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DE102012200724A1 - Housing cover for a battery housing and a method for producing the housing cover - Google Patents

Housing cover for a battery housing and a method for producing the housing cover Download PDF

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Joachim Fetzer
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Abstract

Es wird ein Gehäusedeckel (10) für Batteriezellen beschrieben, wobei der Gehäusedeckel (10) eine metallische Deckplatte (12) umfasst, auf deren Oberseite ein erster Polanschluss (17), der elektrisch leitend mit der Deckplatte (12) verbunden ist, und ein zweiter Polanschluss (18), der elektrisch isoliert zur Deckplatte (12) ist, angeordnet sind. Der erste und/oder zweite Polanschluss (17, 18) ist einstückig mit der Deckplatte (12) verbunden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren, welches zur Herstellung des Gehäusedeckels (10) verwendet wird.A housing cover (10) for battery cells is described, wherein the housing cover (10) comprises a metallic cover plate (12), on whose upper side a first pole connection (17), which is electrically conductively connected to the cover plate (12), and a second Pole terminal (18) which is electrically insulated to the cover plate (12) are arranged. The first and / or second pole terminal (17, 18) is integrally connected to the cover plate (12). Furthermore, the invention relates to a method which is used for the production of the housing cover (10).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gehäusedeckel für ein Batteriegehäuse, eine Batterie, die den Gehäusedeckel enthält, sowie ein dazugehöriges Herstellungsverfahren für den Gehäusedeckel.The present invention relates to a housing cover for a battery housing, a battery containing the housing cover, and an associated manufacturing method for the housing cover.

Stand der TechnikState of the art

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen (zum Beispiel bei Windkraftanlagen), in Fahrzeugen (zum Beispiel in Hybrid- und Elektrofahrzeugen) als auch im Bereich der Konsumgüter (zum Beispiel Laptops und Mobiltelefone) vermehrt wiederaufladbare Batterien zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden. Ein wichtiger Parameter der Leistungsfähigkeit ist die praktisch spezifische Energiedichte. Sie wird in Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) gemessen und gibt an, wie viel Energie in einem Kilogramm Batterie gespeichert werden können. Es ist daher das Bestreben der Hersteller, das Gewicht zu reduzieren, um diesen Wert zu steigern. Ferner müssen für die Massenproduktion von Batterien taugliche Herstellungsverfahren und Ausgestaltungen der Batterien entwickelt werden. It is becoming apparent that in the future, more and more rechargeable batteries will be used both in stationary applications (for example in wind turbines), in vehicles (for example in hybrid and electric vehicles) and in consumer goods (for example laptops and mobile phones) which are subject to very high demands with regard to reliability, performance and service life. An important parameter of performance is the practically specific energy density. It is measured in watt-hours per kilogram (Wh / kg) and indicates how much energy can be stored in one kilogram of battery. It is therefore the effort of the manufacturers to reduce the weight in order to increase this value. Furthermore, manufacturing processes and configurations of the batteries suitable for the mass production of batteries must be developed.

