achse in verschiedenen Richtungen verlaufen, werden die erste und die zweite Komponente mit einer in Richtung der Zellableiter betrachtet seitlichen Komponente auf die Zellableiter zugeführt und so lange aufeinander verfahren und anschließend gedrückt, bis es zu einer Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Zellableiter kommt.
Somit ist es nicht länger notwendig, den Amboss zwischen Batterie und Zellableiter zu positionieren. Der ersten und zweiten Zelle kommt jedoch ebenfalls eine Funktion zu, da diese den Zellableiter festhalten und somit den Hebelpunkt bzw. Rotationspunkt zum Abwinkeln des Zellableiters im Bereich des Austrittspunkts definieren.
Vor dem Verbinden des ersten und zweiten Zellableiters wird zwischen diesen eine Biegehilfe positioniert. Die Biegehilfe dient einer verbesserten Abwinklung im Bereich des Austrittspunkts und einer Vorformung der Abwinklung im Bereich der Endabschnitte vor dem eigentlichen Verbinden der Abschnitte miteinander. Hierdurch wird zum einen die geometrische Form der Abwinklungen vorbestimmt, so dass beim anschließenden Verbinden die zwei Endabschnitte bereits parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Biegehilfe kann beispielsweise balkenförmig oder T-förmig ausgebildet sein.
Mit dem vorgenanten Verfahren ist es möglich, besonders flache Systeme aus einer und zweiten Zelle mit jeweils einem ersten und zweiten Zellableiter herzustellen, wobei der erste und zweite Zellableiter jeweils zwei Abwinklungen aufweisen.
Weitere Ausführungsformen sind in den untergeordneten Ansprüchen ausgeführt. In einer ersten Ausführungsform verläuft die zweite Achse in einer horizontalen Richtung bzw. weist eine horizontale Komponente auf. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die Batterien auf dem Boden platziert werden können und beispielsweise mit einem Förderband verfahren werden können oder sich die erste und zweite Komponente vorzugsweise parallel zum Horizont aufeinander zu bewegen.
In einer weiteren Ausführungsform ist, wie bereits erwähnt, die Verbindung eine stoffschlüssige Verbindung. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Aufschmelzen der Zellableiter oder durch mechanische Reibung der Zellableiter hergestellt werden. Ein Verfahren, bei welchem der erste und der zweite Zellableiter mittels mechanischer Reibung verbunden werden, ist das Ultraschallschweißen. Hierbei ist die Verbindungsvorrichtung eine Ultraschallschweißvorrichtung, wobei die erste Komponente eine Sonotrode und die zweite Komponente einen Amboss umfasst, zwischen welchen der gesamte Endabschnitt des jeweiligen ersten und zweiten Zellableiters positioniert werden kann. Dabei bildet die untere Grenze beispielsweise den unteren Rand der ersten oder zweiten Komponente.
In einer weiteren Ausführungsform werden die miteinander verbundenen Endabschnitte des ersten und zweiten Zellableiters nachträglich nochmals entlang der unteren Grenze umgefaltet. Hierdurch kann eine weitere Reduktion der Bauhöhe erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform werden die ersten und zweiten Zellableiter zudem noch mit einem Deckel abgedeckt, welchem zum einen eine schützende Funktion und zum anderen eine zusätzlich die Bauhöhe reduzierende Aufgabe zukommen kann.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels genauer erläutert werden. Es zeigen:

1a-i einen schematischen beispielhaften Verfahrensablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine Ausführungsform eines Systems mit mehr als zwei Zellen.

In der 1a ist eine erste Zelle 1, welche eine Batteriezelle ist, mit einem als metallischer Folienableiter ausgebildeter Zellableiter 2 gezeigt. Der Zellableiter 2 tritt am Austrittspunkt 3 aus der ersten Zelle 1. Am in x-Richtung betrachtet oberen Ende des Zellableiters 2 befindet sich der Endabschnitt 4, welcher durch die obere Grenze 40 und die untere Grenze 41 definiert ist. Dabei ist die untere Grenze 41 dem Austrittspunkt 3 näher. Analog zur ersten Zelle 1 ist eine zweite Zelle 5 gezeigt, welche ebenfalls eine Batteriezelle ist. Diese umfasst ebenfalls einen zweiten Zellableiter 6, welcher an einem Austrittspunkt 7 aus der zweiten Zelle 5 tritt. Der Endabschnitt 8 weist eine zum Endabschnitt 4 symmetrische obere Grenze 80 und untere Grenze 81 auf. Als Batterien können beispielsweise Flachzellen in Alu-Verbundfolien (Pouche Zellen) mit Flachableitern (TABS) aus Aluminium und optional vernickeltem Kupfer verwendet werden. Allgemein können Batterien wie Lithium Ionen, NiCd, NiMH, Blei, Nickel/Zink, Zink/Luft, Lithium/Luft, Aluminium Batterien, jedoch auch Supercaps und Brennstoffzellen verwendet werden.
