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WO2020104571A1 - Elektrische durchführung glass-metall elektroden - Google Patents

Elektrische durchführung glass-metall elektroden

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Publication number
WO2020104571A1
WO2020104571A1 PCT/EP2019/082032 EP2019082032W WO2020104571A1 WO 2020104571 A1 WO2020104571 A1 WO 2020104571A1 EP 2019082032 W EP2019082032 W EP 2019082032W WO 2020104571 A1 WO2020104571 A1 WO 2020104571A1
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WO
WIPO (PCT)
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glass
housing
storage device
conductor
electrical storage
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/082032
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Hartl
Original Assignee
Schott Ag
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Publication date
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Priority claimed from DE102019213901.9A external-priority patent/DE102019213901A1/de
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Priority to KR1020217019183A priority patent/KR20210092810A/ko
Publication of WO2020104571A1 publication Critical patent/WO2020104571A1/de
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to an electrical device, in particular an electrical storage device, preferably a battery, in particular a microbattery and / or a capacitor, which is guided through a housing part made of metal, in particular iron, iron alloys, iron-nickel alloys, iron-nickel-cobalt -Alloys, steel, stainless steel or stainless steel, one of which
  • Housing part has at least one opening, the opening a
  • Contact element made of a conductive material in a glass or
  • an implementation in particular through a housing part of a housing, in particular a storage device, and a housing and / or housing part for a
  • Accumulators understood. Accumulators, preferably lithium-ion batteries, are provided for various applications, such as, for example, portable electronic devices, mobile telephones, motor tools and in particular
  • the batteries can be used as traditional energy sources
  • the battery can also be used in sensors or in the Internet of Things.
  • Storage devices in the sense of the invention are also understood to mean capacitors, in particular also supercapacitors.
  • supercapacitors also called supercaps
  • supercaps are electrochemical energy stores with a particularly high power density.
  • Electrolytic capacitors are not dielectric in the traditional sense.
  • the storage principles of static storage of electrical energy by charge separation in a double-layer capacity and the electrochemical storage of electrical energy by charge exchange with the aid of redox reactions in a pseudo-capacity are implemented in them.
  • Supercapacitors include, in particular, hybrid capacitors, in particular lithium-ion capacitors. Their electrolyte includes
  • Supercapacitors are preferably used in applications where a high number of charge / discharge cycles is required.
  • Lithium-ion batteries as a storage device have been known for many years. In this regard, reference is made, for example, to “Handbook of Batteries”, David Linden, editor, 2nd edition, McCrawhill, 1995, chapters 36 and 39.
  • Examples include:
  • Lithium-ion batteries especially for applications in one
  • Automotive environment usually exhibit a variety of individual
  • Battery packs combined, then several battery packs into one Battery module, also known as a lithium-ion battery.
  • Battery modules also known as a lithium-ion battery.
  • Each individual battery cell has electrodes that are led out of a housing of the battery cell. The same applies to supercapacitor housings.
  • Corrosion resistance resistance in the event of an accident or vibration resistance can be solved. Another problem is tightness, especially hermetic tightness, over a long period of time.
  • Such leaks could be caused, for example, by temperature changes and mechanical changes, such as vibrations in the vehicle or the aging of the plastic.
  • a short circuit or temperature change of the battery or battery cell can lead to a reduced service life of the battery or battery cell. Tightness is equally important in accident and / or emergency situations.
  • DE 101 05 877 A1 proposes, for example, a housing for a lithium-ion battery, the housing comprising a metal jacket which is open and closed on both sides.
  • the power connection or the electrode are insulated by a plastic.
  • Electrodes are squeezed and laser-welded connecting components with additional insulators are arranged in the battery compartment.
  • One of the metal parts is electrically connected to an anode of the alkaline battery and the other is electrically connected to a cathode of the alkaline battery.
  • the metals used in DE 27 33 948 A1 are iron or steel.
  • Alkaline battery is a battery with an alkaline electrolyte which, according to DE 27 33 948 A1, contains sodium hydroxide or potassium hydroxide. There is no mention of Li-ion batteries in DE 27 33 948 A1.
  • EP 0 954 045 B1 Materials for the cell base that receives the via are not described, only materials for the connecting pin, which can be made of titanium, aluminum, a nickel alloy or stainless steel.
  • DE 699 23 805 T2 and EP 0 954 045 B1 describe an RF implementation with improved electrical effectiveness.
  • the bushings known from EP 0 954 045 B1 are not a glass-metal bushing.
  • EP 0 954 045 B1 describes glass-metal leadthroughs which are directly inside, for example, the metal wall of a packaging
  • DE 690 23 071 T2 is just as little described as melting temperatures or melting temperatures for the related glasses.
  • the materials for the pin-shaped conductors are also alloys which comprise molybdenum, niobium or tantalum.
  • a glass-metal bushing for lithium-ion batteries has become known from US Pat. No. 7,687,200 A1.
  • the housing was made of stainless steel and the pin-shaped conductor made of platinum / iridium.
  • Glasses TA23 and CABAL-12 are specified as glass materials in US Pat. No. 7,687,200 A1.
  • these are Ca0-Mg0-Al 2 0 3 -B 2 0 3 systems with melting temperatures of 1025 ° C. or 800 ° C.
  • US 5,015,530 A1 describes glass compositions for glass-metal Bushings for lithium batteries have become known which comprise CaO, Al 2 0 3 , B 2 0 3 , SrO and BaO, the melting temperatures of which are in the range from 650 ° C. to 750 ° C. and are therefore too high for use together with light metals .
  • the metal ring consists of a metal which has essentially the same or a similar thermal expansion coefficient as the glass material in order to match the high thermal expansion coefficient of the aluminum
  • the length of the metal ring is always shorter than the bore or opening in the housing.
  • WO 2012/110242 A1, WO 2012/110246 A1, WO 2012/110244 A1 leadthroughs are known which are passed through a housing part of a housing for a storage device.
  • a cross section in a glass or glass ceramic material is passed through the opening in the bushings.
  • the housing part has at least one opening
  • the opening comprises a conductive material and a glass or glass ceramic material and the conductive material is designed as a cap-shaped element.
  • DE 27 33 948 A1 does not specify what specific material the conductor is made of. Nor is the thickness or
  • Opening has become known, wherein as a conductor in the opening in an insulating material, the glass or a resin? Can be a cap-shaped element is used.
  • US Pat. No. 6,190,798 B1 too, no information is given on the thickness of the wall thickness of the cap-shaped element.
  • US 2015/0364 735 A1 shows a battery with a cap-shaped cover which has areas of reduced thickness as a safety outlet in the event of pressure overload.
  • Overpressure protection in the form of one or more predetermined breaking points or one or more rupture disks.
  • US Pat. No. 6,433,276 A1 shows an implementation in which the metallic housing part, conductor and glass material have essentially the same expansion coefficient.
  • the object of the invention is therefore to provide an electrical device, in particular a storage device, which avoids the disadvantages of the prior art.
  • a compact storage device is to be specified.
  • a small housing thickness should be made possible, which in addition to the compactness also leads to material savings. Furthermore, reliable electrical insulation of the conductor, in particular metal pins, introduced into the through opening of the housing is to be provided. It is an aim to provide a storage device which itself is so compact that as much volume as possible is made available inside the housing, as a result of which the battery and / or the capacitor are as high as possible
  • the storage device according to the invention with implementation is particularly suitable for microbatteries.
  • the invention thus relates in particular to hermetically sealed microbatteries with a
  • micro batteries are for example active RFID and / or medical devices such as Hearing aids, blood pressure sensors and / or wireless headphones.
  • active RFID and / or medical devices
  • the term is often used in this context and is therefore generally known.
  • Micro batteries are also of interest for the Internet of Things.
  • this object is achieved by an electrical device, in particular a storage device according to claim 1.
  • the electrical device in particular the storage device, comprises a bushing with an opening into which a conductor, which is also referred to as a contact element, is glazed.
  • Solid material trained pin in the event of transverse loads on the glass which e.g. can occur with mechanical and / or pressure loading of the storage device, which can lead to the glass breaking or cracks occurring.
  • the electrical device according to the invention in particular electrical
  • Storage device or sensor housing preferably a battery, in particular a microbattery or capacitor, with a passage through a housing part with the material thickness T of the housing of the device made of a metal,
  • the housing part has at least one opening, the opening receiving a contact element made of a conductive material in a glass or glass ceramic material, characterized in that the housing part in the area of Opening has a collar and thus forms an inner wall of the passage opening with the height H, which is greater than the material thickness T, the length of the glass or
  • Glass ceramic material corresponds to height H.