Die elektrochemischen Elemente gängiger Sekundärbatterien reagieren empfindlich auf äußere Einflüsse, wie Luft oder Feuchtigkeit, und müssen daher so gut wie möglich geschützt werden. Diesen Schutz gewährleistet in der Regel ein Hartschalen-Batteriegehäuse. Es besteht zumeist aus zwei Teilen, dem Gehäuse zur Aufnahme der elektrochemischen Elemente und einem das Gehäuse abdichtenden Gehäusedeckel. Die beiden Bauteile werden beispielsweise durch Schweißung miteinander verbunden. Das Batteriegehäuse basiert in der Regel auf einem metallischen Werkstoff, beispielsweise kann es aus Aluminium bestehen. Der Gehäusedeckel umfasst zumeist eine metallische Deckplatte, auf deren Oberseite sich die beiden Polanschlüsse befinden. Einer der Polanschlüsse ist dabei vom Gehäuse elektrisch isoliert. Derartige Hartschalen-Batteriegehäuse von Lithium-Ionen-Batterien sind beispielsweise US 7,858,227 B2 und US 7,592,096 B2 zu entnehmen. The electrochemical elements of conventional secondary batteries are sensitive to external influences, such as air or moisture, and must therefore be protected as much as possible. This protection is usually guaranteed by a hard shell battery case. It consists mostly of two parts, the housing for receiving the electrochemical elements and a housing sealing the housing cover. The two components are connected to each other, for example by welding. The battery case is usually based on a metallic material, for example, it may be made of aluminum. The housing cover usually comprises a metallic cover plate, on top of which the two pole terminals are located. One of the pole terminals is electrically isolated from the housing. Such hard shell battery case of lithium-ion batteries are, for example US 7,858,227 B2 and US 7,592,096 B2 refer to.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einem Gehäusedeckel für ein Batteriegehäuse, wobei der Gehäusedeckel eine metallische Deckplatte umfasst, auf deren Oberseite ein erster Polanschluss, der elektrisch leitend mit der Deckplatte verbunden ist, und ein zweiter Polanschluss, der elektrisch isoliert zur Deckplatte ist, angeordnet sind. Der Gehäusedeckel zeichnet sich dadurch aus, dass der erste und/oder zweite Polanschluss einstückig mit der Deckplatte verbunden ist.The invention is based on a housing cover for a battery housing, wherein the housing cover comprises a metallic cover plate, on the upper side of which a first pole connection, which is electrically conductively connected to the cover plate, and a second pole connection, which is electrically insulated from the cover plate, are arranged. The housing cover is characterized in that the first and / or second pole terminal is integrally connected to the cover plate.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich der Herstellungsprozess der Batterie, speziell der Anschluss der Pole, wesentlich vereinfachen lässt, wenn die Pole bereits fester Bestandteil des Gehäusedeckels sind und nicht erst aus einzelnen Bestandteilen zusammengesetzt werden müssen. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest einer der beiden Polanschlüsse, vorzugsweise beide, einstückig mit der metallischen Deckplatte verbunden sind. Mit anderen Worten, Deckplatte und Polanschlüsse sind nicht voneinander lösbar, sondern bilden eine Einheit. Der Polanschluss wird dabei vorzugsweise rein kraftschlüssig und dichtend in einer Aussparung der Deckplatte gehalten. In diesem Fall kann auf den Einsatz weiterer Fügeverfahren, wie zum Beispiel Schweißen oder Kleben, verzichtet werden. Der Polanschluss kann beispielsweise die Form eines Bolzens annehmen, der dichtend in einer kreisrunden Aussparung der Deckplatte sitzt. An der Unterseite der Deckplatte erfolgt der Anschluss des elektrochemischen Elementes der Batterie über die Ableiter.The invention is based on the finding that the manufacturing process of the battery, especially the connection of the poles, can be substantially simplified if the poles are already an integral part of the housing cover and do not have to be assembled from individual components. For this purpose, the invention provides that at least one of the two pole terminals, preferably both, are integrally connected to the metallic cover plate. In other words, cover plate and pole terminals are not detachable from each other, but form a unit. The pole connection is preferably held purely positively and sealingly in a recess of the cover plate. In this case, the use of further joining methods, such as welding or gluing, can be dispensed with. The pole connection can for example take the form of a bolt which sits sealingly in a circular recess of the cover plate. At the bottom of the cover plate, the connection of the electrochemical element of the battery via the arrester.

Der erste Polanschluss kann aus Aluminium und der zweite Polanschluss aus Kupfer geformt sein. Die Deckplatte kann aus Aluminium oder Stahl bestehen.The first pole terminal may be formed of aluminum and the second pole terminal of copper. The cover plate can be made of aluminum or steel.

Die Deckplatte weist vorzugsweise einen den zweiten Polanschluss umlaufenden Bereich auf, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht. Insbesondere besteht der Bereich aus einem Oxid des Metalls, aus dem die Deckplatte geformt ist. The cover plate preferably has a region surrounding the second pole connection, which consists of an electrically insulating material. In particular, the region consists of an oxide of the metal from which the cover plate is formed.

