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DE102022132904A1 - WELDING CLAMP, METHOD FOR CONTACTING BATTERY CELLS AND CELL COMPOSITES - Google Patents

WELDING CLAMP, METHOD FOR CONTACTING BATTERY CELLS AND CELL COMPOSITES Download PDF

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DE102022132904A1
DE102022132904A1 DE102022132904.6A DE102022132904A DE102022132904A1 DE 102022132904 A1 DE102022132904 A1 DE 102022132904A1 DE 102022132904 A DE102022132904 A DE 102022132904A DE 102022132904 A1 DE102022132904 A1 DE 102022132904A1
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DE
Germany
Prior art keywords
contact
welding
welding clamp
cell connector
pressure surface
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
DE102022132904.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Alexander Hahn
Manuel Hofer
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.)
Lisa Draexlmaier GmbH
Original Assignee
Lisa Draexlmaier 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 Lisa Draexlmaier GmbH filed Critical Lisa Draexlmaier GmbH
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Publication of DE102022132904A1 publication Critical patent/DE102022132904A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2/00Friction-grip releasable fastenings
    • F16B2/20Clips, i.e. with gripping action effected solely by the inherent resistance to deformation of the material of the fastening
    • F16B2/22Clips, i.e. with gripping action effected solely by the inherent resistance to deformation of the material of the fastening of resilient material, e.g. rubbery material
    • F16B2/24Clips, i.e. with gripping action effected solely by the inherent resistance to deformation of the material of the fastening of resilient material, e.g. rubbery material of metal
    • F16B2/241Clips, i.e. with gripping action effected solely by the inherent resistance to deformation of the material of the fastening of resilient material, e.g. rubbery material of metal of sheet metal
    • F16B2/245Clips, i.e. with gripping action effected solely by the inherent resistance to deformation of the material of the fastening of resilient material, e.g. rubbery material of metal of sheet metal external, i.e. with contracting action
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schweißklammer (110) zum Anpressen von Kontaktfahnen (106) von Batteriezellen (102) an einen Zellverbinder (108), wobei die Schweißklammer (110) eine Andruckfläche (114) und zumindest zwei elastische Federarme (116) aufweist, wobei die Federarme (116) U-förmig umgebogen sind und gegenüber der Andruckfläche (114) angeordnet sind, wobei die Federarme (116) dazu ausgebildet sind, auf eine Rückseite (118) des Zellverbinders (108) aufgeschoben und elastisch verformt zu werden, während die Andruckfläche (114) auf die an einer Kontaktfläche (112) des Zellverbinders (108) angeordneten Kontaktfahnen (106) aufgeschoben wird, wobei die Andruckfläche (114) dazu ausgebildet ist, die Kontaktfahnen (106) mit einer aus der elastischen Verformung der Federarme (116) resultierenden Federkraft an die Kontaktfläche (112) des Zellverbinders (108) anzupressen.

Figure DE102022132904A1_0000
The present invention relates to a welding clamp (110) for pressing contact lugs (106) of battery cells (102) onto a cell connector (108), wherein the welding clamp (110) has a pressure surface (114) and at least two elastic spring arms (116), wherein the spring arms (116) are bent in a U-shape and are arranged opposite the pressure surface (114), wherein the spring arms (116) are designed to be pushed onto a rear side (118) of the cell connector (108) and elastically deformed, while the pressure surface (114) is pushed onto the contact lugs (106) arranged on a contact surface (112) of the cell connector (108), wherein the pressure surface (114) is designed to press the contact lugs (106) onto the contact surface (112) of the cell connector (108).
Figure DE102022132904A1_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißklammer zum Anpressen von Kontaktfahnen von Batteriezellen an einen Zellverbinder, ein Verfahren zum Kontaktieren von Batteriezellen sowie einen Zellverbund von Batteriezellen mit zumindest einer solchen Schweißklammer.The present invention relates to a welding clamp for pressing contact tabs of battery cells onto a cell connector, a method for contacting battery cells and a cell assembly of battery cells with at least one such welding clamp.

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit der Herstellung von Batterien mit Pouchzellen beschrieben.The present invention is described below mainly in connection with the manufacture of batteries with pouch cells.

Pouchzellen weisen Kontaktfahnen auf. Zum Herstellen eines Zellverbunds werden die Pouchzellen gestapelt und ihre Kontaktfahnen an Zellverbinder angeschweißt. Zum Anschweißen werden die Kontaktfahnen mittels eines Niederhalters einer Schweißvorrichtung auf den Zellverbinder gepresst und insbesondere durch Laserschweißen mit dem Zellverbinder verbunden.Pouch cells have contact tabs. To create a cell assembly, the pouch cells are stacked and their contact tabs are welded to cell connectors. To weld them, the contact tabs are pressed onto the cell connector using a holding-down device of a welding device and are connected to the cell connector, in particular by laser welding.

Durch das Laserschweißen kann ein Wärmeeintrag dosiert werden und schwierige Materialkombinationen, wie beispielsweise Aluminiumlegierungen und Kupferlegierungen miteinander verschweißt werden.Laser welding allows heat input to be controlled and difficult material combinations, such as aluminum alloys and copper alloys, to be welded together.

Da Schweißverbindungen von schwierigen Materialkombinationen gegenüber Schweißverbindungen von günstigen Materialkombinationen eine verringerte mechanische Belastbarkeit aufweisen, können die Pouchzellen in Halterahmen fixiert werden, um Bewegungen der Pouchzellen zu minimieren.Since welded joints of difficult material combinations have a reduced mechanical load-bearing capacity compared to welded joints of favorable material combinations, the pouch cells can be fixed in holding frames to minimize movements of the pouch cells.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel ein verbessertes Verfahren zum Kontaktieren von Batteriezellen sowie einen verbesserten Zellverbund von Batteriezellen bereitzustellen. Eine Verbesserung kann hierbei beispielsweise eine verbesserte Haltbarkeit eines Zellverbunds betreffen.One object of the invention is therefore to provide an improved method for contacting battery cells and an improved cell assembly of battery cells using the simplest possible construction means. An improvement can, for example, relate to an improved durability of a cell assembly.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.The object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz werden Kontaktfahnen von Batteriezellen durch eine Schweißklammer an den Zellverbinder geklemmt, mit dem sie verschweißt werden. Die Schweißklammer wird beim Aufschieben auf die Kontaktfahnen und den Zellverbinder elastisch verformt und presst so die Kontaktfahnen mit einer resultierenden Federkraft gegen den Zellverbinder.In the approach presented here, contact tabs of battery cells are clamped to the cell connector by a welding clamp, with which they are welded. The welding clamp is elastically deformed when pushed onto the contact tabs and the cell connector, thus pressing the contact tabs against the cell connector with a resulting spring force.

