[go: up one dir, main page]

WO2014048613A1 - Batteriezelle mit gehäusedeckplatte mit erhöhtem zentralbereich - Google Patents

Batteriezelle mit gehäusedeckplatte mit erhöhtem zentralbereich Download PDF

Info

Publication number
WO2014048613A1
WO2014048613A1 PCT/EP2013/065982 EP2013065982W WO2014048613A1 WO 2014048613 A1 WO2014048613 A1 WO 2014048613A1 EP 2013065982 W EP2013065982 W EP 2013065982W WO 2014048613 A1 WO2014048613 A1 WO 2014048613A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery cell
cover plate
container
region
central region
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/065982
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Feigl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to CN201380050443.5A priority Critical patent/CN104641488B/zh
Priority to US14/431,016 priority patent/US10476047B2/en
Priority to JP2015533487A priority patent/JP6063049B2/ja
Publication of WO2014048613A1 publication Critical patent/WO2014048613A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/169—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by welding, brazing or soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/15—Lids or covers characterised by their shape for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/176—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for prismatic or rectangular cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell, in particular a lithium-ion battery cell.
  • the invention further relates to a motor vehicle with such a battery cell.
  • Battery cells sometimes referred to as accumulator cells, are used for the chemical storage of electrically provided energy. Even today, battery cells are used to power a variety of mobile devices. In the future, battery cells will be used, among other things, to supply energy to mobile electric vehicles or hybrid vehicles, on land as well as to water, or for stationary intermediate storage of alternative energy sources
  • Energy sources derived electrical energy are used.
  • Battery cells used with a prismatic, such as a cuboid-like shape Because of their possible high energy density, thermal stability and lack of memory effect is used for demanding applications such as
  • the housing generally consists of an upwardly open container and a lid assembly that seals this container up.
  • Part of the lid assembly is usually a cover plate which is sealed to the container at its edges, for example by welding the cover plate to a container edge.
  • openings are provided through which e.g. reach from the outside accessible and electrically connected to the internal components contact arrangements.
  • a battery cell in particular a lithium-ion battery cell having a winding element, an electrolyte, two current collectors and a housing.
  • the winding element consists of a wound stack of a first film coated with anode material, for example copper, a second film coated with cathode material,
  • the housing has a metallic container and a metallic lid assembly.
  • the container has an opening through which the winding element and the two current collectors can be introduced into the housing during the manufacture of the battery cell.
  • the lid assembly is adapted to complete the opening of the container gas-tight and pressure-tight.
  • the lid assembly inter alia, a
  • Cover plate which can largely close the opening in the container and which can be connected for hermetic sealing of the housing with the container, for example by a weld.
  • a feedthrough assembly is formed to pass electrically conductive contact assemblies, each in contact with one of the current collectors in the interior of the housing, out of the housing through the cover assembly.
  • the proposed battery cell is characterized in that the cover plate has a central region and an edge region surrounding the central region, wherein the central region extends above the opening of the container, whereas the edge region extends within the opening of the container.
  • a cover plate closing the opening of the container is generally planar.
  • the cover plate can be punched out of a metal sheet in such a way that an outer contour of the punched-out cover plate essentially corresponds to the outer contour of the cover plate
  • Cover plate further punched through holes, through which the electrically conductive contact assemblies each out from the interior of the housing, where they are electrically connected to one of the current collector, led out out of the housing, where they can form one of the pole contacts of the battery cell.
  • central region Projecting central area such as a pedestal over the edge region of the cover plate, so that the higher central region extends farther from the interior of the container than the lower edge region.
  • the central region may extend outside of a volume enclosed by the container, whereas the peripheral region may extend within such a volume or at its interface.
  • the central region may extend at least over a partial region of the cover plate, wherein this partial region extends from a contact arrangement forming a positive pole to a contact arrangement forming a negative pole.
  • the central area should extend at least in a partial region of the cover plate in which accumulating water could otherwise lead to a short circuit between the two contact arrangements. The fact that the central area is raised above the edge area, can be avoided that accumulates water there.
  • the cover plate with central region and edge region extending at different levels can be produced, for example, by embossing a metal sheet.
  • the central area itself can be flat and where appropriate, a transition towards the lower edge region is made rounded to facilitate outflow of moisture from the central region to the peripheral region.
  • the central region can also be formed convex to the outside, so that a center of the central region projects further out beyond the edge region than an edge of the central region. In this way it can be further supported that water flows from the central area towards the edge area.