  • the collar is preferably formed by a raised edge of the thin housing part.
  • the collar is a domed, reshaped collar.
  • the housing part and collar are in one piece, but need not be.
  • the material thickness T of the housing part is preferably 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the length of the inner wall which specifies the glazing length, which is denoted by H or EL, is in the range from 0.3 mm to 1.0 mm, in particular from 0.3 mm to 0.5 mm, and is formed by the raised edge.
  • the housing of the electrical device preferably has a first one
  • Glass ceramic material has a second thermal expansion coefficient 02 and or the conductor has a third thermal expansion coefficient 03.
  • the thermal expansion coefficients 01, 02 and / or 03 differ essentially by at most 2 * 10 6 1 / K, preferably by at most 1 * 10 6 1 / K, in particular they are essentially the same.
  • the coefficients of thermal expansion 0 1, 0 2, 0 3 are in the range 3 to 7 * 10 6 1 / K, preferably 4.5 to 5.5 * 10 6 1 / K or in the range 9 * 10 6 1 / K to 11 * 10 6 1 / K.
  • Insulation element is arranged, which can be made in particular of plastic or glass or glass ceramic and in particular covers the end face of the collar.
  • a glass material projecting beyond the edge for example made of a foaming glass, can also be provided.
  • the plane of the surface of the collar is preferably below the plane of the surface of the contact element, preferably the electrical conductor, which is guided through the bushing. It is particularly preferred if the surface of the insulation element lies in one plane with the surface of the contact element or electrical conductor which is introduced into the opening of the bushing. According to the invention, an implementation is also specified, the one
  • Electrical device in particular battery, is used in a housing part, for example in a battery and / or capacitor cover for an electrical device.
  • the increase in installation space can in particular contribute to increasing the capacity of the storage device.
  • housing part of a housing the housing part having at least one opening, a conductive material and a glass or glass ceramic material as an electrically insulating sealing material.
  • the conductive material is inserted into the glass or glass ceramic material and in one embodiment is not a solid component, in particular not a solid pin-shaped conductor, but merely a cap-shaped element.
  • the material for the cap-shaped element is preferably KOVAR, titanium, titanium alloy, steel, stainless steel or stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, AlSiC, magnesium and a magnesium alloy.
  • a cap-shaped element is used as the conductor instead of a solid conductor.
  • Glass ceramic material is more resistant to mechanical transverse loads, which occur in particular with thermal loads, but also with pressure loads inside the housing. So the cap-shaped element can compensate for transverse loads due to its elasticity, so that a pressure on the glass or the glass ceramic material and thus a failure of the
  • Housing space increases because the conductor contact is made in the cap-shaped element. This makes it possible to achieve a higher battery energy density with an increased total volume with the same external dimensions.
  • cap-shaped element is in the range 0.1 mm - 0.3 mm.
  • Such a thin cap element has many advantages.
  • cap-shaped elements with a connecting surface and side walls that are thin, a wall thickness outside the embossing of the cap in the range 1.1 mm - 0.3 mm have the advantage that they are mechanical
  • the cap-shaped element particularly preferably has a connection surface and side walls, in particular thin side walls, and a cap cavity.
  • the cap-shaped element according to the invention can in particular also in the form of a drawn component, i.e. of a drawn part.
  • the drawn part is preferably produced by deep drawing. Acting in deep drawing it is a train-compression molding and a most important sheet metal forming process, which is used in particular in mass production.
  • Deep drawing can be achieved with the help of molding tools, active media or active energy.
  • the cap-shaped element produced in this way is particularly advantageously in one piece.
  • the cap produced by deep drawing is particularly inexpensive, saves material and can therefore be produced efficiently.
  • the cap comprises a tongue, in particular with the tongue facing the cap cavity
  • connection surface and / or the side wall is connected.
  • the cap cavity of the cap-shaped element serves to receive sensor devices, for example temperature and / or pressure sensors.
  • the temperature and / or pressure sensors can be part of safety devices.
  • the cap-shaped element has at least one embossed base, in particular for triggering pressure.
  • the material thickness is reduced in the area of the embossing; the wall thickness of the cap is therefore less in the area of the base embossing than in the other areas.
  • the embossed floor acts as a predetermined breaking point.
  • the embossing on the bottom can face the or the cap cavity
  • a safety valve and / or safety outlet can be formed with the aid of the embossed base.
  • the term safety valve also includes the term safety outlet in the sense of the description.
  • the thickness of the cap in the area of the bottom embossing i.e. the residual wall thickness or residual material thickness is preferably in the range miti, preferably 10 pm to 50 miti, depending on the pressure at which
  • the embossed base is preferably a safety outlet in the event of pressure overload.
  • the cone for example, to be conical so that in the event of a failure of the battery and / or the capacitor they lead to a pressure release.
  • the size of the cone makes it possible to determine the pressure at which the cone opens.
  • the presence of the safety valve has the advantage that the pressure can escape at a defined point in the event of tripping. Otherwise, the housing can tear open and / or explode, thereby jeopardizing persons or objects in the vicinity by shrapnel.
  • the reshaping area between the connection surface and the side wall is weakened by the reshaping, in particular the deep-drawing, of the cap-shaped element, so that in the event of an overload, a crack occurs in this transition area and a controlled pressure escape with a reduced risk potential is also made possible.
  • the cap-shaped element is preferably designed in a ring shape with a diameter, the diameter preferably being in the range from 1.5 mm to 5 mm, in particular from 2.0 mm and 4.0 mm.
  • the present implementation is preferably a so-called adapted implementation, that is to say the thermal expansion coefficient of the housing (ai) and the glass and / or glass ceramic material (02) and the cap-shaped element (03) are essentially the same.
  • This is preferably when using KOVAR, nickel-iron-cobalt alloys, such as
  • NiCo 2918 with a proportion of 29% Ni and 18% Co, in the range 3 to 7 * 10 6 / K, preferably 4.5 to 5.5 * 10 6 / K.
  • Alternative materials are iron, iron alloys, iron-nickel alloys, iron-nickel-cobalt alloys, steel, stainless steel or stainless steel as well as titanium, titanium alloys, aluminum, aluminum alloys, AISIC, magnesium, magnesium alloys.
  • the invention further provides an implementation, in particular through a housing part of a housing, in particular a storage device, preferably a battery or a capacitor made of a metal, in particular iron, iron alloy, iron-nickel alloy, iron-nickel-cobalt alloy, KOVAR, steel, stainless steel, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, AISIC, magnesium, a magnesium alloy or titanium or a titanium alloy, wherein the housing part has at least one opening, wherein the opening is an expanding material, preferably a conductor in a glass or
  • Glass ceramic material is available, which is characterized in that the housing part is pulled upwards, so that an opening is formed with a raised edge. A collar is formed by the raised edge.
  • the raised edge then provides an input length.
  • the glazing length is referred to here as EL or H.
  • the raised edge can correspond exactly to the length of the glazing or opposite the Glazing length must be reduced. It is also possible that the raised edge is longer than the glazing length. For example, the
  • Glazing length preferably 0.3 mm to 1.0 mm, preferably approximately 0.6 mm.
  • the coefficient of expansion of the conductor, glass and housing is approximately the same. It is very preferred if the coefficient of expansion of the conductor, glass and housing is approximately the same. It is very preferred if the
  • Expansion coefficient of conductor (ai_eiter), glass (acias), housing (dce h äuse) is in the range 9 ppm / K to 1 1 ppm / K.
  • the raised edge comprises a flexible flange or adjoins a flexible flange.
  • the flexible flange preferably comprises a connection area which serves to lead through the bushing with the conductor, which is glazed into the glass or glass ceramic material, with a housing, e.g. to connect a housing of a storage device.
  • the bushing can be connected to the housing by welding, in particular laser welding, but also soldering.
  • connection for example by welding, is such that the He leak rate is less than 1 10 8 mbar l / s.
  • the He leak rate is thus identical to that for the glass-in conductor and a hermetically sealed housing for a storage device, in particular a battery, is made available.
  • a housing with such a bushing and an electrical storage device, in particular a battery or capacitor with such a housing, are also provided.
  • the housing is in particular a housing for an electrical one
  • Storage device which can be both a battery and a capacitor. Furthermore, the invention also claims a storage device, in particular a battery or a capacitor, with such a device
  • Housing with bushing can be as electrical
  • Storage device can also be used a micro battery.