Gemäß dieser Ausführungsform ist die Isolierung integraler Bestandteil der Deckplatte, muss also nicht als separates Element bei der Montage verbaut werden. Auch kann durch diese komprimierte Ausführung jedwede Undichtigkeit im Bereich der Isolierung verhindert werden. Der Bereich kann beispielsweise durch ein anodisches Oxidationsverfahren auf dem Rohling der metallischen Deckplatte erzeugt werden. Bei der Anodisierung wird das Metall der Deckplatte in sein entsprechendes Metalloxid überführt, welches nicht elektrisch leitfähig ist.According to this embodiment, the insulation is an integral part of the cover plate, so does not have to be installed as a separate element during assembly. Also can be prevented by this compressed design any leaks in the field of insulation. The region can be produced for example by an anodic oxidation process on the blank of the metallic cover plate. During the anodization, the metal of the cover plate is converted into its corresponding metal oxide, which is not electrically conductive.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gehäusedeckels mit integriertem Polanschluss nach einer ersten Ausführungsform, und 1 a schematic representation of a housing cover according to the invention with integrated pole terminal according to a first embodiment, and

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gehäusedeckels nach einer zweiten Ausführungsform. 2 a schematic representation of a housing cover according to the invention according to a second embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Gehäusedeckels 10, der zum Verschluss eines Gehäuses zur Aufnahme der elektrochemischen Elemente einer Batterie geeignet ist. Der Gehäusedeckel 10 umfasst eine metallische Deckplatte 12, auf deren Oberseite ein erster Polanschluss 17 und ein zweiter Polanschluss 18 angeordnet sind. Der Polanschluss 17 besteht gemäß der dargestellten Ausführungsform aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Aluminium, und ist dementsprechend elektrisch leitend mit der Deckplatte 12 verbunden. Der erste Polanschluss 17 ist hier als quaderförmige Platte ausgebildet, kann jedoch auch andere Formen einnehmen. 1 shows a plan view of an embodiment of a housing cover according to the invention 10 which is suitable for closing a housing for receiving the electrochemical elements of a battery. The housing cover 10 includes a metallic cover plate 12 , on the top of which a first pole connection 17 and a second pole terminal 18 are arranged. The pole connection 17 consists according to the illustrated embodiment of an electrically conductive material, such as aluminum, and is accordingly electrically conductive with the cover plate 12 connected. The first pole connection 17 is here designed as a rectangular plate, but can also take other forms.

Der zweite Polanschluss 18 ist wiederum als quaderförmige Platte ausgebildet und kann beispielsweise aus Kupfer bestehen. Ein umlaufender Bereich 40 dient als Isolation des zweiten Polanschlusses 18 gegenüber der Deckplatte 12. Dieser umlaufende Bereich 40 besteht aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, beispielsweise einem Metalloxid. Der Bereich kann durch anodische Oxidation metallischer Bereiche der Deckplatte 12 erzeugt werden.The second pole connection 18 is again formed as a rectangular plate and may for example consist of copper. A circumferential area 40 serves as insulation of the second pole terminal 18 opposite the cover plate 12 , This rotating area 40 consists of an electrically non-conductive material, such as a metal oxide. The area can be created by anodic oxidation of metallic areas of the cover plate 12 be generated.

Die beiden Polanschlüsse 17 und 18 sind einstückig, das heißt, nicht lösbar mit der Deckplatte 12 verbunden. Die Herstellung kann beispielsweise derart erfolgen, dass das Material für die beiden Polanschlüsse 17, 18 durch Fließpressen in eine quaderförmige Form eingetragen wird, wobei – hier nicht dargestellt – sich das Material durch eine entsprechende Aussparung der Deckplatte 12 bis auf die Unterseite der Deckplatte 12 erstreckt. Mit anderen Worten, die beiden Polanschlüsse 17, 18 ragen durch entsprechende Aussparungen der Deckplatte 12 bis auf die Unterseite, so dass von der Unterseite aus ein entsprechender Kontakt zu den elektrochemischen Elementen der Batterie hergestellt werden kann.The two pole connections 17 and 18 are one-piece, that is, not detachable with the cover plate 12 connected. The production can for example be made such that the material for the two pole terminals 17 . 18 is entered by extrusion in a cuboid shape, wherein - not shown here - the material through a corresponding recess of the cover plate 12 down to the bottom of the cover plate 12 extends. In other words, the two pole terminals 17 . 18 protrude through corresponding recesses of the cover plate 12 to the bottom, so that from the bottom of a corresponding contact with the electrochemical elements of the battery can be made.