Durch den hier vorgestellten Ansatz kann auf Niederhalter verzichtet werden und eine vereinfachte Schweißvorrichtung verwendet werden. Die Schweißklammer kann die Kontaktfahnen so zusammenpressen, dass zwischen den Kontaktfahnen und dem Zellverbinder im Wesentlichen keine Spalte mehr bestehen. Dieser Zustand kann als Nullspalt bezeichnet werden.The approach presented here eliminates the need for hold-down clamps and allows a simplified welding device to be used. The welding clamp can press the contact tabs together in such a way that there are essentially no gaps between the contact tabs and the cell connector. This state can be referred to as zero gap.

Im Betrieb des Zellverbunds können die Kontaktfahnen durch die aufgeschobene Schweißklammer weiterhin gegen den Zellverbinder gepresst werden. Mechanische Belastungen können durch die Schweißklammer zumindest anteilig von der Schweißnaht abgeleitet werden. Die Schweißnaht kann so weniger belastet werden. Eine Haltbarkeit des Zellverbunds kann durch die aufgeschobene Schweißklammer verbessert werden. Beispielsweise können Batteriezellen mit einer erhöhten Volumenänderung beim Laden und Entladen unter Verwendung solch einer Schweißklammer mit dem Zellverbinder verschweißt und mit der Schweißklammer sicher verwendet werden.When the cell assembly is in operation, the contact tabs can continue to be pressed against the cell connector by the weld clamp. Mechanical loads can be at least partially diverted from the weld seam by the weld clamp. The weld seam can therefore be subjected to less load. The durability of the cell assembly can be improved by the weld clamp. For example, battery cells with an increased change in volume during charging and discharging can be welded to the cell connector using such a weld clamp and can be used safely with the weld clamp.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Schweißklammer zum Anpressen von Kontaktfahnen von Batteriezellen an einen Zellverbinder vorgeschlagen, wobei die Schweißklammer eine Andruckfläche und zumindest zwei elastische Federarme aufweist, wobei die Federarme U-förmig umgebogen sind und gegenüber der Andruckfläche angeordnet sind, wobei die Federarme dazu ausgebildet sind, auf eine Rückseite des Zellverbinders aufgeschoben und elastisch verformt zu werden, während die Andruckfläche auf die an einer Kontaktfläche des Zellverbinders angeordneten Kontaktfahnen aufgeschoben wird, wobei die Andruckfläche dazu ausgebildet ist, die Kontaktfahnen mit einer aus der elastischen Verformung der Federarme resultierenden Federkraft an die Kontaktfläche des Zellverbinders anzupressen.According to a first aspect of the invention, a welding clamp for pressing contact lugs of battery cells onto a cell connector is proposed, wherein the welding clamp has a pressure surface and at least two elastic spring arms, wherein the spring arms are bent in a U-shape and are arranged opposite the pressure surface, wherein the spring arms are designed to be pushed onto a rear side of the cell connector and elastically deformed, while the pressure surface is pushed onto the contact lugs arranged on a contact surface of the cell connector, wherein the pressure surface is designed to press the contact lugs onto the contact surface of the cell connector with a spring force resulting from the elastic deformation of the spring arms.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Kontaktieren von Batteriezellen vorgeschlagen, wobei eine Schweißklammer gemäß dem ersten Aspekt auf Kontaktfahnen der Batteriezellen und einen Zellverbinder aufgeschoben wird, wobei während des Aufschiebens elastische Federarme der Schweißklammer beim Aufschieben auf eine Rückseite des Zellverbinders elastisch verformt werden und Kontaktfahnen der Batteriezellen durch eine resultierende Federkraft von einer Andruckfläche der Schweißklammer an eine Kontaktfläche des Zellverbinders angepresst und zwischen der Kontaktfläche und der Andruckfläche eingeklemmt werden, wobei die an die Kontaktfläche angepressten Kontaktfahnen mit der Kontaktfläche verschweißt werden.According to a second aspect of the invention, a method for contacting battery cells is proposed, wherein a welding clamp according to the first aspect is pushed onto contact lugs of the battery cells and a cell connector, wherein during the pushing on, elastic spring arms of the welding clamp are elastically deformed when pushed onto a rear side of the cell connector and contact lugs of the battery cells are pressed by a resulting spring force from a pressure surface of the welding clamp onto a contact surface of the cell connector and clamped between the contact surface and the pressure surface. whereby the contact lugs pressed onto the contact surface are welded to the contact surface.

Mit anderen Worten wird die Andruckfläche der Schweißklammer auf die Kontaktfahnen der Batteriezellen aufgeschoben, während die elastischen Federarme der Schweißklammer auf die Rückseite des an den Kontaktfahnen anliegenden Zellverbinders aufgeschoben werden und dabei elastisch verformt werden, wobei die Kontaktfahnen und der Zellverbinder zwischen der Andruckfläche und den Federarmen mit der resultierenden Federkraft eingeklemmt werden, wobei die an die Kontaktfläche angepressten Kontaktfahnen mit der Kontaktfläche verschweißt werden.In other words, the pressure surface of the welding clamp is pushed onto the contact lugs of the battery cells, while the elastic spring arms of the welding clamp are pushed onto the back of the cell connector resting on the contact lugs and are elastically deformed in the process, whereby the contact lugs and the cell connector are clamped between the pressure surface and the spring arms with the resulting spring force, whereby the contact lugs pressed against the contact surface are welded to the contact surface.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Zellverbund von Batteriezellen mit zumindest einer Schweißklammer gemäß dem ersten Aspekt vorgeschlagen, wobei die Schweißklammer auf einen Zellverbinder des Zellverbunds und Kontaktfahnen der Batteriezellen aufgeschoben ist, wobei die Federarme der Schweißklammer an einer Rückseite des Zellverbinders anliegen und die Andruckfläche der Schweißklammer die Kontaktfahnen an eine Kontaktfläche des Zellverbinders anpresst, wobei die angepressten Kontaktfahnen mit der Kontaktfläche verschweißt sind.According to a third aspect of the invention, a cell assembly of battery cells with at least one welding clamp according to the first aspect is proposed, wherein the welding clamp is pushed onto a cell connector of the cell assembly and contact lugs of the battery cells, wherein the spring arms of the welding clamp rest against a rear side of the cell connector and the pressure surface of the welding clamp presses the contact lugs onto a contact surface of the cell connector, wherein the pressed contact lugs are welded to the contact surface.

Eine Batteriezelle kann eine in Folie eingeschweißte Zelle sein. Die Batteriezelle kann als Pouchzelle bezeichnet werden. Die Batteriezelle kann einen Pluspol und einen Minuspol aufweisen. Pluspol und Minuspol können als Kontaktfahnen aus Metallfolie beziehungsweise sehr dünnem Metallband ausgeführt sein. Die Kontaktfahnen können beispielsweise zwischen 0,1 Millimeter und 0,8 Millimeter, insbesondere zwischen 0,3 Millimeter und 0,6 Millimeter dick sein. Die Kontaktfahnen können als Tabs bezeichnet werden. Die Kontaktfahnen können aus einer Schweißnaht der Folie herausstehen. Die Kontaktfahnen von Pluspol und Minuspol können aus unterschiedlichen Metallmaterialien bestehen. Beispielsweise können die Kontaktfahnen des Pluspols aus einem Aluminiummaterial bestehen, während die Kontaktfahnen des Minuspols aus einem Kupfermaterial bestehen.A battery cell can be a cell sealed in foil. The battery cell can be referred to as a pouch cell. The battery cell can have a positive pole and a negative pole. The positive pole and the negative pole can be designed as contact lugs made of metal foil or very thin metal strip. The contact lugs can be, for example, between 0.1 millimeters and 0.8 millimeters, in particular between 0.3 millimeters and 0.6 millimeters thick. The contact lugs can be referred to as tabs. The contact lugs can protrude from a weld seam in the foil. The contact lugs of the positive pole and the negative pole can be made of different metal materials. For example, the contact lugs of the positive pole can be made of an aluminum material, while the contact lugs of the negative pole can be made of a copper material.