Der erste Zellableiter 2 und der zweite Zellableiter 6 erstrecken sich entlang einer ersten Achse, welche parallel zur x-Achse ist. Zudem sind sie entlang einer zweiten Achse, welche durch die y-Achse definiert ist, voneinander beabstandet.
Auf der linken Seite des ersten Zellableiters 2 ist eine erste Komponente 11 einer Verbindungsvorrichtung 10 angeordnet. Analog hierzu befindet sich auf der rechten Seite des zweiten Zellableiters 6 eine zweite Komponente 12 der Verbindungsvorrichtung. Sowohl die erste Komponente 11 als auch die zweite Komponente 12 können entlang der zweiten in der y-Richtung liegenden Achse aufeinander zu bewegt werden.
Die Bewegung wird dabei durch die Steuerung 13, welche über eine Mikroprozessorsteuerung verfügt, geregelt.
Bei der dargestellten Verbindungsvorrichtung handelt es sich um eine Ultraschallschweißvorrichtung. Dabei umfasst die erste Komponente 11 eine Sonotrode 110, welche sich in x-Richtung betrachtet am unteren Rand der ersten Komponente 11 befindet. Auf der in x-Richtung betrachtet selben Höhe befindet sich ein Amboss 120, welcher der zweiten Komponente 12 zugeordnet ist.
Es ist zu erkennen, dass die Sonotrode 110 und der Amboss 120 weit unterhalb der unteren Grenze 41 bzw. 81 des Endabschnitts des jeweiligen Zellableiters 2 bzw. 6 positioniert sind. Erst durch das in den nachfolgenden Figuren dargestellte Drücken kommen die Endbereiche 4 bzw. 8 in den Bereich der Sonotrode 110 bzw. des Ambosses 120 und werden nach abschließender Vorformung miteinander verbunden.
In der 1b ist zwischen dem ersten Zellableiter 2 und dem zweiten Zellableiter 6 eine Positionierhilfe 9 eingebracht worden. Diese ist T-förmig ausgeführt, wobei die Balken 90 bzw. 90' auf der Oberseite der ersten Zelle 1 bzw. zweiten Zelle 5 aufliegen und ein Mittelbalken 91 sich in x-Richtung erstreckt. Des Weiteren ist deutlich zu erkennen, dass die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12 näher an den ersten bzw. zweiten Zellableiter verfahren worden sind und diese nun jeweils berühren.
Anschließend werden die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12 in y-Richtung betrachtet näher aufeinander zu gefahren. Dies ist in 1c dargestellt. Durch das Verfahren der ersten Komponente 11 in der y-Richtung und das Verfahren der zweiten Komponente 12 in der negativen y-Richtung werden der erste Zellableiter 2 bzw. der zweite Zellableiter 6 im Bereich des jeweiligen Austrittspunkts abgewinkelt. Die Abwinklung ist für den ersten Zellableiter 2 mit dem Bezugszeichen 30, für den zweiten Zellableiter 6 mit dem Bezugszeichen 70 versehen.
Es kommt zur Abwinklung, da der untere Rand der ersten bzw. zweiten Komponente ohne Hub in x-Richtung entlang der y-Richtung verfahren wird und der Zellableiter 2 bzw. 6 lediglich durch Abwinklung im Bereich des Austrittspunkt seine Form zwischen dem Endabschnitt und dem Austrittspunkt beibehalten kann.
Die Formgebung der Abwinklung wird durch die Biegehilfe 9 unterstützt. Die Biegehilfe 9 dient dabei insbesondere einer gewünschten geometrischen Form der gekrümmten Abwinklung 30 bzw. 70.
Anschließend an die in der 1c dargestellte Situation werden die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12 aufeinander zu verfahren, bis die Endabschnitte 4 und 8 am Mittelbalken 91 der Biegehilfe 9 anliegen. Dies ist in 1d gezeigt. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass die Endabschnitte 4 bzw. 8 nicht derart fest an die Biegehilfe 9 verfahren werden, dass die Biegehilfe 9 nicht mehr entfernt werden kann.