  • a rounded transition between the central area and the edge area can act as a drain.
  • the edge region may form an inwardly extending into the opening of the container gutter, which may act as a water gutter. From the central area running water can thus flow into the gutter and evaporate there over time. As a result, it can be prevented that the water, for example, flows toward adjacent battery cells and causes damage there or that it pours into a housing surrounding a battery cell, which could lead to corrosion there.
  • the channel may have a U-shaped cross-section.
  • An internal flank of the channel that is to say an edge of the channel which merges into the internal central region, can be higher than an external flank. This can be achieved that water that collects in the gutter, can not get to the central area, since it can run off beforehand on the lower outer edge.
  • the edge region may be an outside of the channel adjacent to the side
  • the cover plate can be laterally adjacent to the inner surface of the container and welded there with it.
  • Fig. 1 shows an exploded view of a lithium-ion battery cell.
  • Fig. 2 shows a partial perspective view of a cover plate for a
  • Fig. 3 shows a cross section through a cover plate for a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a battery cell with a specially designed cover plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 shows a vehicle with a battery according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows a conventional lithium-ion battery cell in a
  • the battery cell 1 has a winding element 3 with a wound stack 5 of a copper foil, which is coated with anode material, and a
  • Aluminum foil which is coated with cathode material, and intervening plastic films, which serve as diaphragms on.
  • the copper foil and the aluminum foil along the winding axis in the opposite direction are stacked slightly offset one above the other, so that the copper foil on a narrow side and the aluminum foil on an opposite narrow side over a respective
  • Winding element is electrically connected.
  • a second current collector 9 made of aluminum is welded to make electrical contact with the cathode of the winding element 3.
  • the winding element 3 provided with the two current collectors 7, 9 is then introduced through an opening 14 into an upwardly open, cuboidal container 13.
  • the opening 14 of the container 13 is then closed with a cover plate 23.
  • the cover plate 23 is welded at its edge to an inner surface of the container 13 in the region of the opening 14.
  • a liquid electrolyte is introduced through a small opening 26 in the cover plate 23 in the container 13, which thus in contact with the at
  • Metal foils of the winding element provided anode and
  • the container 13 is formed of sheet metal to withstand, inter alia, the chemically aggressive electrolyte.
  • the cover plate 23 has a number of openings which are provided for different purposes and which are hermetically sealed during assembly of the battery cell 1. For example, two round openings 25 are provided, through which the inner pantographs 7, 9
  • terminal bolts 27 can be led out to the outside of the housing so that they can form part of the contact assemblies 19 make electrical contact with external terminals 21.
  • an opening 26 is provided through which electrolyte can be filled into the interior of the container 13.
  • Two further openings 28, 29 serve to receive a rupture disk 30 or a so-called OSD membrane 31.
  • the cover plate 23 is flat. It can be formed by simple stamping processes from a metal sheet.
  • Liquid film can cause an electrical connection between the protruding through the openings 25 bolts 27 and thus between the two poles of the battery cell 1 at worst, resulting in the short circuit of the battery cell.
  • Fig. 2 is a partial perspective view of a cover plate 23 is shown, as it can be used for a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 is a cross section through such a cover plate 23 is shown. 4 shows a battery cell 1 with a cover plate 23 configured in this way.
  • the cover plate 23 has a central region 33 and a central region 33 annularly surrounding edge region 35.
  • the central area 33 projects beyond the
  • Edge area 35 podium-like.
  • the cover plate 23 can thus be arranged in the opening 14 of the container 13 such that the edge region 35 lies within the opening 14 and the edge region 35 can thus be connected to an inner surface of the container 13 via weld seams 39 in that, however, the central region 33 extends above the opening 14 of the container 13.
  • the central area 33 of the cover plate 23 may be flat, as shown in the figures. However, it is also possible to bulge the central area outwards, i. convex, to train. A transition between the central area and the adjacent edge area should be rounded.
  • the edge region 35 can form a channel 37 which extends inwards into the opening 14.
  • This groove 37 may have a U-shaped cross section, wherein an inner edge 38, that is, an edge of the U-shaped groove adjacent to the inner central portion 33, may be formed higher than an outer edge 36.
  • a laterally projecting boundary region 40 is provided which, like the central region 33, extends substantially horizontally, that is to say parallel to a plane delimiting the opening 14 of the container 13.
  • Boundary region 40, the cover plate 23 are welded to the container 13.
  • the central region 33 of the cover plate 23 also includes, among other things, the openings 25 through which the contact assemblies 19 extend (not shown in Figs. 2 and 3).
  • the entire area between a contact arrangement 19 forming a positive pole 43 and a contact arrangement 19 forming a negative pole 41 is located within the central area 33 of the cover plate 23.
  • Edge region 35 moisture can be generated from the central region 33 via its rounded transition toward that formed in the edge region 35
  • FIG. 4 shows a motor vehicle 100 with a battery 102 which is composed of a plurality of the battery cells 1 described above.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Description