Ein Zellverbinder kann eine Platte aus Metallmaterial sein. Der Zellverbinder kann als Stromschiene bezeichnet werden. Der Zellverbinder kann insbesondere aus einem Kupfermaterial sein. Der Zellverbinder kann einen großen Leitungsquerschnitt zum Leiten von hohen Strömen ohne erhöhte Verluste bereitstellen. Der Zellverbinder kann beispielsweise etwa zwei Millimeter dick sein. Der Zellverbinder kann als Basis zum Anschweißen der Kontaktfahnen ausgebildet sein. Eine Kontaktfläche des Zellverbinders kann eine Oberseite des Zellverbinders sein. Die Rückseite kann eine entgegengesetzte Fläche des Zellverbinders sein.A cell connector can be a plate made of metal material. The cell connector can be referred to as a busbar. The cell connector can in particular be made of a copper material. The cell connector can provide a large conductor cross-section for conducting high currents without increased losses. The cell connector can be about two millimeters thick, for example. The cell connector can be designed as a base for welding the contact lugs. A contact surface of the cell connector can be a top side of the cell connector. The back side can be an opposite surface of the cell connector.

Die Kontaktfahnen können durch Laserschweißen mit dem Zellverbinder verschweißt werden. Durch das Verschweißen können die Kontaktfahnen elektrisch leitend mit dem Zellverbinder verbunden werden. Die Kontaktfahnen können durch zumindest eine über näherungsweise die ganze Breite der Kontaktfahnen verlaufende Schweißnaht mit dem Zellverbinder verbunden werden. Ebenso können mehrere parallele Schweißnähte verwendet werden. Die Schweißnaht kann durch alle Kontaktfahnen bis in den Zellverbinder durchgehen. Durch das Verschweißen können die Batteriezellen elektrisch parallelgeschaltet werden. Beispielsweise können zwischen zwei und zehn Batteriezellen durch einen Zellverbinder parallelgeschaltet werden. Insbesondere können zwischen drei und sechs Batteriezellen parallelgeschaltet werden.The contact tabs can be welded to the cell connector by laser welding. The contact tabs can be connected to the cell connector in an electrically conductive manner by welding. The contact tabs can be connected to the cell connector by at least one weld seam that runs across approximately the entire width of the contact tabs. Several parallel weld seams can also be used. The weld seam can go through all the contact tabs into the cell connector. The battery cells can be connected electrically in parallel by welding. For example, between two and ten battery cells can be connected in parallel by a cell connector. In particular, between three and six battery cells can be connected in parallel.

Ein Zellverbund kann eine Vielzahl von Batteriezellen umfassen. Die Batteriezellen des Zellverbunds können gestapelt sein. Die Batteriezellen können in einem Rahmen beziehungsweise Gehäuse angeordnet sein. Die Kontaktfahnen können aus dem Rahmen beziehungsweise dem Gehäuse ragen. Der Zellverbinder kann seitlich an dem Rahmen oder Gehäuse angeordnet sein. Der Zellverbund kann als Batteriemodul oder als Batterie bezeichnet werden.A cell assembly can comprise a plurality of battery cells. The battery cells of the cell assembly can be stacked. The battery cells can be arranged in a frame or housing. The contact tabs can protrude from the frame or housing. The cell connector can be arranged on the side of the frame or housing. The cell assembly can be referred to as a battery module or as a battery.

Eine Schweißklammer kann ein Stanzbiegeteil aus einem Metallmaterial sein. Die Schweißklammer kann beispielsweise aus einem Eisenmaterial oder Bronzematerial sein. Die Schweißklammer kann breiter als die Kontaktfahnen sein. Eine Andruckfläche kann im Wesentlichen rechteckig sein. Die Andruckfläche kann zumindest so breit wie die Kontaktfahnen sein. Ein Federarm kann im Wesentlichen quer zu der Andruckfläche ausgerichtet sein. Die Federarme können an gegenüberliegenden Enden der Andruckfläche mit der Andruckfläche verbunden sein. Die Federarme können um mehr als 180 Grad aus einer Ebene der Andruckfläche herausgebogen sein. Die Federarme können mit einem vordefinierten Radius gebogen sein. Die Federarme können an einem freien Ende von der Andruckfläche weg gebogen sein, um eine Einführschräge zum Aufschieben auf die Rückseite des Zellverbinders aufzuweisen.A welding clamp can be a stamped and bent part made of a metal material. The welding clamp can be made of an iron material or bronze material, for example. The welding clamp can be wider than the contact lugs. A pressure surface can be substantially rectangular. The pressure surface can be at least as wide as the contact lugs. A spring arm can be aligned substantially transversely to the pressure surface. The spring arms can be connected to the pressure surface at opposite ends of the pressure surface. The spring arms can be bent out of a plane of the pressure surface by more than 180 degrees. The spring arms can be bent with a predefined radius. The spring arms can be bent away from the pressure surface at a free end to have an insertion bevel for sliding onto the back of the cell connector.

Die Kontaktfahnen können vor dem Aufschieben der Schweißklammer quer zu dem Zellverbinder ausgerichtet sein. Beim Aufschieben können die Kontaktfahnen durch die Andruckfläche auf den Zellverbinder umgebogen werden.The contact tabs can be aligned transversely to the cell connector before the welding clamp is pushed on. When pushed on, the contact tabs can be bent by the pressure surface on the cell connector.