  • the electrical storage device has an overall height of at most 5 mm, in particular at most 4 mm, preferably at most 3 mm, in particular in the range 1 mm to 5 mm, preferably 1 mm to 3 mm, as in Case of microbatteries.
  • the material of the storage device is a metal, at least for the housing area, which is in connection with the inorganic material, in particular with the glass or glass ceramic material.
  • iron in particular iron, an iron alloy, an iron-nickel alloy, an iron-nickel-cobalt alloy, Kovar, steel, stainless steel, stainless steel, ferritic stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, AISIC, magnesium, a
  • Ferritic stainless steel is also a possible material for an implementation according to the invention.
  • the raised edge has a flexible flange
  • the flange itself comprises an area, a so-called
  • connection area with which the bushing is connected to the housing part can be by welding, in particular
  • connection between the flange and the battery housing is preferably largely tight, ie the He leak rate is less than T10 8 mbar l / s at a pressure difference of 1 bar
  • an inorganic material in particular a glass or glass ceramic material
  • the inorganic material in particular the Glass or glass ceramic material
  • a separate insulating element can also cover the surface of the partial area of the housing portion.
  • a cap can be used as a conductor.
  • the offset describes the distance of the surface of the conductor, which is glazed into the through opening, from the surface of the upwardly drawn edge of the housing component and thus the thickness of the necessary insulating glass layer which is applied to the upwardly drawn edge, either directly or in Form of a separate insulating element.
  • the thickness of this insulating layer is preferably identical to the height of the dislocation and is in the range 0.1 mm to 1.0 mm, preferably 0.1 mm to 0.7 mm, in particular 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the material for the conductor and / or the housing is metal, in particular iron, an iron alloy, an iron-nickel alloy, an iron-nickel-cobalt alloy, KOVAR, titanium, a titanium alloy, steel, stainless steel or stainless steel, aluminum , an aluminum alloy, AISIC, magnesium and a magnesium alloy are used.
  • Stainless steel, in particular ferritic stainless steel is preferred because of the good adhesion of the glass or glass ceramic material. Another advantage is that the coefficient of expansion a of the ferritic stainless steel is in the range 9 to 11 ppm / K, which is the
  • Expansion coefficient of the glass material used corresponds.
  • Glass ceramic material is more resistant to mechanical transverse loads, which occur in particular with thermal loads, but also with pressure loads inside the housing.
  • the cap-shaped element can compensate for transverse loads due to its elasticity, so that pressure on the glass or glass ceramic material and thus failure of the
  • a design as a cap-shaped element creates additional installation space in the housing, for example in the battery housing. This enables, in particular, larger areas of the cap-shaped conductor and thus of the connection area with an enlarged area
  • the cap-shaped element can in particular also be in the form of a drawn component, i.e. of a drawn part.
  • the drawn part is preferably produced by deep drawing. Deep drawing is a train-compression process and a most important sheet metal forming process, which is used in particular in mass production. Deep drawing can be achieved with the help of molding tools, active media or active energy.
  • the cap-shaped element produced in this way is particularly advantageously in one piece.
  • the cap produced by deep drawing is particularly inexpensive, saves material and can therefore be produced efficiently.
  • a particularly compact housing for an electrical storage device is provided if the partial area of the
  • Housing component which is covered by the inorganic material, in particular the glass or glass ceramic material, has a wall thickness, the wall thickness being less than 1 mm, preferably less than 0.7 mm, in particular less than 0.5 mm, very preferably less than 0, 3 mm, in particular less than 0.2 mm, particularly preferably less than 0.1 mm.
  • the wall thickness is particularly preferably in the range from 0.02 mm to 1 mm, in particular in the range from 0.02 mm to 0.1 mm.
  • the housing component has a first coefficient of expansion dc housing , the conductor, in particular metal pin, preferably contact pin, a second Expansion coefficient as t and the glass or glass ceramic material has a third expansion coefficient ci Gias and the difference between the first, second and third expansion coefficients is at most 2 ppm / K, preferably at most 1 ppm / K. In such a case, there is an adapted implementation.
  • the glass or glass ceramic material can also contain fillers, which are used in particular for thermal expansion of the glass or
  • Adjust glass ceramic material in particular to obtain a particularly well-adapted implementation.
  • the housing component is preferably raised or lowered in the area of the through opening. In this way, a wall is made available in the area of the through opening, into which the conductor can be glazed.
  • the housing component has a first level outside the raised or lowered or raised or lowered area and the raised or lowered area lies in a second level and the first level is angled to the second level, in particular is angled vertically.
  • a vertical bend ie the raised or lowered area is perpendicular to the first level of the housing component, a particularly stable glazing of the conductor is possible, since in this way the contact area between the insulator and the housing component is increased.
  • the glazing length EL is preferably 0.3 mm to 1.0 mm, preferably approximately 0.6 mm.
  • the raised or lowered area provides the edge for the collar of the bushing.
  • the level of the housing area on the surface facing away from the interior of the housing outside of the through opening is above or below with a displacement to the level of the interior of the housing
  • the offset is in particular at most 1 mm, preferably at most 0.7 mm, in particular in the range 0.1 mm to 1 mm.
  • the conductor is inserted hermetically into the through opening through the glass or glass ceramic material.
  • a He leak rate of 1 * 10 8 mbar l / s at 1 bar pressure difference is considered to be hermetically sealed.
  • the glass or glass ceramic material covers an end face of the raised or lowered area.
  • a separate glass ring i.e. an insulation element may be provided.
  • Housing component includes openings and / or recesses. While the openings also serve to allow the glass material to expand, the recesses serve to improve the glass adhesion.
  • the recesses can be made in the sheet metal in different ways. In this way, a pattern can be embossed into the sheet before bending takes place with which the raised or lowered area is made available and into which the conductor is then glazed. By making recesses, in particular the area that is in contact with the glass is increased, which improves the glass adhesion.
  • the wall of the raised or lowered area has openings and / or recesses with a diameter and the diameter in the course of the raised or lowered area Area decreases or increases. Such a course of the diameters of the openings results in a toothing and thus an improved glass adhesion.
  • the use of a swelling glass or glass ceramic material can be provided.
  • the swelling glass or glass ceramic material includes in its
  • the swelling glass material on the other hand, can form a closed surface, in particular a glass or glass ceramic skin,
  • the pore-shaped glass material is obtained by adding a certain proportion of a gas to the glass which dissolves in the glass but outgasses when the glass is heated, so that pores remain in the glass.
  • an aluminum borate glass is preferred with the Main components AI2O3, B2O3, BaO and S1O2 used.
  • the coefficient of expansion of such a glass material is preferably in the range from 9.0 to 9.5 ppm / K. or 9.0 to 9.5.10 6 / K and thus in the range of
  • Expansion coefficient of the metal that forms the housing and / or the metal pin is particularly advantageous when using stainless steel, in particular ferritic or austenitic stainless steel or duplex stainless steel. In such a case, due to a similar expansion coefficient of the stainless steel to that of the aluminum borate glass, an adapted implementation is provided.
  • the proportion of pores in the volume of the inorganic, in particular glass or glass ceramic material is in the range from 10% by volume to 45% by volume, preferably from 18% by volume to 42% by volume.
  • the proportion of pores can prevent the glass material introduced into the opening from breaking on the glassed-in conductor under load, in particular pressure load.
  • the breaking of the glass under pressure is due to the fact that the glass adheres very well to the wall formed by the raised or lowered area. When pressure is applied, some of the glass material breaks out of the opening.
  • the glass or glass ceramic material forms a glass-metal composite with the end face of the raised or lowered area of the housing area, which at least in the
  • the outer circumferential area of the raised or lowered area is advantageously non-porous.
  • the conductor in particular metal pin, preferably contact pin, in particular also the cap-shaped element, comprises an undercut. An even more secure fixation of the conductor in the glass material is achieved if the raised or lowered region has a course such that a constriction is formed.
  • the raised or lowered area has a flexible flange for connecting the bushing to a housing, e.g. includes a battery case.
  • the flange itself comprises an area, a so-called connection area, with which the bushing is connected to the housing part. The connection can be done by
  • connection between the flange and the battery housing is preferably largely tight, ie the He leak rate is less than T10 8 mbar l / s at a pressure difference of 1 bar.