Beschreibung
Batteriezelle mit Gehäusedeckplatte mit erhöhtem Zentralbereich Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium- Ionen-Batteriezelle. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batteriezelle.
Stand der Technik
Batteriezellen, teilweise auch als Akkumulatorzellen bezeichnet, dienen zur chemischen Speicherung von elektrisch zur Verfügung gestellter Energie. Bereits heute werden Batteriezellen zur Energieversorgung einer Vielzahl mobiler Geräte eingesetzt. Zukünftig sollen Batteriezellen unter anderem zur Energieversorgung von mobilen Elektrof ahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, zu Land wie auch zu Wasser, oder zur stationären Zwischenspeicherung von aus alternativen
Energiequellen stammender elektrischer Energie eingesetzt werden.
Hierzu wird meist eine Vielzahl von Batteriezellen zu Batteriepaketen
zusammengesetzt. Um hierbei ein zur Verfügung stehendes Paketvolumen möglichst effizient auszunutzen, werden für solche Zwecke vornehmlich
Batteriezellen mit einer prismatischen, beispielsweise einer Quader-artigen Form eingesetzt. Wegen ihrer möglichen hohen Energiedichte, thermischen Stabilität und fehlendem Memory- Effekt wird für anspruchsvolle Anwendungen wie
beispielsweise Speicherlösungen für Kraftfahrzeuge meist eine Lithium-Ionen- Akku-Technologie eingesetzt, welche aufgrund der hohen wirtschaftlichen
Bedeutung einer zukünftigen Elektromobilität derzeit intensiv weiterentwickelt wird.
Es existieren bereits viele verschiedene Typen von Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, und ferner insbesondere Batteriezellen mit prismatischer Form. Dabei sind Komponenten der Batteriezelle meist hermetisch abgedichtet im Innern eines Gehäuses aufgenommen. Das Gehäuse besteht im Allgemeinen aus einem nach oben offenen Behälter und einer Deckelanordnung, die diesen Behälter oben dicht abschließt. Teil der Deckelanordnung ist meist eine Deckplatte, welche mit dem Behälter an ihren Rändern dicht verbunden wird, beispielsweise durch Anschweißen der Deckplatte an einen Behälterrand. In der Deckplatte sind Öffnungen vorgesehen, durch die hindurch z.B. von außen zugängliche und mit den innenliegenden Komponenten elektrisch verbundene Kontaktanordnungen reichen.
Es wurde beobachtet, dass es bei Batteriezellen insbesondere bei feuchten Betriebsbedingungen zu unerwarteten Kurzschlüssen kommen kann.
Offenbarung der Erfindung
Mit Hilfe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann unter anderem ein Risiko von Kurzschlüssen bei Batteriezellen verringert werden.
Es wird eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle vorgeschlagen, die ein Wickelelement, einen Elektrolyten, zwei Stromabnehmer und ein Gehäuse aufweist. Das Wickelelement besteht aus einem gewickelten Stapel aus einer mit Anodenmaterial beschichteten ersten Folie, beispielsweise aus Kupfer, einer mit Kathodenmaterial beschichteten zweiten Folie,
beispielsweise aus Aluminium, und zwei als Diaphragmen dienenden
Kunststofffolien. Einer der Stromabnehmer ist mit der ersten Folie des
Wickelelements elektrisch leitfähig verbunden, beispielsweise verschweißt. Der zweite Stromabnehmer ist mit der zweiten Folie des Wickelelements elektrisch leitfähig verbunden. Das Gehäuse weist einen metallischen Behälter und eine metallische Deckelanordnung auf. Der Behälter weist eine Öffnung auf, durch die das Wickelelement und die beiden Stromabnehmer während der Fertigung der Batteriezelle in das Gehäuse eingebracht werden können. Die Deckelanordnung ist dazu ausgebildet, die Öffnung des Behälters gasdicht und druckdicht abzuschließen. Hierfür weist die Deckelanordnung unter anderem eine
Deckplatte auf, welche die Öffnung in dem Behälter weitgehend verschließen kann und welche zum hermetischen Verschließen des Gehäuses mit dem Behälter beispielsweise durch eine Schweißnaht verbunden werden kann. An der Deckelanordnung ist eine Durchführungsanordnung ausgebildet, um elektrisch leitfähige Kontaktanordnungen, welche jeweils mit einem der Stromabnehmer im Inneren des Gehäuses in Kontakt sind, aus dem Gehäuse heraus durch die Deckelanordnung hindurchzuführen. Die vorgeschlagene Batteriezelle zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Deckplatte einen Zentralbereich und einen den Zentralbereich umgebenden Randbereich aufweist, wobei der Zentralbereich sich oberhalb der Öffnung des Behälters erstreckt wohingegen sich der Randbereich innerhalb der Öffnung des Behälters erstreckt.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Batteriezelle liegen unter anderem die folgenden Ideen und Erkenntnisse zugrunde:
Bei Gehäusen für herkömmliche Batteriezellen ist eine die Öffnung des Behälters verschließende Deckplatte im Allgemeinen eben ausgebildet. Die Deckplatte kann hierzu aus einem Metallblech derart ausgestanzt werden, dass eine Außenkontur der ausgestanzten Deckplatte im Wesentlichen dem
Innenquerschnitt des Behälters im Bereich der Öffnung entspricht. Somit kann der Außenrand der Deckplatte einfach und hermetisch dicht an der
Innenoberfläche der Wand des Behälters angeschweißt werden. In der
Deckplatte werden ferner Durchgangslöcher ausgestanzt, durch die hindurch die elektrisch leitfähigen Kontaktanordnungen jeweils vom Inneren des Gehäuses, wo sie elektrisch mit einem der Stromabnehmer verbunden sind, nach außen aus dem Gehäuse herausgeführt sind, wo sie einen der Polkontakte der Batteriezelle bilden können. Es wurde nun beobachtet, das insbesondere bei Batteriezellen, die in einer feuchten Umgebung eingesetzt werden, beispielsweise bei Anwendungen in Schiffen oder in feuchtem Klima, Kurzschlüsse zwischen den Polanschlüssen der Batteriezelle auftreten können. Genauere Untersuchungen haben ergeben, dass diese Kurzschlüsse auf einen dünnen Wasserfilm zurückzuführen sein könnten, der sich beispielsweise durch kondensierenden Wasserdampf oder durch Spritzwasser bilden kann. Dabei kann sich Wasser auf der Deckplatte des Batteriezellengehäuses ansammeln und schlimmstenfalls eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktpolen erzeugen.
Es wird daher vorgeschlagen, die Deckplatte nicht eben auszubilden, sondern mit einem Zentralbereich, der sich oberhalb der Öffnung des Behälters erstreckt und einem diesen Zentralbereich umgebenden Randbereich, der sich innerhalb der Öffnung des Behälters erstreckt. Anders ausgedrückt kann der
Zentralbereich wie ein Podest über den Randbereich der Deckplatte überstehen, so dass sich der höher liegende Zentralbereich weiter entfernt vom Innern des Behälters erstreckt als der tiefer liegende Randbereich. Der Zentralbereich kann sich hierbei außerhalb eines von dem Behälter umschlossenen Volumens erstrecken, wohingegen der Randbereich sich innerhalb eines solchen Volumens oder an dessen Grenzfläche erstrecken kann.
Der Zentralbereich kann sich zumindest über einen Teilbereich der Deckplatte erstrecken, wobei sich dieser Teilbereich von einer einen Pluspol bildenden Kontaktanordnung hin zu einer einen Minuspol bildenden Kontaktanordnung erstreckt. Mit anderen Worten soll sich der Zentralbereich zumindest in einem Teilbereich der Deckplatte erstrecken, in dem sich ansammelndes Wasser ansonsten zu einem Kurzschluss zwischen den beiden Kontaktanordnungen führen könnte. Dadurch, dass der Zentralbereich gegenüber dem Randbereich erhaben ist, kann vermieden werden, dass sich Wasser dort ansammelt.
Stattdessen kann Wasser von dem podestartig erhabenen Zentralbereich seitlich hin zu dem niedriger liegenden Randbereich abfließen, wo es keinen
Kurzschluss bewirken kann.
Die Deckplatte mit auf unterschiedlichen Niveaus verlaufendem Zentralbereich und Randbereich kann beispielsweise durch Prägen eines Metallblechs hergestellt werden. Dabei kann der Zentralbereich selbst eben sein und gegebenenfalls ein Übergang hin zu dem niedriger liegenden Randbereich verrundet ausgestaltet werden, um ein Abfließen von Feuchtigkeit von dem Zentralbereich hin zu dem Randbereich zu erleichtern. Alternativ kann der Zentralbereich auch nach außen konvex ausgebildet sein, so dass eine Mitte des Zentralbereichs weiter nach außen über den Randbereich überragt als ein Rand des Zentralbereichs. Auf diese Weise kann weiter unterstützt werden, dass Wasser vom Zentralbereich hin zu dem Randbereich abfließt. Als ein Abfließen unterstützend kann insbesondere ein verrundeter Übergang zwischen dem Zentralbereich und dem Randbereich wirken.
Der Randbereich kann eine nach innen in die Öffnung des Behälters reichende Rinne bilden, welche als Wasserauffangrinne wirken kann. Vom Zentralbereich ablaufendes Wasser kann somit in die Rinne strömen und dort mit der Zeit verdampfen. Dadurch kann verhindert werden, dass das Wasser beispielsweise hin zu benachbarten Batteriezellen strömt und dort Schaden anrichtet oder es sich in ein eine Batteriezelle umgebendes Gehäuse ergießt, wodurch es dort zu Korrosion kommen könnte.