Die Andruckfläche kann durch zumindest eine quer zu der Andruckfläche ausgerichtet Rippe versteift sein. Eine Rippe kann im Wesentlichen quer zu der Ebene der Andruckfläche ausgerichtet sein. Die Rippe kann einen Biegewiderstand der Andruckfläche wesentlich erhöhen. Durch die Rippe kann die Schweißklammer die Federkraft auf die ganze Breite der Kontaktfahnen übertragen. Die Rippe kann aus der Ebene der Andruckfläche aufgebogen sein. Die Rippe kann in eine zu den Federarmen entgegengesetzten Richtung aus der Ebene der Andruckfläche gebogen sein. Die Rippe kann eine Kante der Andruckfläche definieren. Die Rippe kann mit einem Radius aus der Andruckfläche aufgebogen sein. Der Radius kann das Aufschieben der Andruckfläche auf die Kontaktfahnen vereinfachen. Der Radius kann der Einführschräge der Federarme vorauseilen. Damit kann die Andruckfläche zuerst auf die Kontaktfahnen aufgesetzt werden, bevor die Kontaktarme auf die Rückseite aufgleiten.The pressure surface can be formed by at least one rib aligned transversely to the pressure surface be stiffened. A rib can be aligned essentially transversely to the plane of the pressure surface. The rib can significantly increase the bending resistance of the pressure surface. The rib enables the welding clamp to transfer the spring force across the entire width of the contact lugs. The rib can be bent out of the plane of the pressure surface. The rib can be bent out of the plane of the pressure surface in a direction opposite to the spring arms. The rib can define an edge of the pressure surface. The rib can be bent out of the pressure surface with a radius. The radius can make it easier to slide the pressure surface onto the contact lugs. The radius can lead the insertion bevel of the spring arms. This means that the pressure surface can be placed on the contact lugs first before the contact arms slide onto the back.

Die Andruckfläche kann durch zwei im Wesentlichen parallele Rippen versteift sein. Die Rippen können entlang von zwei gegenüberliegenden Seiten der Andruckfläche verlaufen.The pressure surface can be stiffened by two substantially parallel ribs. The ribs can run along two opposite sides of the pressure surface.

Die Andruckfläche kann ein längliches Schweißfenster zum Verschweißen der Kontaktfahnen mit der Kontaktfläche aufweisen. Die an die Kontaktfläche angepressten Kontaktfahnen können durch das in der Andruckfläche angeordnete Schweißfenster der Schweißklammer hindurch verschweißt werden. Ein Schweißfenster kann eine Aussparung bzw. eine Durchgangsöffnung in der Andruckfläche sein. Die Kontaktfahnen können durch das Schweißfenster auf den Zellverbinder geschweißt werden. Die Schweißklammer kann dabei unverschweißt bleiben. Durch das Schweißfenster kann die Schweißklammer die Federkraft auf gegenüberliegenden Seiten eines Schweißbereichs der Kontaktfahnen aufbringen. Durch das Schweißfenster können geringe Abstände zwischen den Kontaktfahnen erreicht werden.The pressure surface can have an elongated welding window for welding the contact lugs to the contact surface. The contact lugs pressed against the contact surface can be welded through the welding window of the welding clamp arranged in the pressure surface. A welding window can be a recess or a through-opening in the pressure surface. The contact lugs can be welded to the cell connector through the welding window. The welding clamp can remain unwelded. The welding window allows the welding clamp to apply the spring force to opposite sides of a welding area of the contact lugs. Small distances between the contact lugs can be achieved through the welding window.

Die zumindest eine Rippe kann parallel zu einer Kante des Schweißfensters verlaufen. Die Rippe kann die Federkraft gleichmäßig entlang der Kante des Schweißfensters verteilen.The at least one rib can run parallel to an edge of the welding window. The rib can distribute the spring force evenly along the edge of the welding window.

Die Federarme können zumindest um eine Breite der Kontaktfahnen voneinander beabstandet sein. Die Kontaktfahnen können zwischen den Federarmen angeordnet werden. Die Federarme können als Seitenanschlag beim Aufschieben der Schweißklammer wirken. Die Federarme können eine seitliche Position der Schweißklammer vorgeben.The spring arms can be spaced apart from each other by at least one width of the contact lugs. The contact lugs can be arranged between the spring arms. The spring arms can act as a side stop when sliding on the welding clamp. The spring arms can specify a lateral position of the welding clamp.

Die Schweißklammer kann nach dem Verschweißen auf die Kontaktfahnen und den Zellverbinder aufgeschoben bleiben. Die Schweißklammer kann als Zugentlastung für die Schweißnaht zwischen den Kontaktfahnen und dem Zellverbinder dienen. Die Schweißklammer kann eine Dauerhaltbarkeit des Zellverbunds erhöhen.The welding clamp can remain pushed onto the contact tabs and the cell connector after welding. The welding clamp can serve as a strain relief for the weld seam between the contact tabs and the cell connector. The welding clamp can increase the durability of the cell assembly.

Die Kontaktfahnen können vor dem Aufschieben der Schweißklammer in einen Hinterschnitt an den Federarmen eingeführt werden. Der Hinterschnitt kann ein Entfernen der Schweißklammer nach dem Verschweißen verhindern. Ein Hinterschnitt an den Federarmen kann lokal einen Abstand zwischen den Federarmen kleiner als eine Breite der Kontaktfahnen machen. Beim Verschweißen der Kontaktfahnen mit dem Zellverbinder kann der Hinterschnitt hinter den Kontaktfahnen gefangen sein. Dadurch kann die Schweißklammer nicht mehr abgenommen werden, nachdem die Kontaktfahnen an den Zellverbinder angeschweißt worden sind.The contact lugs can be inserted into an undercut on the spring arms before the welding clamp is pushed on. The undercut can prevent the welding clamp from being removed after welding. An undercut on the spring arms can locally make a distance between the spring arms smaller than the width of the contact lugs. When the contact lugs are welded to the cell connector, the undercut can be caught behind the contact lugs. This means that the welding clamp can no longer be removed after the contact lugs have been welded to the cell connector.

Der Hinterschnitt kann auch durch einen die Federarme im Bereich der freien Enden verbindenden Streifen Metallmaterial ausgebildet sein. Dann können die Kontaktfahnen in eine durch die Federarme, die Andruckfläche und den Streifen definierten Durchbruch der Schweißklammer eingefädelt werden. Der Streifen kann nach dem Verschweißen hinter den Kontaktfahnen eingeschlossen sein.The undercut can also be formed by a strip of metal material connecting the spring arms in the area of the free ends. The contact lugs can then be threaded into an opening in the welding clamp defined by the spring arms, the pressure surface and the strip. The strip can be enclosed behind the contact lugs after welding.

Weitere Kontaktfahnen von weiteren Batteriezellen können durch eine weitere aufgeschobene Schweißklammer gemäß dem ersten Aspekt zwischen der Kontaktfläche des Zellverbinders und einer weiteren Andruckfläche der weiteren Schweißklammer eingeklemmt werden. Die an die Kontaktfläche angepressten weiteren Kontaktfahnen können ebenfalls mit der Kontaktfläche verschweißt werden. Die weiteren Kontaktfahnen können auf einer gegenüberliegenden Seite des Zellverbinders angeordnet sein. Die weitere Schweißklammer kann aus einer entgegengesetzten Richtung auf die weiteren Kontaktfahnen und den Zellverbinder aufgeschoben werden als die erste Schweißklammer. Die weiteren Kontaktfahnen können in Richtung der ersten Schweißklammer auf den Zellverbinder gepresst werden. Die Schweißklammern können auch gleichzeitig auf den Zellverbinder und ihre jeweiligen Kontaktfahnen aufgeschoben werden. dabei können sich resultierende Kräfte beim Aufschieben gegenseitig kompensieren. Durch das Anschweißen von Kontaktfahnen an beiden Seiten des Zellverbinders können die jeweils parallel geschalteten Gruppen von Batteriezellen elektrisch in Reihe geschaltet werden.Further contact tabs of further battery cells can be clamped between the contact surface of the cell connector and a further pressure surface of the further welding clamp by means of a further pushed-on welding clamp according to the first aspect. The further contact tabs pressed against the contact surface can also be welded to the contact surface. The further contact tabs can be arranged on an opposite side of the cell connector. The further welding clamp can be pushed onto the further contact tabs and the cell connector from an opposite direction to the first welding clamp. The further contact tabs can be pressed onto the cell connector in the direction of the first welding clamp. The welding clamps can also be pushed onto the cell connector and their respective contact tabs at the same time. The resulting forces when pushed on can compensate for each other. By welding contact tabs to both sides of the cell connector, the groups of battery cells connected in parallel can be electrically connected in series.