  • the invention also provides an electrical one
  • Storage device in particular battery or capacitor, comprising at least one bushing according to the invention.
  • the invention in particular also includes a micro battery.
  • the electrical storage device has an overall height of at most 5 mm, in particular at most 4 mm, preferably at most 3 mm, in particular in the range 1 mm to 5 mm, preferably 1 mm to 3 mm.
  • the material of the storage device is a metal, at least for the housing area, which is in connection with the inorganic material, in particular with the glass or glass ceramic material.
  • Ferritic stainless steel is also a possible material for an implementation according to the invention.
  • Fig. 1 a cross section through a housing part, in particular a
  • cap-shaped element as a conductor
  • Fig. 4 a three-dimensional top view of an inventive
  • Fig. 7 a detail of the implementation according to the invention with insulation element.
  • Fig. 8 a cross section through a housing part, in particular battery cover with raised edge and changed thickness in the connection area by moving
  • Fig. 9 a cross section through a housing part, in particular battery cover with raised edge and flange with a reduced flange thickness.
  • Fig. 10 a cross section through a housing part, in particular battery cover with a raised edge and flexible flange.
  • FIG. 11 shows a cross section through a housing part, in particular a
  • Contact device in particular contact flag.
  • Fig. 17 Micro battery with an implementation according to the invention
  • Fig. 1 is a section of an inventive implementation for a storage device, in particular an electrical storage device
  • the housing part in particular the cover, preferably the
  • the battery cover has the reference number 1.
  • the battery cover with a width D3 is deformed or pulled upwards so that an opening with a rim is formed.
  • a glass or glass ceramic material is inserted into the opening with a rim, which is given the reference number 2.
  • the thickness T of the battery cover is preferably only 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the raised edge with radius R provides a suitable glazing length despite the possible low material thickness of the cover.
  • the lid of a capacitor can be in the
  • a radius contributes to the mechanical stability and reliability of the housing part, particularly in the case of thin material thicknesses, since this suppresses the formation of cracks in the material.
  • the figures are exemplary and the teaching of the invention is interchangeable in the figures. This means that versions with radii on the top or bottom can also be designed so that there are radii on the top and bottom.
  • the essentially ring-shaped opening with a rim has a diameter which is denoted by D2 in FIG. 1.
  • the glass or glass ceramic material is inserted into the opening with diameter D2
  • a conductor preferably a cap-shaped element, which is designated by reference number 3, in a first embodiment.
  • the cap-shaped element is inserted into the glass material and preferably an element that is obtained by deep drawing.
  • the material of the element 3 is preferably a nickel-iron alloy,
  • the cap-shaped element 3 is also essentially round in this embodiment and has a diameter D1. As shown in FIG. 1, the cap-shaped element 3 has thin side walls 10 with a thickness in the range 0.1 to 0.3 mm, for example, and one
  • Cap cavity which usually faces the inside of the housing.
  • the side walls of the cap-shaped element and connection surface preferably have an essentially the same material thickness as the cover 1.
  • the comparatively thin sheet gives way in the event of transverse loads, particularly advantageously elastically springy, whereas a solid PIN presses on the glass and can cause damage there.
  • a further reduction in the load on the glass is preferably achieved by all parts, namely the housing part with the opening, the glass material and the
  • Materials of the cap are preferably KOVAR, nickel-iron-cobalt alloys but also iron, iron alloys, iron-nickel alloys, iron-nickel-cobalt alloys, titanium, titanium alloys, steel, stainless steel or stainless steel, magnesium, magnesium alloys , Aluminum, aluminum alloys, AISIC.
  • the cap cavity can be used for receiving
  • Cap 3 is provided with a bottom embossment described, by means of which the pressure release in the event of a load, in particular failure of the battery, can be set.
  • contacting of a conductor in the interior of the housing with the cap takes place via tongues which are in particular connected flat to the cap 3 in the region of the cap cavity.
  • Contacting by means of tongues has the advantage over contacting by means of a pin that the contact areas are larger and therefore less
  • connection resistance There is contact resistance.
  • connection with tongues can be permanently more resistant to shear loads.
  • the cap 3 is preferably round with a diameter D1.
  • the diameter D1 of the cap is, for example, in the range 1.5 mm to 5 mm, preferably between 2.0 mm and 4.0 mm.
  • the exemplary diameter D2 of the opening is significantly larger and is in the range between 8 mm and 4.0 mm, in particular 5 mm.
  • Glazing length H of the cap according to the invention in the opening is preferably between 0.4 mm and 1 mm, preferably 0.6 mm. All dimensions are exemplary and are not a limitation.
  • FIG. 2 shows a section X from FIG. 1, here in the embodiment with an embossed base 50.
  • the curved cover 1 which leads to the opening with an edge and provides the glazing length, the cap 3 according to the invention and can be clearly seen the glass or glass ceramic material 2.
  • All three parts preferably form a so-called adapted implementation with one another, in which the coefficient of thermal expansion of both the housing part and the glass and / or glass ceramic material and the cap are essentially the same.
  • the bottom embossing 50 which is introduced into the sheet 40 of the cap 3.
  • the thickness of the cap-shaped element 3 in this embodiment is in the range 0.1 to 0.3 mm.
  • the material thickness is greatly reduced and is advantageously in the pm range, depending on the requirements from which pressure a pressure release should take place.
  • Exemplary material thicknesses i.e. The thickness of the sheet in the area of the embossing is, without limitation, in the range from 10 pm to 50 pm, as used in this embodiment.
  • the material thicknesses in the area of the embossing are thus residual material thicknesses.
  • the detail Y of the cover 1 from FIG. 1 is shown in FIG. 3.
  • the exemplary cover 1 itself has a gradation with which it connects to other housing parts
  • Storage device hermetically sealed, ie associated with a Fle leakage rate of less than 1 -10 8 mbar l / s at a pressure difference of 1 bar.
  • FIG. 4 shows a three-dimensional view of a bushing according to the invention in a round outer shape.
  • the same components as in Figures 1 to 3 are given the same reference numerals.
  • FIG. 4 shows the entire cover 1 in a glass material 2, cap 3 inserted.
  • FIG. 5 shows a top view of a cap 3 according to the invention in one
  • an insulation element 200 is provided, which covers the raised edge, which forms a collar 100.
  • the collar 100 is preferably by means of a flap arch i.e. Forming the thin housing part, especially battery cover. If the collar 100 is obtained from the thin housing part by reshaping, the housing part and the collar are generally in one piece.
  • Housing part is preferably between 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the glazing length provided by the raised area with height H, which is designated by EL in FIG. 8, is between 0.3 mm and 1 mm in the embodiment shown.
  • the thickness S of the insulation element can
  • A can preferably be used for the insulation material
  • the height B is the height H of the raised area and the thickness S of the insulation element.
  • the diameter of the opening in which the conductor bsw. the cap-shaped element 3 is inserted or glassed in is D2.
  • the diameter of the cap-shaped element is D1.
  • the insulation element 200 in particular made of plastic or glass or glass ceramic, arranged on the glass or glass ceramic material 2, in particular covers the end face of the collar 100 or raised region.
  • the collar is electrically insulated from the conductor.
  • the plane of the surface of the collar 100 is preferably below the plane of the surface of the contact element or conductor 3. It is very particularly preferred if the surface of the insulation element 200 is in a plane with the surface of the contact element or conductor, here the cap-shaped element 3 lies.
  • FIG. 7 shows a detailed view of FIG. 6 according to detail X2. The same components as in Fig. 6 have the same reference numerals.
  • the insulation element 200 in is clearly visible Fig. 7, which safely insulates the protruding collar and thus the housing component from the conductor.
  • the housing part 1 shows a housing part 1 with a raised edge 300 which provides a glazing length EL.
  • the edge 300 forms a collar.
  • the glazing length EL is preferably between 0.3 mm and 1 mm.
  • the thickness D of the bent sheet metal resulting in the collar or raised edge is here, for example, in the range 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the housing part 1 comprises a flange 310 with which the housing part, in particular the cover comprising the bushing, is connected to another part of the housing, e.g. by welding.
  • the transition of the offset region is provided with a radius which can advantageously be at least 0.05 mm.
  • the raised edge 300 provides a glazing length EL. 7 is not a cap-shaped element, but instead a solid conductor 400 in a glass material 2, glazed into the opening 410 with the raised edge 300 of the housing component over the length EL.