Die Rinne kann einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Eine innenliegende Flanke der Rinne, das heißt, eine in den innenliegenden Zentralbereich übergehende Flanke der Rinne, kann dabei höher sein als eine außenliegende Flanke. Damit kann erreicht werden, dass Wasser, welches sich in der Rinne sammelt, nicht hin zu dem Zentralbereich gelangen kann, da es vorher über die niedrigere außenliegende Flanke ablaufen kann.
Der Randbereich kann einen außen an die Rinne angrenzend seitlich
abragenden Berandungsbereich aufweisen. Mit diesem Berandungsbereich kann die Deckplatte seitlich an der Innenoberfläche des Behälters angrenzen und dort mit dieser verschweißt werden.
Die beschriebenen Merkmale der Batteriezelle und Ausgestaltungen der Komponenten der Batteriezelle, insbesondere der Deckplatte, sind insbesondere für den Einsatz bei Batteriezellen geeignet, deren Gehäuse eine prismatische Form aufweist. Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile einer erfindungsgemäßen Batteriezelle hierin mit Bezug auf unterschiedliche
Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann versteht, dass die einzelnen Merkmale in geeigneter Weise miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden können, um auf diese Weise zu weiteren
Ausführungsformen und möglicherweise Synergieeffekten zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Beschreibung noch die Zeichnungen als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
Fig. 1 zeigt eine Explosionszeichnung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer Deckplatte für eine
Batteriezelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Deckplatte für eine Batteriezelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Batteriezelle mit einer speziell ausgebildeten Deckplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Fahrzeug mit einer Batterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleich wirkende
Merkmale.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine konventionelle Lithium-Ionen-Batteriezelle in einer
Explosionsansicht. Es ist zu erkennen, dass die Batteriezelle aus einer Vielzahl einzelner Komponenten besteht, die separat vorgehalten werden und während der Fertigung aufwendig zusammengebaut werden müssen. Es werden hierin lediglich die für das Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung notwendigen Bauteile und deren Merkmale beschrieben, auf eine Beschreibung der übrigen Bauteile der Batteriezelle wird verzichtet.
Die Batteriezelle 1 weist ein Wickelelement 3 mit einem gewickelten Stapel 5 aus einer Kupferfolie, welche mit Anodenmaterial beschichtet ist, und einer
Aluminiumfolie, welche mit Kathodenmaterial beschichtet ist, sowie dazwischen liegenden Kunststofffolien, die als Diaphragmen dienen, auf.
Zur elektrischen Kontaktierung werden die Kupferfolie und die Aluminiumfolie entlang der Wickelachse in entgegengesetzter Richtung leicht versetzt übereinander gestapelt, so dass die Kupferfolie auf einer Schmalseite und die Aluminiumfolie auf einer gegenüberliegenden Schmalseite über einen jeweiligen
Rand des Wickelelements geringfügig überstehen. An einen überstehenden Bereich 4 der Kupferfolie wird ein aus Kupfer bestehender Stromabnehmer 7 angeschweißt, so dass dieser Stromabnehmer mit der Anode des
Wickelelements elektrisch verbunden ist. An einen gegenüberliegenden überstehenden Bereich der Aluminiumfolie wird ein aus Aluminium bestehender zweiter Stromabnehmer 9 angeschweißt, um einen elektrischen Kontakt zu der Kathode des Wickelelements 3 herzustellen.
Das mit den beiden Stromabnehmern 7, 9 versehene Wickelelement 3 wird dann in einen nach oben offenen, quaderförmigen Behälter 13 durch eine Öffnung 14 eingebracht. Die Öffnung 14 des Behälters 13 wird anschließend mit einer Deckplatte 23 verschlossen. Hierzu wird die Deckplatte 23 an ihrem Rand mit einer Innenoberfläche des Behälters 13 im Bereich der Öffnung 14 verschweißt. Anschließend wird durch eine kleine Öffnung 26 in der Deckplatte 23 in den Behälter 13 ein flüssiger Elektrolyt eingefüllt, der somit in Kontakt mit den an den
Metallfolien des Wickelelements vorgesehenen Anoden- und
Kathodenmaterialien kommt, so dass es an den Grenzflächen zu gewünschten chemischen Reaktionen zwischen diesen Materialien und dem Elektrolyten und entsprechend zur Umsetzung chemischer Energie in elektrische Energie und umgekehrt kommen kann. Der Behälter 13 ist aus Metallblech gebildet, um unter anderem dem chemisch aggressiven Elektrolyten widerstehen zu können. Die Deckplatte 23 weist einige Öffnungen auf, die für unterschiedliche Zwecke vorgesehen sind und die während des Zusammenbaus der Batteriezelle 1 hermetisch verschlossen werden. Beispielsweise sind zwei runde Öffnungen 25 vorgesehen, durch die an den innenliegenden Stromabnehmern 7, 9