Die weitere Schweißklammer kann beim Aufschieben berührend an die erste Schweißklammer angeschoben werden. Die Schweißklammern können miteinander verschweißt werden. Durch ein Verschweißen der Schweißklammern können die Schweißklammern unverlierbar an dem Zellverbinder angeordnet werden. Insbesondere können beim Verschweißen die versteifenden Rippen miteinander verschweißt werden.The additional welding clamp can be pushed onto the first welding clamp so that it touches it. The welding clamps can be welded together. By welding the welding clamps, the welding clamps can be arranged on the cell connector so that they cannot be lost. In particular, the stiffening ribs can be welded together during welding.

Kurze FigurenbeschreibungShort character description

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 zeigt eine räumliche Darstellung eines Zellverbunds gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Zellverbund gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Advantageous embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying figures. They show:
  • 1 shows a spatial representation of a cell assembly according to an embodiment; and
  • 2 shows a sectional view through a cell composite according to an embodiment.

Die Figuren sind schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are schematic representations and serve only to explain the invention. Identical or equivalent elements are provided with the same reference numerals throughout.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

1 zeigt eine räumliche Darstellung eines Zellverbunds 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Zellverbund 100 kann als Batteriemodul oder als Batterie bezeichnet werden. Der Zellverbund 100 weist eine Vielzahl von Batteriezellen 102 auf, die innerhalb eines Gehäuses 104 zu einem Stapel gestapelt sind. Die Batteriezellen 102 sind in Folie eingeschweißte Pouchzellen. Kontaktfahnen 106 der Batteriezellen 102 ragen durch Aussparungen des Gehäuses 104 nach außen. Die Kontaktfahnen können als Tabs der Batteriezellen 102 bezeichnet werden. Aus jeder der Aussparungen ragt hier eine Gruppe von vier Kontaktfahnen 106. Die Kontaktfahnen 106 einer Gruppe werden durch einen Zellverbinder 108 elektrisch parallelgeschaltet. Zwischen je zwei der Gruppen ä vier Kontaktfahnen 106 ist dazu je ein Zellverbinder 108 angeordnet. Dabei sind die Kontaktfahnen 106 einer der Gruppen Pluspole ihrer Batteriezellen 102 und die Kontaktfahnen 106 der anderen Gruppe Minuspole ihrer Batteriezellen 102. Der zwischen den Gruppen angeordnete Zellverbinder 108 schaltet die Gruppen elektrisch in Reihe. Die Kontaktfahnen 106 der Pluspole sind hier aus einem Aluminiummaterial. Die Kontaktfahnen 106 der Minuspole sind hier aus einem Kupfermaterial. Die Zellverbinder 108 sind aus einem Kupfermaterial. 1 shows a spatial representation of a cell assembly 100 according to an embodiment. The cell assembly 100 can be referred to as a battery module or as a battery. The cell assembly 100 has a plurality of battery cells 102 that are stacked within a housing 104 to form a stack. The battery cells 102 are pouch cells sealed in foil. Contact tabs 106 of the battery cells 102 protrude outwards through recesses in the housing 104. The contact tabs can be referred to as tabs of the battery cells 102. A group of four contact tabs 106 protrudes from each of the recesses. The contact tabs 106 of a group are electrically connected in parallel by a cell connector 108. For this purpose, a cell connector 108 is arranged between each two of the groups of four contact tabs 106. The contact lugs 106 of one of the groups are the positive poles of their battery cells 102 and the contact lugs 106 of the other group are the negative poles of their battery cells 102. The cell connector 108 arranged between the groups connects the groups electrically in series. The contact lugs 106 of the positive poles are made of an aluminum material. The contact lugs 106 of the negative poles are made of a copper material. The cell connectors 108 are made of a copper material.

Die Kontaktfahnen 106 einer Gruppe sind durch eine aufgeschobene Schweißklammer 110 auf eine Seite einer Kontaktfläche 112 des benachbarten Zellverbinders 108 gepresst. Die Kontaktfahnen 106 der anderen Gruppe sind durch eine andere Schweißklammer 110 auf die andere Seite der Kontaktfläche 112 gepresst. Dazu sind die Kontaktfahnen 106 durch die Schweißklammer von den Seiten des Zellverbinders 108 auf die Kontaktfläche 112 gebogen worden. Die Kontaktfahnen 106 beider Gruppen sind also durch je eine Schweißklammer 110 aufeinander zu gebogen worden. In dieser Lage werden die Kontaktfahnen 106 beider Gruppen mit dem Zellverbinder 108 verschweißt.The contact lugs 106 of one group are pressed onto one side of a contact surface 112 of the adjacent cell connector 108 by a pushed-on welding clamp 110. The contact lugs 106 of the other group are pressed onto the other side of the contact surface 112 by another welding clamp 110. To do this, the contact lugs 106 have been bent from the sides of the cell connector 108 onto the contact surface 112 by the welding clamp. The contact lugs 106 of both groups have therefore been bent towards each other by a welding clamp 110 each. In this position, the contact lugs 106 of both groups are welded to the cell connector 108.