  • cap-shaped element as in FIGS. 1 to 7 with those specified there
  • the embodiment of the bushing according to FIG. 9 also comprises a flange 310, which serves the bushing or the housing component with the bushing with the housing, for example
  • the thickness of the flange 310 is to be reduced in the region 350, for example by embossing from 0.2 mm to 0.15 mm or 0.1 mm.
  • Implementation 1 for an electrical storage device is a flexible flange.
  • the flange 310 comprises a connection area 380, which serves to connect the bushing 1 with the conductor 400, which is glassed into the glass or glass ceramic material 2, with a housing, e.g. to connect a housing of a storage device.
  • the bushing can be connected to the housing by
  • connection is such that the He leak rate is less than 1 -10 8 mbar l / s at a pressure difference of 1 bar.
  • the He leak rate is thus identical to that for the
  • Insulation of the housing and the conductor passed through the housing component in the leadthrough no glass material provided beyond the edge of the raised area can then be introduced by introducing an additional one
  • Isolation element as shown in Fig. 6 and Fig. 7 are provided.
  • FIG. 11 shows an alternative embodiment of a bushing 1 for an electrical storage device.
  • the housing component 1002, through which the bushing passes, is in particular part of a housing of an electrical storage device, in particular a battery cover.
  • this housing part is identified by reference number 1002.
  • the housing part 1002, in particular the battery cover is obtained by a shaping process and has a width B.
  • the housing component comprises a raised area 1003, i.e. the battery cover is raised or pulled up so that a
  • Wall 1004 is formed in the area of the passage opening 1005.
  • the raised area is also called the collar. Instead of raising the area, a lower area of the housing component in the area of the passage opening 1005 would also be possible in order to surround the wall 1004 with a corresponding glazing length EL or H in the area of the opening
  • Housing component or battery cover in the area of the passage opening 1005 is necessary in the present case because the thickness T of the housing component or
  • the wall thickness T is preferably
  • Housing component or battery cover less than 1 mm, preferably less than 0.7 mm, in particular less than 0.5 mm, very preferably less than 0.3 mm, in particular less than 0.2 mm, particularly preferably less than 0.1 mm. In order to provide sufficient stability of the housing component, it is necessary to have a minimum thickness of 0.02 mm for the housing component
  • a particularly preferred range which on the one hand has the necessary stability and on the other hand provides a housing or housing component with a relatively small dimension, which in turn leads to a compact storage housing, is in the thickness range from 0.02 mm to 1 mm, preferred 0.02 mm to 0.1 mm.
  • a thickness of the housing component is not sufficient for glazing.
  • raised and / or lowered areas of the sheet metal, which form the housing component, for example the battery cover are necessary.
  • the thin sheet is bent or reshaped up or down, resulting in the raised or lowered region 1003, which is also referred to as a collar.
  • the arrangement according to the invention with a relatively thin housing component and superscript or subscript regions, which are made available, for example, by deformation particularly thinner and therefore more compact
  • Glazing length EL or H of preferably 0.3 mm to 1 mm, preferably approximately 0.6 mm provided.
  • the diameters of the opening 1005 are between 2 mm and 5 mm, in particular 2.5 mm to 4 mm.
  • the conductor can also consist of a cap-shaped element (not shown).
  • the cap-shaped Element has the advantage over the solid metal pin that it is also made of a comparatively thin sheet of metal, which at
  • the conductor in particular the metal pin 1010, is glazed into the through opening, which is formed by the raised or lowered region 1003 of the sheet, preferably with an inorganic material, in particular a glass or
  • Glass ceramic material In the present embodiment, the glass or glass ceramic material of the glazing is designated by the reference number 1020.
  • the inorganic material in particular the glass or glass ceramic material, covers a partial area of the housing component outside the wall 1004, which serves for the glazing.
  • This protruding region of the glass, which covers the housing component or the battery cover, is designated in the present embodiment by reference number 1050.
  • the glazing covers the end 1052 of the raised area with a glass or glass ceramic material ensures that the metal pin 1010 is electrically insulated from the housing component, which is likewise made of a metal.
  • insulation can also be provided by a separate insulation element as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the conductor in particular the metal pin or the cap-shaped element, is not covered by glass and is only flat with the glazing, to provide sufficient contact. As can be seen from FIG.
  • the dislocation V there is a dislocation V between the levels 1100 in which the end of the metal pin 1010 comes to lie and the level 1110 in which the upper end 1052 of the superscript area lies.
  • the dislocation is at most 1 mm, preferably at most 0.7 mm to 1 mm.
  • the height of the offset also determines the thickness D of the glass coating 1050, which covers the raised area 1052 and provides electrical insulation.
  • the glass material used is swelling glass with a proportion of bubbles or pores in the glass. This is particularly the case in the volume range.
  • the proportion of bubbles or pores is preferably 18 to 42
  • the glass material is an aluminum borate glass with the main component AI2O3, B2O3, BaO, S1O2.
  • Expansion coefficient of the glass material used in the ci Gias range from 9.0 to 9.5 * 10 6 / K.
  • the material of the housing component and of the conductor designed as a metal pin preference is given to iron, an iron alloy, an iron-nickel alloy, an iron-nickel-cobalt alloy, Kovar, steel, stainless steel, stainless steel, aluminum, a Aluminum alloy, AlSiC, magnesium, a magnesium alloy, titanium or a titanium alloy used. It is particularly preferred if the material of the housing component and of the conductor is a stainless steel, in particular an alloyed stainless steel according to EN 10020, preferably a
  • Chromium-containing stainless steel particularly preferably a stainless steel selected from the group of ferritic stainless steels and / or precipitation-hardened stainless steels.
  • AISI446 or AISI430 are particularly preferably used as ferritic stainless steel materials.
  • the metal pins made of a ferritic stainless steel used as conductors can be coated with a nickel and / or
  • the chromium content of the ferritic stainless steels is in the range from 10 weight percent chrome to 30 weight percent chrome.
  • Expansion coefficient is preferably in the range 9.0 to 10.0 ppm / K,
  • Housing material is, but the expansion coefficients are essentially the same and the implementation is a customized implementation. This means that dci as , as t and dc ehause make a difference in the
  • Expansion coefficient chosen approximately equal to the glass and material of the conductor.
  • the material of the housing component is preferably also a ferritic stainless steel, for example AISI443.
  • the material of the housing is in no way limited to this, other materials, as specified in the application, are also possible, in the case of the coefficient of expansion not differing greatly from that of the glass and the conductor material.
  • the housing component is arranged outside the raised or lowered area in a first level 1060 and the raised or lowered area in a second level 1070.
  • the first level 1060 is angled to the second level 1070.
  • the first and second levels 1060, 1070 are essentially perpendicular to one another, but this need not necessarily be the case. It is also possible that the raised or lowered region is not completely perpendicular to one another, but rather, for example, encloses an angle of 80 ° and is therefore slightly inclined, so that the conical shape of the
  • Wall 1004 of the through opening is present, which leads to the
  • Through opening has a constriction, which results in improved adhesion of the glass or glass ceramic material.
  • the material in particular the sheet metal, which provides the inner wall of the through opening, comprises recesses and / or openings, as shown in FIGS. 13a-13d.
  • the raised or lowered region is not only provided with recesses, but also with side openings.
  • side openings also lead to improved glass adhesion. If you want to further improve the toothing of the glass material, it is provided that the lateral openings in the raised or lowered area have different diameters, the diameters becoming smaller in the course of the raised area.
  • a further improvement in adhesion can be achieved if the conductor, in particular a metal pin, preferably a contact pin, but also the cap-shaped element, has an undercut, which is not shown in the present embodiment. While the glass has a pore fraction in the through opening of 18-42%, the glass or glass ceramic material is largely pore-free at the end faces 1052 of the raised or lowered region, which is identified by 1003. The glass or glass ceramic material that in the
  • Volume region has pores 1101, thus forms in its surface area a non-porous closed surface, in particular a glass or
  • the offset V which denotes the height difference of the plane 1100 in which the metal pin 1010 comes to lie and the plane 1110 in which the end of the protruding area lies, can be clearly seen.
  • the offset which is in the range 0.1 mm to 1 mm, also determines the thickness of the glass layer 1050, which covers the protruding area and provides the electrical insulation.
  • FIGS. 13a-d show different types of recesses on the inner wall of the raised housing component and / or the glazed metal pin or cap-shaped element.
  • FIG. 13a shows in principle detail Y from FIG. 11, recesses 1200 being made both in the inner wall 1004 of the raised region 1003 and in the wall of the cap wall 1300.