vorgesehene Anschlussbolzen 27 nach außen aus dem Gehäuse herausgeführt werden können, so dass sie als Teil der Kontaktanordnungen 19 einen elektrischen Kontakt zu außenliegenden Anschlüssen 21 bilden können.
Außerdem ist eine Öffnung 26 vorgesehen, durch die Elektrolyt in das Innere des Behälters 13 eingefüllt werden kann. Zwei weitere Öffnungen 28, 29 dienen zur Aufnahme einer Berstscheibe 30 bzw. einer sogenannten OSD-Membran 31.
Bei der in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Batteriezelle 1 ist die Deckplatte 23 eben. Sie kann durch einfache Stanzprozesse aus einem Metallblech gebildet werden.
Aufgrund dieser ebenen Ausgestaltung sowie der Tatsache, dass die Deckplatte an ihren Rändern an der Innenoberfläche Behälters 13 angeschweißt ist, so dass Schweißwülste die Deckplatte 23 überragen können, kann es jedoch dazu kommen, dass sich ein Flüssigkeitsfilm auf der Deckplatte 23 ansammelt, beispielsweise durch kondensierenden Wasserdampf. Ein solcher
Flüssigkeitsfilm kann schlimmstenfalls eine elektrische Verbindung zwischen den durch die Öffnungen 25 hindurchragenden Bolzen 27 und damit zwischen den beiden Polen der Batteriezelle 1 bewirken, wodurch es zum Kurzschluss der Batteriezelle kommt.
In Fig. 2 ist eine perspektivische Teilansicht einer Deckplatte 23 dargestellt, wie sie für eine Batteriezelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine solche Deckplatte 23 gezeigt. Fig. 4 zeigt eine Batteriezelle 1 mit einer derart ausgestalteten Deckplatte 23.
Wie insbesondere in den Fig. 2 und 3 deutlich zu erkennen, weist die Deckplatte 23 einen Zentralbereich 33 und einen diesen Zentralbereich 33 ringförmig umgebenden Randbereich 35 auf. Der Zentralbereich 33 überragt den
Randbereich 35 podestartig.
Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Deckplatte 23 somit derart in der Öffnung 14 des Behälters 13 angeordnet werden, dass der Randbereich 35 zwar innerhalb der Öffnung 14 liegt und der Randbereich 35 somit mit einer Innenoberfläche des Behälters 13 über Schweißnähte 39 verbunden werden kann, dass sich aber der Zentralbereich 33 oberhalb der Öffnung 14 des Behälters 13 erstreckt. Der Zentralbereich 33 der Deckplatte 23 kann, wie in den Figuren gezeigt, eben sein. Es ist jedoch auch möglich, den Zentralbereich nach außen gewölbt, d.h. konvex, auszubilden. Ein Übergang zwischen dem Zentralbereich und dem angrenzenden Randbereich sollte verrundet ausgestaltet sein.
Der Randbereich 35 kann eine nach innen in die Öffnung 14 reichende Rinne 37 bilden. Diese Rinne 37 kann einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei eine innenliegende Flanke 38, das heißt eine Flanke der U-förmigen Rinne, die an den innenliegenden Zentralbereich 33 angrenzt, höher ausgebildet sein kann als eine außenliegende Flanke 36. Außen an die Rinne 37 angrenzend ist ein seitlich abragender Berandungsbereich 40 vorgesehen, der sich, ähnlich wie der Zentralbereich 33, im Wesentlichen horizontal, das heißt parallel zu einer die Öffnung 14 des Behälters 13 begrenzenden Ebene, erstreckt. An diesem
Berandungsbereich 40 kann die Deckplatte 23 mit dem Behälter 13 verschweißt werden.
Der Zentralbereich 33 der Deckplatte 23 beinhaltet unter anderem auch die Öffnungen 25, durch die sich die Kontaktanordnungen 19 (in den Fig. 2 und 3 nicht gezeigt), erstrecken. Wie in Fig. 4 dargestellt, befindet sich somit der gesamte Bereich zwischen einer einen Pluspol 43 bildenden Kontaktanordnung 19 und einer einen Minuspol 41 bildenden Kontaktanordnung 19 innerhalb des Zentralbereichs 33 der Deckplatte 23.
Da dieser Zentralbereich 33 podestartig höher liegt als der umgebende
Randbereich 35, kann auftretende Feuchtigkeit von dem Zentralbereich 33 über dessen verrundeten Übergang hin zu der in dem Randbereich 35 ausgebildeten
Rinne 37 abfließen. Dort kann sich die Feuchtigkeit sammeln und mit der Zeit verdunsten. Das Risiko eines Kurzschlusses zwischen dem Pluspol 43 und dem Minuspol 41 kann somit erheblich verringert werden.
Fig. 4 zeigt ein Kraftfahrzeug 100, mit einer Batterie 102, die aus mehreren der oben beschriebenen Batteriezellen 1 zusammengesetzt ist.