Die Kontaktfahnen 106 sind zwischen einer Andruckfläche 114 ihrer Schweißklammer 110 und der Kontaktfläche 112 so eingeklemmt, dass sie direkt aufeinander anliegen und näherungsweise keine Luftspalte aufweisen. Die Luftspalte sind insbesondere kleiner als 50 µm. Die Kontaktfahnen 106 werden mit einer Federkraft auf die Kontaktfläche 112 gepresst, die aus einer Rückstellkraft einer elastischen Verformung von Federarmen 116 der Schweißklammern 110 resultiert. Die Federarme 116 sind bogenförmig um mehr als 180 Grad in Richtung einer Rückseite 118 der Zellverbinder 108 umgebogen. Die Verformung wird durch ein Aufschieben von Enden der Federarme 116 auf die Rückseite 118 des Zellverbinders 108 verursacht. Beim Aufschieben werden die Andruckfläche 114 und die Enden der Federarme 116 durch eine kombinierte Materialstärke der Kontaktfahnen 106 und des Zellverbinders 108 auseinandergedrückt.The contact lugs 106 are clamped between a pressure surface 114 of their welding clamp 110 and the contact surface 112 in such a way that they lie directly against one another and have almost no air gaps. The air gaps are in particular smaller than 50 µm. The contact lugs 106 are pressed onto the contact surface 112 with a spring force that results from a restoring force of an elastic deformation of spring arms 116 of the welding clamps 110. The spring arms 116 are bent in an arc shape by more than 180 degrees in the direction of a rear side 118 of the cell connector 108. The deformation is caused by the ends of the spring arms 116 being pushed onto the rear side 118 of the cell connector 108. When pushed on, the pressure surface 114 and the ends of the spring arms 116 are pressed apart by a combined material thickness of the contact lugs 106 and the cell connector 108.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Andruckfläche 114 zwischen den Federarmen 116 angeordnet und durch zwei Rippen 120 versteift. Die Rippen 120 sind dabei im Wesentlichen senkrecht aus einer Ebene der Andruckfläche 114 von den Kontaktfahnen 106 beziehungsweise von den Federarmen 116 weggebogen.In one embodiment, the pressure surface 114 is arranged between the spring arms 116 and is stiffened by two ribs 120. The ribs 120 are bent essentially perpendicularly from a plane of the pressure surface 114 away from the contact lugs 106 or from the spring arms 116.

In einem Ausführungsbeispiel weisen die Andruckflächen 114 je ein Schweißfenster 122 auf. Durch das Schweißfenster 122 werden die Kontaktfahnen 106 durch Laserschweißen mit dem Zellverbinder 108 verschweißt. Dabei wird ohne Zusatzstoff durch alle Kontaktfahnen 106 bis in den Zellverbinder 108 durchgeschweißt. Der Zellverbinder 108 dient dabei als Schweißbadsicherung und schützt die Batteriezellen 102 vor Beschädigung.In one embodiment, the pressure surfaces 114 each have a welding window 122. The contact tabs 106 are welded to the cell connector 108 by laser welding through the welding window 122. In this case, all contact tabs 106 are welded through to the cell connector 108 without any additional material. The cell connector 108 serves as a weld pool protector and protects the battery cells 102 from damage.

Die Schweißklammern 110 verbleiben auch nach dem Verschweißen der Kontaktfahnen 106 mit dem Zellverbinder 108 auf die Kontaktfahnen 106 und den Zellverbinder 108 aufgeschoben. Nach dem Verschweißen entlastet die Federkraft die Schweißnaht von mechanischen Belastungen und erhöht so eine Haltbarkeit des Zellverbunds 100.The welding clamps 110 remain pushed onto the contact lugs 106 and the cell connector 108 even after the contact lugs 106 have been welded to the cell connector 108. After welding, the spring force relieves the weld seam of mechanical stress and thus increases the durability of the cell assembly 100.

In einem Ausführungsbeispiel werden die Kontaktfahnen 106 einer Gruppe vor dem Aufschieben der Schweißklammer 110 hinter einen Hinterschnitt der Schweißklammer 110 eingeführt. Dadurch wird der Hinterschnitt beim Verschweißen der Kontaktfahnen 106 mit dem Zellverbinder 108 zwischen den Kontaktfahnen 106, dem Zellverbinder 108 und dem Gehäuse 104 eingesperrt und kann nicht mehr von den Kontaktfahnen 106 und dem Zellverbinder 108 abgezogen werden. Der Hinterschnitt dient so als Verliersicherung der Schweißklammer 110.In one embodiment, the contact lugs 106 of a group are inserted behind an undercut of the welding clamp 110 before the welding clamp 110 is pushed on. As a result, the undercut is locked between the contact lugs 106, the cell connector 108 and the housing 104 when the contact lugs 106 are welded to the cell connector 108 and can no longer be pulled off the contact lugs 106 and the cell connector 108. The undercut serves as a loss protection for the welding clamp 110.

2 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Zellverbund 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Zellverband 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Zellverbund in 1. Hier weisen die Kontaktfahnen 106 der einen Gruppe eine höhere Materialstärke auf als die Kontaktfahnen 106 der anderen Gruppe. Dadurch würden die dickeren Kontaktfahnen 106 mit einer höheren Anpresskraft gegen den Zellverbinder 108 gepresst als die dünneren Kontaktfahnen 106. Um näherungsweise gleiche Anpresskräfte zu erhalten, wird hier für die Gruppe der dickeren Kontaktfahnen 106 eine Schweißklammer 110 mit einer größeren Öffnungsweite zwischen der Andruckfläche 114 und den Federarmen 116 verwendet als bei der Gruppe der dünneren Kontaktfahnen 106. 2 shows a sectional view through a cell assembly 100 according to an embodiment. The cell assembly 100 essentially corresponds to the cell assembly in 1 Here, the contact lugs 106 of one group have a higher material thickness than the contact lugs 106 of the other group. As a result, the thicker contact lugs 106 would be pressed against the cell connector 108 with a higher contact force than the thinner contact lugs 106. In order to obtain approximately the same contact forces, a welding clamp 110 with a larger opening width between the pressure surface 114 and the spring arms 116 is used for the group of thicker contact lugs 106 than for the group of thinner contact lugs 106.

In einem Ausführungsbeispiel sind freie Enden der Federarme 116 geringfügig aufgebogen, um Einführschrägen für das Aufschieben zu erhalten. Die Einführschrägen gleiten beim Aufschieben auf einer Kante der Rückseite 118 ab und bewirken so die elastische Verformung der Federarme 116.In one embodiment, free ends of the spring arms 116 are slightly bent to obtain insertion bevels for sliding on. When sliding on, the insertion bevels slide along an edge of the rear side 118 and thus cause the elastic deformation of the spring arms 116.

Um das Aufschieben und Umbiegen der Kontaktfahnen in eine Ebene der Kontaktfläche 112 zu vereinfachen, weist zumindest die vordere Rippe 120 in einem Ausführungsbeispiel einen Biegeradius entlang ihrer Biegekante aus der Ebene der Andruckfläche 114 auf.In order to simplify the sliding and bending of the contact lugs into a plane of the contact surface 112, at least the front rib 120 in one embodiment has a bending radius along its bending edge from the plane of the pressure surface 114.

Nachfolgend werden mögliche Ausgestaltungen der Erfindung nochmals zusammengefasst bzw. mit einer geringfügig anderen Wortwahl dargestellt.In the following, possible embodiments of the invention are summarized again or presented using slightly different wording.

Es wird eine Sicherungsklammer zum Schweißen von Tabs von Pouch-Zellen vorgestellt.A securing clamp for welding tabs of pouch cells is presented.