In der 1e ist der Zeitpunkt dargestellt, an dem die Biegehilfe 9 -beispielsweise durch Herausziehen senkrecht zur Ebene der Figur- entfernt wurde. Es ist deutlich zu erkennen, dass an der unteren Grenze des Endabschnitts 4 bzw. 8 eine weitere Abwinklung 42 bzw. 82, zusätzlich zur Abwinklung 30 bzw. 70 vorhanden ist.
Anschließend werden die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 12 noch näher zueinander verfahren, bis die beiden jeweiligen Endabschnitte des ersten und zweiten Zellableiters aufeinander aufliegen. Sobald diese aufeinander aufliegen, wird die Sonotrode 110 mit Energie beaufschlagt, und es kommt aufgrund mechanischer Reibung zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Zellableiter. Dieser Verfahrensschritt ist anhand der 1f verdeutlicht.
Das mittels des vorbeschriebenen Verfahrens hergestellte System 100 ist in der 1g gezeigt. Das System 100 umfasst die erste Zelle 1 und die zweite Zelle 5 sowie den ersten Zellableiter 2 und den zweiten Zellableiter 6, wobei der erste Zellableiter 2 eine erste Abwinklung 30 und eine zweite Abwinklung 42 aufweist. Der zweite Zellableiter 6 weist eine erste Abwinklung 70 und eine zweite Abwinklung 82 auf. Die Endabschnitte 4 und 8, welche in den 1a-e sichtbar waren, sind zu einer gemeinsamen Verbindung 48 verbunden worden.
Um eine weitere Reduktion der Bauhöhe zu erreichen, kann, wie in der 1h dargestellt, die Verbindung 48 durch eine weitere Umfaltung 49 abgeknickt werden. Die Umfaltung 49 ist hierbei eine Rotationsbewegung im Uhrzeigersinn von der x-Achse in Richtung der y-Achse angedeutet.
Eine weitere Alternative zur Reduktion der Bauhöhe kann durch einen Deckel 101 erfolgen, welcher auf die Verbindung 48 drückt und somit die gesamte zwischen den Austrittspunkten liegende Konstruktion des ersten und zweiten Zellableiters 2 bzw. 6 weiter nach unten drückt. Selbstverständlich sind die Merkmale aus den 1h und 1i miteinander kombinierbar, d. h., es kann zunächst eine Umfaltung 49 vorgenommen werden und erst anschließend die miteinander verbundenen Zellableiter mit einem Deckel 101 abgedeckt werden.
Mittels des in den 1a-i beschriebenen Verfahrens ist es also möglich, besonders flache miteinander verbundene Folienableiter bzw. Zellableiter herzustellen.
Anhand der 2 soll verdeutlicht werden, dass das Verfahren auch geeignet ist, um mehr als nur eine erste und eine zweite Zelle, welche ein System 100 bilden, miteinander zu verbinden. So sind zum System 100 ein linker und ein rechter Nachbar 100' bzw. 100'' eingezeichnet, wobei das System 100' und das System 100'' nicht vollständig eingezeichnet sind. Das System 100' ist nicht vollständig dargestellt und es wird lediglich dessen zweite Zelle mit dem zweiten Zellableiter 6' gezeigt, welcher gegen den Uhrzeigersinn abgewinkelt würde und mit der nicht dargestellten ersten Zelle des Systems 100' verbunden würde, wenn ein wie in den 1a-i beschriebenes Verfahren zur Geltung käme. Analog hierzu würde der erste Zellableiter 2'' der ersten Zelle 1'' des Systems 100'' im Uhrzeigersinn abgewinkelt werden. Eine Verbindung zwischen der ersten Zelle 1 und der zweiten Zelle 5' würde über einen vom ersten Zellableiter 2 bzw. zweiten Zellableiter 6' getrennt ausgebildeten Zellableiter, welcher in der Zeichenebene hinter den dargestellten Zellableitern 2 bzw. 6' liegen würde, vorgenommen. Selbiges gilt für die Verbindung zwischen der zweiten Zelle 5 und der ersten Zelle 1''.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. deren Varianten können die Zellen sowohl seriell als auch parallel miteinander verschaltet werden, je nachdem, welche Pole der einzelnen Zellen miteinander verbunden werden. Bei einem System, welches mehr als zwei Zellen aufweist, können Blöcke von jeweils parallel miteinander verschalteten Zellen miteinander seriell verbunden werden. Hierdurch kann gemäß den Rechenregeln für Spannungsquellen eine gewünschte Kapazität oder Spannung eingestellt werden.