Claims

Batteriezelle (1), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, aufweisend: ein Wickelelement (3) aus einem gewickelten Stapel (5) aus einer mit Anodenmaterial beschichteten ersten Folie, einer mit Kathodenmaterial beschichteten zweiten Folie und zwei als Diaphragmen dienenden
Kunststofffolien,
einen Elektrolyten,
zwei Stromabnehmer (7, 9), von denen einer mit der ersten Folie und einer mit der zweiten Folie elektrisch leitfähig verbunden ist,
ein Gehäuse (1 1) mit einem metallischen Behälter (13) und einer metallischen Deckelanordnung (15),
wobei der Behälter (13) eine Öffnung (14) aufweist, durch die das
Wickelelement (3) und die beiden Stromabnehmer (7, 9) während der Fertigung der Batteriezelle (1) in das Gehäuse (1 1) eingebracht werden können,
wobei die Deckelanordnung (15) eine Deckplatte (23) aufweist und die Öffnung (14) des Behälters (13) gasdicht und druckdicht abschließt, wobei an der Deckelanordnung (15) eine Durchführungsanordnung (25) ausgebildet ist zum gasdichten Durchführen von elektrisch leitfähigen Kontaktanordnungen (19), welche jeweils mit einem der Stromabnehmer (7, 9) im Innern des Gehäuses (11) in Kontakt sind, durch die Deckplatte (23) hindurch aus dem Gehäuse (11) heraus,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deckplatte (23) einen Zentralbereich (33) und einen den Zentralbereich (33) umgebenden Randbereich (35) aufweist, wobei der Zentralbereich (33) sich oberhalb der Öffnung (14) des Behälters (13) erstreckt wohingegen sich der Randbereich (35) innerhalb der Öffnung (14) des Behälters (13) erstreckt.
2. Batteriezelle nach Anspruch 1 , wobei sich der Zentralbereich (33) zumindest über einen Teilbereich der Deckplatte (23) erstreckt, der sich von einer einen Pluspol (43) bildenden Kontaktanordnung (19) bis zu einer einen Minuspol (41) bildenden Kontaktanordnung (19) erstreckt.
3. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Zentralbereich (33) eben ist.
4. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Zentralbereich (33) nach außen konvex ist.
5. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Zentralbereich (33) verrundet in den Randbereich (35) übergeht.
6. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Randbereich (33) eine nach innen in die Öffnung (14) reichende Rinne (37) bildet.
7. Batteriezelle nach Anspruch 6, wobei die Rinne (37) einen U-förmigen
Querschnitt aufweist.
8. Batteriezelle nach Anspruch 7, wobei eine innenliegende Flanke (38) der Rinne (37) höher ist als eine außenliegende Flanke (36).
9. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Randbereich (35) außen an die Rinne (37) angrenzend einen seitlich abragenden
Berandungsbereich (40) aufweist.
Kraftfahrzeug (100) aufweisend eine Batteriezelle (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
PCT/EP2013/065982 2012-09-26 2013-07-30 Batteriezelle mit gehäusedeckplatte mit erhöhtem zentralbereich Ceased WO2014048613A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380050443.5A CN104641488B (zh) 2012-09-26 2013-07-30 具有带提高的中央区域的壳体盖板的电池单元
US14/431,016 US10476047B2 (en) 2012-09-26 2013-07-30 Battery cell comprising a housing covering plate having a raised central region
JP2015533487A JP6063049B2 (ja) 2012-09-26 2013-07-30 中央領域が隆起したハウジングカバープレートを有するバッテリセル

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012217454.0 2012-09-26
DE102012217454.0A DE102012217454A1 (de) 2012-09-26 2012-09-26 Batteriezelle mit Gehäusedeckplatte mit erhöhtem Zentralbereich

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014048613A1 true WO2014048613A1 (de) 2014-04-03

Family

ID=48900990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/065982 Ceased WO2014048613A1 (de) 2012-09-26 2013-07-30 Batteriezelle mit gehäusedeckplatte mit erhöhtem zentralbereich