Die elektrischen Kontaktelemente von Pouch-Zellen werden als Tabs bezeichnet. Dabei handelt es sich um dünne Metallbänder, die oft aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Beim Aufbauen eines Moduls oder eines Batteriesystems, also eines Zellverbunds aus einzelnen Pouchzellen, werden die Tabs stoffschlüssig miteinander kontaktiert. Die stoffschlüssige Verbindung kann durch Laserschweißen hergestellt werden. Bei diesem Verbindungsverfahren wird vor Schweißbeginn ein sogenannter Nullspalt zwischen den Fügepartnern hergestellt. Nach dem Schweißen sind vor allem Mischverbindungen, bei denen z.B. Kupfer und Aluminium miteinander verbunden werden, mechanisch nur wenig belastbar.The electrical contact elements of pouch cells are called tabs. These are thin metal strips that are often made of copper or aluminum. When building a module or a battery system, i.e. a cell assembly made of individual pouch cells, the tabs are bonded to one another. The bonded connection can be made by laser welding. In this joining process, a so-called zero gap is created between the joining partners before welding begins. After welding, mixed joints in particular, in which copper and aluminum are joined together, for example, have little mechanical strength.

Gerade bei Verwendung von neuartigen Lithium-Ionen-Batterien sind die Zellen durch ihr Swelling ständigen Dickenänderungen unterzogen, die eine permanente mechanische Wechselbelastung auf die Tabs ausüben.Especially when using new types of lithium-ion batteries, the cells are subject to constant changes in thickness due to swelling, which exerts a permanent mechanical alternating load on the tabs.

Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt eine Klammer um die Schweißverbindung der Tabs herum, deren Funktion die Erzeugung eines Nullspalts beim Laserschweißen ist und dann dort verbleibt. Dadurch wird im Betrieb zusätzlich eine mechanische Zugentlastung für die Tabs realisiert. Somit wird auch eine Material- Mischverbindung bei mechanischer Wechselbelastung gegen Materialermüdung und Versagen geschützt.The approach presented here describes a clamp around the welded connection of the tabs, the function of which is to create a zero gap during laser welding and then remain there. This also provides mechanical strain relief for the tabs during operation. This also protects a mixed material connection against material fatigue and failure under alternating mechanical loads.

Bisher erfolgt die Erzeugung des Nullspalts durch einen Niederhalter, der nur während des Schweißvorgangs aufgesetzt wird. Die mechanische Wechselbelastung im Betrieb wird bisher durch die Verwendung von Einlegeteilen reduziert, die das Swelling kompensieren. Weiterhin besitzen bisherige Pouchzellen ein deutlich reduziertes Swelling, wodurch die Problematik auch durch Kunststoffformteile oder Zellhalterahmen minimiert werden kann.Up to now, the zero gap has been created using a hold-down device that is only put in place during the welding process. Up to now, the alternating mechanical load during operation has been reduced by using inserts that compensate for the swelling. In addition, previous pouch cells have significantly reduced swelling, which means that the problem can also be minimized by using plastic molded parts or cell holding frames.

Bei neuartigen Zellen mit deutlich größerem Swelling ist dies nicht mehr möglich, bzw. erfordert einen höheren konstruktiven und materiellen Aufwand.With new types of cells with significantly greater swelling, this is no longer possible or requires greater construction and material effort.

Die Sicherungsklammer kann beispielsweise bei Modulen zum Super-Schnelladen verwendet werden. Die Sicherungsklammer kann auch bei jedem anderen Modul mit Pouchzellen eingesetzt werden.The safety clip can be used, for example, on modules for super-fast charging. The safety clip can also be used on any other module with pouch cells.

In der Produktion wird das Laserschweißen von Pouchzellen vereinfacht, da das Handling einer komplizierten Schweißvorrichtung entfällt. Gleichzeitig wird die Schweißverbindung vor mechanischer Wechselbelastung im Betrieb geschützt. Besonders bei Verwendung der neuen Zellchemie mit großem Swelling wird durch die Sicherungsklammer der konstruktive Aufwand reduziert. Zusätzlich kann die Sicherungsklammer so ausgeführt werden, dass sie die Tabs hintergreift und so nach dem Schweißen der Tabs nicht wieder entfernt werden beziehungsweise abgehen kann (Verliersicherung).In production, the laser welding of pouch cells is simplified because there is no need to handle a complicated welding device. At the same time, the welded joint is protected from mechanical alternating stress during operation. The safety clip reduces the design effort, particularly when using the new cell chemistry with large swelling. In addition, the safety clip can be designed in such a way that it grips behind the tabs and cannot be removed or come off again after the tabs have been welded (loss protection).

Es wird eine Sicherungsklammer im Schweißbereich von Kontaktelementen bei Pouch-Zellen vorgestellt, wobei die Sicherungsklammer vor dem Schweißvorgang angebracht wird und dann auch während des Betriebs der Batterie dort verbleibt. Bei den Pouch-Zellen handelt es sich um wiederaufladbare Pouch-Zellen mit Lithium-Ionen Chemie. Die Sicherungsklammer kann so ausgeformt sein, dass sie nach dem Schweißvorgang vor Verlieren gesichert ist. Die Sicherungsklammer weist eine Ausnehmung für den Schweißbereich auf. Mehrere Pouch-Zellen bilden ein Modul oder ein Batteriesystem aus. Das Modul oder Batteriesystem wird in einem Fahrzeug eingesetzt. Die Sicherungsklammer besteht aus Stahl oder Federbronze.A safety clip is presented in the welding area of contact elements in pouch cells, whereby the safety clip is attached before the welding process and then remains there during operation of the battery. The pouch cells are rechargeable pouch cells with lithium-ion chemistry. The safety clip can be shaped in such a way that it is secured against loss after the welding process. The safety clip has a recess for the welding area. Several pouch cells form a module or a battery system. The module or battery system is in a vehicle. The locking clip is made of steel or spring bronze.

Da es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.Since the devices and methods described in detail above are exemplary embodiments, they can be modified to a large extent by those skilled in the art in the usual way without departing from the scope of the invention. In particular, the mechanical arrangements and the size relationships of the individual elements to one another are merely exemplary.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

100100
ZellverbundCell network
102102
BatteriezelleBattery cell
104104
GehäuseHousing
106106
KontaktfahneContact flag
108108
ZellverbinderCell connectors
110110
SchweißklammerWelding clamp
112112
KontaktflächeContact surface
114114
AndruckflächePressure surface
116116
FederarmSpring arm
118118
Rückseiteback
120120
Ripperib
122122
SchweißfensterWelding window

Claims (12)