  • the recesses serve to improve the adhesion and, according to FIG. 13a, are in the sheet metal of the inner wall 1004 and the cap 1302 before the forming process, e.g. Pull, inserted by embossing ..
  • the conductor is not designed as a cap-shaped element as in FIG. 13a, but as a metal pin 1010 made of a solid material.
  • the recess 1202 is welcome in the design. 13b by screwing into the inner wall of the raised area 1003 as introduced into the wall of the metal pin made of solid material facing the glass material 1020.
  • Fig. 13c shows a third variant for making the recesses.
  • the conductor is a cap-shaped element as in Fig. 13a.
  • Recesses 1204 were made by upsetting, preferably immersing during the forming process for the raised area 1003 of the component and into the introduced cap-shaped element 1302.
  • the recesses 1204 can be indentations or indentations. In the present case, the recesses are shown as bulges.
  • FIG. 13d shows a further variant for the introduction of the recesses.
  • a corrugation 1312 with different patterns is introduced into the inner wall 1004 of the raised area 1003 as well as onto the cap-shaped element 1302, preferably by embossing the sheet.
  • the same components as in the previous figures are given the same reference numerals.
  • FIG. 14 shows a section through a component according to the invention in the region of the glazing.
  • the reference numbers are taken from Figures 1 1 and 12.
  • the pores 1 101 are clearly visible in the volume of the
  • Invention also provided glazing, which also form a glass skin at the interface to metal.
  • Figure 15 shows the implementation gladly.
  • Fig. 1 1 or 12 wherein a contact device, here a contact tab 1400 is electrically and mechanically connected to the conductor or the metal pin 1010.
  • the electrical connection is made to the conductor 1010 in the form of a metal pin on the top 1402 by flat
  • the inner surface 1404 of the contact lug 1400 lies on top. Due to the offset V of the surface 1100 of the upper side 1402 of the metal pin and the surface or plane 1110 of the upper side 1052 of the superscript area 1003, glass material of approximately this thickness can end 1050 or the surface of the superscript
  • Glass material so enters the gap between the raised area and the contact lug and ensures the electrical insulation of the contact lug, to other electrical consumers or devices, in particular to the
  • Battery interior as shown in Fig. 17, can be connected and the housing.
  • the electrical insulation could also be separated
  • Isolation element as in Fig. 6 and Fig. 7 can be achieved.
  • FIG. 16 shows an embodiment of the invention in which the flange 1500 of the bushing 1001 is a flexible flange.
  • the flange 1500 includes a connection area 1502, which serves to connect the bushing 1001 with the conductor 1010, which is glass-coated in glass or glass ceramic material 20, with a housing, e.g. to connect a housing of a storage device.
  • the bushing can be connected to the housing by welding, in particular
  • the connection is such that the He leak rate is less than T10 8 mbar l / s at a pressure difference of 1 bar.
  • the He leak rate is thus identical to that for the glass-enclosed conductor and a hermetically sealed housing of a storage device, in particular a battery, is made available. Due to the free space F that is formed between the raised or lowered region 1003, which provides the glazing length EL or H, and the connecting region 1502, this can be done
  • Storage device a very compact storage device, in particular a micro battery can be made available.
  • FIG. 17 shows an electrical device according to the invention, in particular a micro battery with an implementation according to the invention.
  • the electrical device or microbattery is designated 10000, the feedthrough 1001 is designed as in FIG. 16.
  • the same components of the bushing as in FIGS. 16 and 15 are identified in FIG. 17 with the same reference numbers.
  • the bushing 1001 or the battery cover with bushing is sealed in the area 1504 to a flange 10001 of the housing of the electrical device or the microbattery by welding, in particular laser welding.
  • a connector lug 1400 as in FIG. About the
  • Terminal lug 1400 which projects into the housing 10010, the battery formed in the housing 10010 is electrically connected.
  • the pressure-tight connection of the housing cover with bushing to the rest of the battery housing, which is designed in a cylindrical shape and directly connects to bushing 1001 can be achieved by welding.
  • the welding is preferably carried out between the feedthrough 1001 and the preferably cylindrical housing part, that holds the battery in the area of the tip 1504 of the bushing.
  • the height of the area welded to the tip 1504 is at most 5 mm, preferably at most 3 mm, in particular it is in the range from 1 mm to 5 mm and determines the overall height of the microbattery.
  • Pressure-tight means that the He leak rate is less than 10 8 mbar l / sec at 1 bar pressure difference.
  • the flexible flange provides sufficient elasticity even after the bushing is welded in the housing or with the rest of the housing part.
  • Micro battery maximum 5 mm preferably at most 3 mm, in particular it is in the range 1 mm - 5 mm.
  • the dimensions in the area of the bushing with a flexible flange according to FIGS. 15, 16 and 17 are as follows.
  • the diameter of the conductor 1010 is 1 mm to 2 mm, preferably 1.5 mm.
  • the diameter of the opening is in the range 1 mm to 4 mm, preferably 2.5 mm to 3.0 mm.
  • the area covered by the glass material for insulation is 0.2 mm.
  • the width of the entire bushing which is introduced into the housing is between 4.0 mm and 6.0 mm, preferably 4.5 mm.
  • FIGS. 11 to 15 the embodiment according to FIGS.
  • 16 and 17 is also characterized in that a surface of a partial surface 1052 of the housing part is covered by an inorganic material, in particular a glass material or a glass ceramic material, in order to provide electrical insulation for a 1400, for example Provide contact flag opposite the housing when the bushing is inserted.
  • an inorganic material in particular a glass material or a glass ceramic material
  • the implementation according to the invention is used in particular for housings of electrical storage devices, in particular batteries or capacitors.
  • electrical storage devices in particular batteries or capacitors.
  • Storage device can be made available with a
  • a bushing or electrical device in particular a storage device, is provided, which is characterized by a higher one
  • the implementation according to the invention has the advantage that it can be produced efficiently, an increased one
  • the implementation can be designed such that the cap has a safety function, in particular with regard to the battery or
  • a bushing for a housing component or a housing component which comprises a flange and is characterized in that the bushing or the housing component can be tightly connected to the housing, for example a storage device, and and absorbs pressure loads.
  • the invention encompasses aspects that are set forth in subsequent sentences that are part of the description, but not claims.
  • a housing part (1) of a housing in particular a storage device, preferably a battery or a capacitor, made of a metal, in particular iron, iron alloys, iron-nickel alloys, iron-nickel-cobalt alloys, KOVAR, steel, stainless steel, stainless steel, aluminum, one
  • the conductive material is a cap-shaped element (3), in particular with a thickness or wall thickness in the range 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the cap-shaped element (3) comprises side walls (10), preferably thin side walls, and / or a cap cavity.
  • the cap-shaped element (3) is a drawn part.
  • the implementation further comprises at least one conductor, in particular in the form of a tongue, which is connected to the cap-shaped element (3) electrically and / or mechanically, preferably in the cap-shaped element (3), preferably in the cap cavity.
  • Sensor devices in particular temperature and / or pressure sensors are arranged.
  • the cap-shaped element (3) has at least one area with a locally reduced thickness, in particular a base embossing (50), in particular with a thickness in the range from 10 pm to 50 mm
  • the side wall of the cap-shaped element (3) is conical.
  • the cap-shaped element (3) preferably round, is designed with a diameter, in particular a diameter in the range from 1.5 mm to 5.0 mm, preferably from 2.0 mm to 4.0 mm.
  • the housing (1) has a first coefficient of thermal expansion ai
  • the glass and / or glass ceramic material (2) has a second coefficient of thermal expansion 02
  • the cap-shaped element (3) has one has third thermal expansion coefficient 03 and the thermal expansion coefficients ai , 02 and 03 are essentially the same and are preferably in the range 3 to 7 * 10 6 1 / K, preferably 4.5 to 5.5 * 10 6 1 / K.
  • Housing in particular housing for an electrical storage device, in particular a battery or capacitor with a bushing according to one of sentences 1 to 9.
  • Storage device in particular battery or capacitor, with a housing or housing part according to sentence 10.
  • Bushing in particular through a housing part (1001) one
  • Housing in particular a storage device, preferably a battery or a capacitor made of metal, in particular iron, iron alloy, iron-nickel alloy, iron-nickel-cobalt alloy,
  • KOVAR steel, stainless steel, stainless steel, aluminum, one
  • the raised edge (100, 300, 1003) provides a glazing length (EL).