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10476047B2 (de)
JP (1) JP6063049B2 (de)
CN (1) CN104641488B (de)
DE (1) DE102012217454A1 (de)
WO (1) WO2014048613A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012217478A1 (de) * 2012-09-26 2014-03-27 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle mit Stromabnehmer zur Gehäusekontaktierung
KR102573330B1 (ko) 2016-06-24 2023-08-30 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP2019114410A (ja) * 2017-12-22 2019-07-11 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子の製造方法及び蓄電素子のケース
WO2022067786A1 (zh) * 2020-09-30 2022-04-07 宁德新能源科技有限公司 电池单元与馈通组件
WO2022067787A1 (zh) * 2020-09-30 2022-04-07 宁德新能源科技有限公司 电池单元与馈通组件
DE102020129564A1 (de) * 2020-11-10 2022-05-12 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einem Traktionsbatteriemodul
CN213660565U (zh) * 2020-12-10 2021-07-09 厦门海辰新能源科技有限公司 一种动力电池的减振透气下塑胶
CN113675510B (zh) * 2021-08-17 2023-01-24 厦门海辰储能科技股份有限公司 电芯的端部连接结构、电芯、动力电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10261400A (ja) * 1997-03-19 1998-09-29 Hitachi Ltd 非水電解液二次電池
JP2010097770A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池筐体、二次電池及び二次電池の製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH600584A5 (de) 1975-10-17 1978-06-30 Accumulateurs Fixes
JPH09161493A (ja) 1995-12-13 1997-06-20 Fujitsu Ten Ltd 書換え可能な不揮発性メモリの管理方法
CN2351837Y (zh) 1998-03-04 1999-12-01 陈老成 蓄电池的电池盖
JP4278222B2 (ja) * 1999-03-17 2009-06-10 三洋電機株式会社 密閉式電池用封口板、密閉式電池及びその製造方法
JP2004039445A (ja) * 2002-07-03 2004-02-05 Toyota Motor Corp 電池ケース
JP4789434B2 (ja) * 2004-06-30 2011-10-12 三洋電機株式会社 密閉型電池及びその製造方法
KR100601513B1 (ko) * 2004-10-01 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
ATE534513T1 (de) * 2004-10-01 2011-12-15 Asahi Kasei Chemicals Corp Polyolefin-mikroporöse membrane
KR100667945B1 (ko) * 2005-04-26 2007-01-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP2012014952A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Sanyo Electric Co Ltd 電池およびその製造方法
US9118061B2 (en) * 2010-08-13 2015-08-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
KR101222226B1 (ko) * 2011-01-12 2013-01-15 로베르트 보쉬 게엠베하 이차전지
CN201936961U (zh) 2011-01-30 2011-08-17 江西省福斯特新能源有限公司 锂离子动力电池组
JP5742257B2 (ja) * 2011-01-31 2015-07-01 株式会社Ｇｓユアサ 電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10261400A (ja) * 1997-03-19 1998-09-29 Hitachi Ltd 非水電解液二次電池
JP2010097770A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池筐体、二次電池及び二次電池の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20150255762A1 (en) 2015-09-10
CN104641488A (zh) 2015-05-20
JP6063049B2 (ja) 2017-01-18
JP2015534705A (ja) 2015-12-03
US10476047B2 (en) 2019-11-12
CN104641488B (zh) 2018-08-07
DE102012217454A1 (de) 2014-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014048613A1 (de) Batteriezelle mit gehäusedeckplatte mit erhöhtem zentralbereich
DE102012217451A1 (de) Batteriezelle mit in Gehäusedeckplatte integriertem Knackfederbereich
DE102010027699A1 (de) Batterie
DE102014203069A1 (de) Elektrische Speichervorrichtung, elektrisches Speichergerät, Verfahren zum Produzieren einer elektrischen Speichervorrichtung und Verfahren zum Produzieren einer Abdeckplatte
WO2014048618A1 (de) Batteriezelle mit stromabnehmer zur gehäusekontaktierung
EP3676899B1 (de) Membran-elektroden-einheit mit einer dichtungsanordnung, brennstoffzelle sowie brennstoffzellenstapel
DE102013219246A1 (de) Elektrisches Speicherelement
DE112013004439T5 (de) Elektrische Speichervorrichtung
WO2016193050A1 (de) Batteriemodulgehäuse, batteriemodul, deckelelement für ein solches batteriemodulgehäuse oder für ein solches batteriemodul, verfahren zur herstellung eines solchen batteriemoduls und batterie
DE112019000626T5 (de) Energiespeichervorrichtung
WO2014048623A1 (de) Batteriezelle mit in gehäuse formschlüssig fixierter deckplatte
EP2740177A1 (de) Einzelzelle für eine batterie und eine batterie
DE112016004232T5 (de) Elektrochemische energiespeichervorrichtung
EP3284119B1 (de) Batterie mit prismatischem metallgehäuse
EP1139464A2 (de) Alkalischer Akkumulator
DE102015118007A1 (de) Brennstoffzellenseparator, Brennstoffzelle und Brennstoffzellenbatterie
DE102014222324B4 (de) Anode mit Durchbrüchen, Kathode mit Durchbrüchen, Eektrodenensemble, Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung der Batteriezelle
DE102020209759A1 (de) Hochvoltzelle
DE102017206962A1 (de) Energiespeichereinrichtung
DE112019001646T5 (de) Energiespeichervorrichtung
DE112016006088T5 (de) Energiespeichervorrichtung
DE112017003575T5 (de) Energiespeichervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
WO2014048617A1 (de) Batteriezelle mit anordnung zum einfachen wechseln eines gehäusepotentials
DE102015207069A1 (de) Batterie mit prismatischem Metallgehäuse
DE102014018748A1 (de) Einzelzelle und Verfahren zur Herstellung einer solchen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13742455

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015533487

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14431016

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13742455

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1