Die Anzahl der in einem System seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Zellen kann zwischen zwei und hundert bzw. tausender Zellen betragen. Ein System mit beispielsweise mehreren tausend parallel verschalteter Zellen ist unter anderem für den stationären Gebrauch relevant.
Bezugszeichenliste

1, 1": erste Zelle
2, 2'': erster Zellableiter
3: Austrittspunkt
4: Endabschnitt
5, 5': zweite Zelle
6, 6': zweiter Zellableiter
7: Austrittspunkt
8: Endabschnitt
9: Biegehilfe
10: Verbindungsvorrichtung
11: erste Komponente
12: zweite Komponente
13: Steuerung
30, 70, 42, 82: Abwinklung
40, 80: obere Grenze
41, 81: untere Grenze
90, 90', 91: Balken
100, 100', 100'': System
110: Sonotrode
120: Amboss

Claims

Verfahren zum Verbinden von Zellableitern (2, 2', 6, 6') mit einer ersten einen an einem Austrittspunkt (3, 7) austretenden ersten Zellableiter (2, 2') umfassenden Zelle (1, 1') und einer zweiten einen an einem Austrittspunkt (3, 7) austretenden zweiten Zellableiter (6, 6') umfassenden Zelle (5, 5'), wobei der erste und zweite Zellableiter (2, 2', 6, 6') jeweils einen eine obere (40; 80) und eine untere (41; 81) Grenze aufweisenden Endabschnitt (4; 8) aufweisen, welcher sich jeweils an einem dem Austrittspunkt (3, 7) abgewandten Bereich des jeweiligen Zellableiters (2, 2', 6, 6') befindet, und die untere Grenze (41; 81) dem Austrittspunkt (3, 7) näher ist als die obere Grenze (40; 80) und das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Anordnen der ersten und zweiten Zelle derart, dass sich der erste und der zweite Zellableiter (2, 2', 6, 6') in Richtung einer ersten Achse (x) erstrecken und voneinander beabstandet sind; b) Anlegen einer in Richtung einer zweiten Achse (y) bewegbaren ersten Komponente (11) einer Verbindungsvorrichtung (10) an den ersten Zellableiter (2, 2'), und Anlegen einer zweiten Komponente (12) der Verbindungsvorrichtung an den zweiten Zellableiter (6, 6'), so dass der erste und zweite Zellableiter (2, 2', 6, 6') entlang der zweiten Achse betrachtet zwischen der ersten und zweiten Komponente positioniert ist; c) Drücken des ersten Zellableiters (2, 2') in Richtung des zweiten Zellableiters (6, 6') mittels der ersten Komponente (11), und zusätzliches Drücken des zweiten Zellableiters (6, 6') in Richtung des ersten Zellableiters (2, 2') mittels Bewegung der zweiten Komponente (12) oder Bewegung der ersten und zweiten Zelle in Richtung der zweiten Komponente, wobei der erste und zweite Zellableiter (2, 2', 6, 6') im Bereich des Austrittspunkts (3; 7) abgewinkelt werden; d) Herstellen einer Verbindung (48) durch Aufeinanderdrücken der Endabschnitte (4; 8) mittels der ersten und zweiten Komponente (11; 12) unter Beaufschlagung der Endabschnitte (4; 8) mit Energie, wobei bei der Verbindung der Endabschnitte (4; 8) eine Abwinkelung (42; 82) des ersten und zweiten Zellableiters (2, 2', 6, 6') im Bereich der jeweiligen unteren Grenze (41; 81) erfolgt, wobei vor dem Verbinden des ersten und zweiten Zellableiters (2, 2', 6, 6') zwischen diesen eine Biegehilfe (9) positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Achse (y) horizontal ausgerichtet und zur ersten Achse (x) senkrecht ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (48) eine stoffschlüssige Verbindung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (10) eine Ultraschallschweißvorrichtung ist und die erste Komponente (11) eine Sonotrode (110) und die zweite Komponente (12) einen Amboss (120) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegehilfe (9) balkenförmig (90; 90') oder T-förmig (91) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden der Endabschnitte (4, 8) des ersten und zweiten Zellableiters (2, 2', 6, 6') diese entlang der unteren Grenze (41,81) umgefaltet (49) werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der miteinander verbundene erste und zweite Zellableiter (2, 2'; 6, 6') mit einem Deckel (101) abgedeckt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Zelle (1, 1`, 5,5`) jeweils eine Batteriezelle oder eine Batterie ist und/oder der erste und zweite Zellableiter (2, 2', 6, 6') ein vorzugsweise metallischer Folienableiter ist.