  • the housing part has a thickness and the thickness is in the range 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the glazing length EL is 0.3 mm to 1 mm.
  • the conductor is a solid conductor, in particular a solid pin, preferably a pin.
  • the conductor made of a metal, in particular iron, an iron alloy, an iron-nickel alloy, an iron-nickel-cobalt alloy, KOVAR, titanium, a titanium alloy, steel, stainless steel, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, AISIC, magnesium , one
  • the housing component (2, 1002) has a first coefficient of expansion oc housing, the conductor (5, 1005) in particular metal pin, preferably contact pin, a second coefficient of expansion as t and the glass or
  • Glass ceramic material (20) has a third coefficient of expansion ci Gias and the difference between the first, second and third
  • Expansion coefficient is at most 2 ppm / K, preferably at most 1 ppm / K.
  • the first, second and third expansion coefficient (asm , acias, acecher) is in the range 9 ppm / K to 11 ppm / K.
  • the housing component with the raised edge comprises a flange, in particular a flexible flange, or connects to a flexible flange (1110).
  • the flexible flange (1110) comprises a connection area (1180) for connecting the flange to a housing part, in particular a battery housing part.
  • Housing in particular housing for an electrical storage device, in particular a battery or capacitor, with a feedthrough according to one of sentences 12 to 22.
  • Storage device in particular battery or capacitor, with a housing or housing part according to sentence 23.
  • Storage device in particular electrical storage device according to sentence 24 , characterized in that
  • the electrical storage device has an overall height of at most 5 mm, in particular at most 4 mm, preferably at most 3 mm, in particular in the range 1 mm to 5 mm, preferably 1 mm to 3 mm.
  • the electrical storage device comprises a contact device (1400), in particular a contact tab.
  • Electrical storage device according to one of the sentences 24 to 26, characterized in that
  • the electrical storage device has a housing which is connected to a flange (1110), in particular a flexible flange, with the bushing according to one of claims 21 to 22.
  • Battery housing is connected by welding, in particular laser welding or soldering. Electrical storage device according to sentence 28,
  • the flange (1110) is connected to the battery housing in such a way that the connection is largely gas-tight and, preferably, a fle leakage rate of less than 10 8 mbar l / sec at a pressure difference of 1 bar is provided.
  • a housing component (1002) preferably an annular housing component with a through opening (1005) electrical storage device, preferably a battery or a capacitor, with at least one conductor (1010), in particular a metal pin, preferably a contact pin, particularly preferably a cap-shaped element, which is formed by means of an inorganic material, in particular glass or glass ceramic material (1020)
  • the offset (V) is at most 1 mm, preferably at most 0.7 mm, preferably in the range 0.1 mm to 1 mm.
  • the housing component (1002) has a first expansion coefficient o housing , the conductor (1005), in particular metal pin, preferably contact pin, a second expansion coefficient as t and the glass or
  • Glass ceramic material (1020) has a third coefficient of expansion ci Gias and the difference between the first, second and third
  • Expansion coefficient is at most 2 ppm / K, preferably at most 1 ppm / K. Execution according to one of the sentences 30 to 32,
  • the first, second and third expansion coefficient (asm , acias, acecher) is in the range 9 ppm / K to 11 ppm / K.
  • the partial area of the housing component (1052) which is covered by the inorganic material, in particular the glass or glass ceramic material (1020), has a wall thickness, the wall thickness being less than 1 mm, preferably less than 0.7 mm, in particular less than 0 .5 mm, very preferably less than 0.3 mm, in particular less than 0.2 mm, particularly preferably less than 0.1 mm, preferably in the range 0.02 mm-1 mm, in particular in the range 0.02 mm-0 , 1 mm.
  • the housing component (1002) and / or the metal pin (1005) is made of one of the following materials:
  • the housing component (1002) in the area of the through opening comprises a raised or lowered area (1003) such that a wall (1004) is formed in the area of the through opening.
  • the housing component has a first level (1060) outside the raised or lowered area (1003) and the raised or lowered area lies in a second level (1070) and the first level is angled to the second level, in particular is angled vertically.
  • the glass or glass ceramic material covers an end face (1052) of the raised or lowered area.
  • the wall (1004) of the raised or lowered housing component has recesses (1200, 1202, 1204), in particular impressions,
  • Corrugations or openings includes.
  • the opening has a diameter and the diameter of the raised or lowered region decreases or increases in the course of the raised or lowered region.
  • the inorganic material especially the glass or
  • Glass ceramic material has pores (1101) in its volume region, in particular bubble-shaped pores (1101).
  • the proportion of the pores (1101) in the volume of the inorganic, in particular glass or glass ceramic, material is in the range from 10% by volume to 45% by volume, preferably from 18% by volume to 42% by volume.
  • the glass or glass ceramic material (1020) forms a glass-metal composite with the end face (1052) of the raised or lowered region of the housing region, which is pore-free at least in the outer peripheral region of the raised or lowered region.
  • the conductor (1005) in particular a metal pin, preferably a contact pin, in particular the cap-shaped element, comprises an undercut.
  • the raised or lowered region (1003) has a course such that a constriction is formed.
  • the superscript or subscript area has a glazing length L for
  • the superscript or subscript area comprises a flexible flange or connects to a flexible flange.
  • the flexible flange is a connection area for connecting the
  • Flange comprises a housing part, in particular a battery housing part.
  • Electrical storage device in particular battery or capacitor, in particular microbattery, comprising at least one bushing according to one of sentences 30 to 49.
  • Electrical storage device according to sentence 50
  • the electrical storage device has an overall height of at most 5 mm, in particular at most 4 mm, preferably at most 3 mm, in particular in the range 1 mm to 5 mm, preferably 1 mm to 3 mm.
  • Electrical storage device according to one of the sentences 50 to 51 characterized in that
  • the electrical storage device comprises a contact device (1400), in particular a contact tab.
  • Electrical storage device according to one of the sentences 50 to 52, characterized in that
  • the contact device (1400), in particular contact lug, is electrically connected to the conductor, in particular metal pin (1010) and is electrically separated from the housing by the inorganic material, in particular the glass or glass ceramic material, which covers a partial surface of the housing component.
  • Electrical storage device according to sentence 53,
  • Contact device in particular contact tab (1400) and the partial area of the housing component is in the range 0.1 mm to 1.0 mm, in particular 0.1 mm to 0.7 mm.
  • Electrical storage device according to one of the sentences 50 to 54, characterized in that
  • the electrical storage device has a housing which is connected to a flange, in particular to a flexible flange of the bushing according to one of claims 30 to 49. Electrical storage device according to sentence 55,
  • the flange in particular the flexible flange, is connected to the battery housing by welding, in particular laser welding or soldering.
  • Electrical storage device according to sentence 56,
  • the flange is connected to the battery housing such that the
  • Connection is largely gas-tight and preferably has a He leak rate of less than 10 8 mbar l / sec at a pressure difference of 1 bar.
  • Electrical storage device according to one of the sentences 50 to 57, characterized in that
  • the material of the storage device, at least for the housing area, which is connected to the inorganic material, in particular the glass or glass ceramic material is a metal, in particular iron, an iron alloy, an iron-nickel alloy, an iron-nickel-cobalt Alloy, Kovar, steel, stainless steel, stainless steel, ferritic stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, AlSiC, magnesium, a magnesium alloy, titanium or a titanium alloy.

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Abstract

Die Erfindung umfasst eine elektrische Einrichtung, insbesondere elektrische Speichereinrichtung oder Sensorgehäuse, bevorzugt Batterie, insbesondere Mikrobatterie oder Kondensator, mit einer Durchführung durch ein Gehäuseteil mit der Materialstärke T des Gehäuses der Einrichtung, aus einem Metall, insbesondere Eisen, Eisen-Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen, Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen, KOVAR, Stahl, Edelstahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen, AlSiC, Magnesium, Magnesiumlegierungen, Titan oder Titanlegierungen, wobei das Gehäuseteil wenigstens eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung ein Kontaktelement insbesondere Leiter aus einem leitenden Material in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial aufnimmt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil im Bereich der Öffnung einen Kragen aufweist und so eine innere Wandung der Durchgangsöffnung mit der Höhe H, EL bildet, die größer als die Materialstärke T ist, wobei bevorzugt die Einglasungslänge EL des Glas- oder Glaskeramikmaterials der Höhe H entspricht.