Schweißklammer (110) zum Anpressen von Kontaktfahnen (106) von Batteriezellen (102) an einen Zellverbinder (108), wobei die Schweißklammer (110) eine Andruckfläche (114) und zumindest zwei elastische Federarme (116) aufweist, wobei die Federarme (116) U-förmig umgebogen sind und gegenüber der Andruckfläche (114) angeordnet sind, wobei die Federarme (116) dazu ausgebildet sind, auf eine Rückseite (118) des Zellverbinders (108) aufgeschoben und elastisch verformt zu werden, während die Andruckfläche (114) auf die an einer Kontaktfläche (112) des Zellverbinders (108) angeordneten Kontaktfahnen (106) aufgeschoben wird, wobei die Andruckfläche (114) dazu ausgebildet ist, die Kontaktfahnen (106) mit einer aus der elastischen Verformung der Federarme (116) resultierenden Federkraft an die Kontaktfläche (112) des Zellverbinders (108) anzupressen.Welding clamp (110) for pressing contact lugs (106) of battery cells (102) onto a cell connector (108), wherein the welding clamp (110) has a pressure surface (114) and at least two elastic spring arms (116), wherein the spring arms (116) are bent in a U-shape and are arranged opposite the pressure surface (114), wherein the spring arms (116) are designed to be pushed onto a rear side (118) of the cell connector (108) and elastically deformed, while the pressure surface (114) is pushed onto the contact lugs (106) arranged on a contact surface (112) of the cell connector (108), wherein the pressure surface (114) is designed to press the contact lugs (106) onto the contact surface (112) of the cell connector (108) with a spring force resulting from the elastic deformation of the spring arms (116). to press. Schweißklammer (110) gemäß Anspruch 1, bei der die Andruckfläche (114) durch zumindest eine quer zu der Andruckfläche (114) ausgerichtet Rippe (120) versteift ist.Welding clamp (110) according to Claim 1 , in which the pressure surface (114) is stiffened by at least one rib (120) aligned transversely to the pressure surface (114). Schweißklammer (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Andruckfläche (114) ein längliches Schweißfenster (122) zum Verschweißen der Kontaktfahnen (106) mit der Kontaktfläche (112) aufweist.Welding clamp (110) according to one of the preceding claims, wherein the pressure surface (114) has an elongated welding window (122) for welding the contact lugs (106) to the contact surface (112). Schweißklammer (110) gemäß Anspruch 2 und 3, bei der die Rippe (120) parallel zu einer Kante des Schweißfensters (122) verläuft.Welding clamp (110) according to Claim 2 and 3 in which the rib (120) runs parallel to an edge of the welding window (122). Schweißklammer (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Federarme (116) zumindest um eine Breite der Kontaktfahnen (106) voneinander beabstandet sind.Welding clamp (110) according to one of the preceding claims, in which the spring arms (116) are spaced from each other by at least one width of the contact lugs (106). Verfahren zum Kontaktieren von Batteriezellen (102), wobei eine Schweißklammer (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auf Kontaktfahnen (106) der Batteriezellen (102) und einen Zellverbinder (108) aufgeschoben wird, wobei während des Aufschiebens elastische Federarme (116) der Schweißklammer (110) beim Aufschieben auf eine Rückseite (118) des Zellverbinders (108) elastisch verformt werden und Kontaktfahnen (106) der Batteriezellen (102) durch eine resultierende Federkraft von einer Andruckfläche (114) der Schweißklammer (110) an eine Kontaktfläche (112) des Zellverbinders (108) angepresst und zwischen der Kontaktfläche (112) und der Andruckfläche eingeklemmt werden, wobei die an die Kontaktfläche (112) angepressten Kontaktfahnen (106) mit der Kontaktfläche (112) verschweißt werden.Method for contacting battery cells (102), wherein a welding clamp (110) according to one of the Claims 1 until 5 is pushed onto contact lugs (106) of the battery cells (102) and a cell connector (108), wherein during the pushing on, elastic spring arms (116) of the welding clamp (110) are elastically deformed when pushed onto a rear side (118) of the cell connector (108), and contact lugs (106) of the battery cells (102) are pressed by a resulting spring force from a pressure surface (114) of the welding clamp (110) onto a contact surface (112) of the cell connector (108) and are clamped between the contact surface (112) and the pressure surface, wherein the contact lugs (106) pressed onto the contact surface (112) are welded to the contact surface (112). Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem die Schweißklammer (110) nach dem Verschweißen auf die Kontaktfahnen (106) und den Zellverbinder (108) aufgeschoben bleibt.Procedure according to Claim 6 , in which the welding clamp (110) remains pushed onto the contact lugs (106) and the cell connector (108) after welding. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktfahnen (106) vor dem Aufschieben der Schweißklammer (110) in einen Hinterschnitt an den Federarmen (116) eingeführt werden, wobei der Hinterschnitt ein Entfernen der Schweißklammer (110) nach dem Verschweißen verhindert.Method according to one of the preceding claims, in which the contact lugs (106) are inserted into an undercut on the spring arms (116) before the welding clamp (110) is pushed on, the undercut preventing removal of the welding clamp (110) after welding. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die an die Kontaktfläche (112) angepressten Kontaktfahnen (106) durch ein in der Andruckfläche (114) angeordnetes Schweißfenster (122) der Schweißklammer (110) verschweißt werden.Method according to one of the preceding claims, in which the contact lugs (106) pressed against the contact surface (112) are welded by a welding window (122) of the welding clamp (110) arranged in the pressure surface (114). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem weitere Kontaktfahnen (106) von weiteren Batteriezellen (102) durch eine weitere aufgeschobene Schweißklammer (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 zwischen der Kontaktfläche (112) des Zellverbinders (108) und einer weiteren Andruckfläche (114) der weiteren Schweißklammer (110) eingeklemmt werden und die an die Kontaktfläche (112) angepressten weiteren Kontaktfahnen (106) ebenfalls mit der Kontaktfläche (112) verschweißt werden.Method according to one of the preceding claims, in which further contact lugs (106) of further battery cells (102) are connected by a further pushed-on welding clamp (110) according to one of the Claims 1 until 5 between the contact surface (112) of the cell connector (108) and a further pressure surface (114) of the further welding clamp (110) and the further The contact lugs (106) are also welded to the contact surface (112). Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem die weitere Schweißklammer (110) beim Aufschieben berührend an die Schweißklammer (110) angeschoben wird und die Schweißklammern (110) miteinander verschweißt werden.Procedure according to Claim 10 , in which the further welding clamp (110) is pushed onto the welding clamp (110) when pushed on and the welding clamps (110) are welded together. Zellverbund (100) von Batteriezellen (102) mit zumindest einer Schweißklammer (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schweißklammer (110) auf einen Zellverbinder (108) des Zellverbunds (100) und Kontaktfahnen (106) der Batteriezellen (102) aufgeschoben ist, wobei die Federarme (116) der Schweißklammer (110) an einer Rückseite (118) des Zellverbinders (108) anliegen und die Andruckfläche (114) der Schweißklammer (110) die Kontaktfahnen (106) an eine Kontaktfläche (112) des Zellverbinders (108) anpresst, wobei die angepressten Kontaktfahnen (106) mit der Kontaktfläche (112) verschweißt sind.Cell assembly (100) of battery cells (102) with at least one welding clamp (110) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the welding clamp (110) is pushed onto a cell connector (108) of the cell assembly (100) and contact lugs (106) of the battery cells (102), wherein the spring arms (116) of the welding clamp (110) rest against a rear side (118) of the cell connector (108) and the pressure surface (114) of the welding clamp (110) presses the contact lugs (106) onto a contact surface (112) of the cell connector (108), wherein the pressed-on contact lugs (106) are welded to the contact surface (112).
DE102022132904.6A 2022-12-12 2022-12-12 WELDING CLAMP, METHOD FOR CONTACTING BATTERY CELLS AND CELL COMPOSITES Pending DE102022132904A1 (en)

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