Der 2 ist eine weitere Ausführungsform des ersten Polanschlusses 17 zu entnehmen. Der Polanschluss 17 weist hier einen zentral angeordneten metallischen Bolzen 32 auf, der von einem quaderförmigen Element 34 auf der Oberseite der Deckplatte 12 umgriffen wird. Wie in der Schnittdarstellung entlang der Linie A-A zu erkennen, durchragt der Bolzen 32 die Deckplatte 12, ist also dichtend in einer entsprechenden Aussparung der Deckplatte 12 fixiert.Of the 2 is another embodiment of the first pole terminal 17 refer to. The pole connection 17 here has a centrally located metallic bolt 32 on top of a cuboid element 34 on top of the cover plate 12 is encompassed. As can be seen in the sectional view along the line AA, the bolt extends through 32 the cover plate 12 , So is sealing in a corresponding recess of the cover plate 12 fixed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • US 7592096 B2 [0003] US 7592096 B2 [0003]

Claims (8)

Gehäusedeckel (10) für ein Batteriegehäuse, wobei der Gehäusedeckel (10) eine metallische Deckplatte (12) umfasst, auf deren Oberseite ein erster Polanschluss (17), der elektrisch leitend mit der Deckplatte (12) verbunden ist, und ein zweiter Polanschluss (18), der elektrisch isoliert zur Deckplatte (12) ist, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Polanschluss (17, 18) einstückig mit der Deckplatte (12) verbunden ist.Housing cover ( 10 ) for a battery housing, wherein the housing cover ( 10 ) a metallic cover plate ( 12 ), on whose upper side a first pole connection ( 17 ), the electrically conductive with the cover plate ( 12 ), and a second terminal ( 18 ), which is electrically insulated from the cover plate ( 12 ), are arranged, characterized in that the first and / or second pole terminal ( 17 . 18 ) in one piece with the cover plate ( 12 ) connected is. Gehäusedeckel (10) nach Anspruch 1, bei dem die Deckplatte (12) einen den zweiten Polanschluss (18) umlaufenden Bereich (40) aufweist, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.Housing cover ( 10 ) according to claim 1, wherein the cover plate ( 12 ) one the second pole terminal ( 18 ) encircling area ( 40 ), which consists of an electrically insulating material. Gehäusedeckel (10) nach Anspruch 2, bei dem der Bereich (40) aus einem Oxid des Metalls besteht, aus dem die Deckplatte (12) geformt ist.Housing cover ( 10 ) according to claim 2, in which the area ( 40 ) consists of an oxide of the metal from which the cover plate ( 12 ) is shaped. Gehäusedeckel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Polanschluss (17) aus Aluminium ist.Housing cover ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the first pole connection ( 17 ) is made of aluminum. Gehäusedeckel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Polanschluss (18) aus Kupfer ist.Housing cover ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the second pole connection ( 18 ) is made of copper. Gehäusedeckel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Deckplatte (12) aus Aluminium oder Stahl besteht.Housing cover ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the cover plate ( 12 ) consists of aluminum or steel. Batterie mit einem Gehäusedeckel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.Battery with a housing cover ( 10 ) according to one of claims 1 to 6. Batterie nach Anspruch 7, bei der die Batterie eine Lithium-Ionen-Sekundärzelle enthält.A battery according to claim 7, wherein the battery includes a lithium-ion secondary cell.
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