Description

ELEKTRISCHE DURCHFÜRUNG GLASS-METALL ELEKTRODEN
Die Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung, insbesondere eine elektrische Speichereinrichtung, bevorzugt eine Batterie, insbesondere Mikrobatterie und/oder einen Kondensator mit einer Durchführung durch ein Gehäuseteil aus Metall, insbesondere Eisen, Eisen-Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen, Eisen-Nickel- Cobalt-Legierungen, Stahl, rostfreier Stahl oder Edelstahl, wobei das eine
Gehäuseteil wenigstens eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung eine
Kontaktelement aus einem leitenden Material in einen Glas- oder
Glaskeramikmaterial aufnimmt.
Neben der elektrischen Einrichtung wird auch eine Durchführung insbesondere durch ein Gehäuseteil eines Gehäuses, insbesondere einer Speichereinrichtung beschrieben sowie ein Gehäuse und/oder Gehäuseteil für eine
Speichereinrichtung.
Als Batterien im Sinne der Erfindung, werden sowohl eine Einwegbatterie, die nach ihrer Entladung entsorgt und/oder recycelt werden kann wie auch
Akkumulatoren verstanden. Akkumulatoren, bevorzugt Lithium-Ionen-Batterien, sind für verschiedene Anwendungen vorgesehen wie beispielsweise tragbare elektronische Geräte, Mobiltelefone, Motorwerkzeuge sowie insbesondere
Elektrofahrzeuge. Die Batterien können traditionelle Energiequellen wie
beispielsweise Blei-Säure-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien oder Nickel- Metallhydrid-Batterien ersetzen. Auch der Einsatz der Batterie in Sensoren ist möglich oder im Internet der Dinge.
Unter Speichereinrichtungen im Sinne der Erfindung werden auch Kondensatoren, insbesondere auch Superkondensatoren, verstanden.
Superkondensatoren, auch Supercaps genannt, sind, wie allgemein bekannt ist, elektrochemische Energiespeicher mit besonders hoher Leistungsdichte. Superkondensatoren besitzen im Unterschied zu Keramik-, Folien- und
Elektrolytkondensatoren kein Dielektrikum im herkömmlichen Sinne. In ihnen sind insbesondere die Speicherprinzipien der statischen Speicherung elektrischer Energie durch Ladungstrennung in einer Doppelschichtkapazität sowie die elektrochemische Speicherung elektrischer Energie durch Ladungstausch mit Hilfe von Redoxreaktionen in einer Pseudokapazität verwirklicht.
Superkondensatoren umfassen insbesondere Hybridkondensatoren, dabei insbesondere Lithium-Ionen-Kondensatoren. Deren Elektrolyt umfasst
üblicherweise ein Lösungsmittel, in dem leitfähige Salze gelöst sind, üblicherweise Lithiumsalze. Superkondensatoren werden vorzugsweise in Anwendungen eingesetzt, in denen eine hohe Zahl von Lade-/Enladezyklen benötigt wird.
Superkondensatoren sind insbesondere vorteilhaft im Automobilbereich
einsetzbar, insbesondere im Bereich der Rekuperation von Bremsenergie. Andere Anwendungen sind natürlich ebenso möglich und von der Erfindung umfasst.
Lithium-Ionen-Batterien als Speichereinrichtung sind seit vielen Jahren bekannt. Diesbezüglich wird beispielsweise auf„Handbook of Batteries“, David Linden, Herausgeber, 2. Auflage, McCrawhill, 1995, Kapitel 36 und 39 verwiesen.
Verschiedene Aspekte von Lithium-Ionen-Batterien sind in einer Vielzahl von Patenten beschrieben.
Beispielsweise seien genannt:
US 961 ,672 A1 , US 5,952,126 A1 , US 5,900,183 A1 , US 5,874,185 A1 ,
US 5,849,434 A1 , US 5,853,914 A1 , sowie US 5,773,959 A1.
Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere für Anwendungen in einer
Automobilumgebung, weisen in der Regel eine Vielzahl von einzelnen
Batteriezellen auf, die miteinander in Serie geschaltet werden. Die miteinander in Reihe bzw. in Serie geschalteten Batteriezellen werden zu sogenannten
Batteriepacks zusammengefasst, mehrere Batteriepacks dann zu einem Batteriemodul, das auch als Lithium-Ionen-Batterie bezeichnet wird. Jede einzelne Batteriezelle besitzt Elektroden, die aus einem Gehäuse der Batteriezelle herausgeführt werden. Gleiches gilt für Gehäuse von Superkondensatoren.
Insbesondere für die Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien in der
Automobilumgebung muss eine Vielzahl von Problemen wie
Korrosionsbeständigkeit, Beständigkeit bei Unfall oder Schwingungsfestigkeit gelöst werden. Ein weiteres Problem ist die Dichtheit, insbesondere die hermetische Dichtheit, über einen langen Zeitraum.
Die Dichtheit beeinträchtigen können z. B. Undichtigkeiten im Bereich der
Elektrode der Batteriezelle bzw. der Elektrodendurchführung in der Batteriezelle und/oder des Gehäuses von Kondensatoren und/oder Superkondensatoren. Derartige Undichtigkeiten könnten beispielsweise hervorgerufen werden durch Temperaturwechselbelastungen und mechanische Wechselbelastungen wie beispielsweise Vibrationen im Fahrzeug oder die Alterung des Kunststoffes.
Ein Kurzschluss oder Temperaturänderung der Batterie bzw. Batteriezelle kann zu einer verminderten Lebensdauer der Batterie bzw. Batteriezelle führen. Ebenso wichtig ist die Dichtheit im Unfall- und/oder Not-Situationen.
Um eine bessere Beständigkeit bei Unfall sicherzustellen, schlägt die DE 101 05 877 A1 beispielsweise ein Gehäuse für eine Lithium-Ionen-Batterie vor, wobei das Gehäuse einen Metallmantel umfasst, der auf beiden Seiten offen ist und verschlossen wird.
Der Stromanschluss bzw. die Elektrode sind durch einen Kunststoff isoliert.
Nachteilig an den Kunststoffisolierungen sind die limitierte
Temperaturbeständigkeit, die begrenzte mechanische Beständigkeit, die Alterung und die unsichere Dichtheit über die Lebensdauer. Die Stromdurchführungen sind bei den Lithium-Ionen-Batterien und Kondensatoren gemäß dem Stand der Technik somit nicht hermetisch dicht in beispielsweise das Deckelteil der Lithium-Ionen-Batterie eingebaut. So wird im Stand der Technik in der Regel bei einem Druckunterschied von 1 bar eine
Helium-Leckrate von maximal 1 10 6 mbar I s 1, abhängig von den Prüfvorgaben, erreicht. Des Weiteren sind die Elektroden verquetscht und lasergeschweißte Verbindungsbauteile mit zusätzlichen Isolatoren sind im Raum der Batterie angeordnet.
Aus der DE 27 33 948 A1 ist eine Alkalibatterie bekanntgeworden, bei der ein Isolator wie z. B. Glas oder Keramik unmittelbar durch eine Schmelzverbindung mit einem Metallteil verbunden ist.
Eines der Metallteile ist elektrisch mit einer Anode der Alkalibatterie und das andere elektrisch mit einer Kathode der Alkalibatterie verbunden. Bei den in der DE 27 33 948 A1 verwandten Metallen handelt es sich um Eisen oder Stahl.
Leichtmetalle wie Aluminium sind in der DE 27 33 948 A1 nicht beschrieben. Auch die Verschmelztemperatur des Glas- oder Keramikmaterials ist in der DE 27 33 948 A1 nicht angegeben. Bei der in der DE 27 33 948 A1 beschriebenen
Alkalibatterie handelt es sich um eine Batterie mit einem alkalischen Elektrolyten, der gemäß der DE 27 33 948 A1 Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid enthält. Eine Erwähnung von Li-Ionen-Batterie findet sich in der DE 27 33 948 A1 nicht.
Aus der DE 698 04 378 T2 bzw. der EP 0 885 874 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von asymmetrischen organischen Karbonsäureestern und zur
Herstellung von wasserfreien organischen Elektrolyten für Alkali-Ionen-Batterien bekanntgeworden. Auch Elektrolyte für wieder aufladbare Lithium-Ionenzellen sind in der DE 698 04 378 T2 bzw. EP 0 885 874 B1 beschrieben.
Materialien für den Zellsockel, der die Durchkontaktierung aufnimmt, sind nicht beschrieben, lediglich Materialien für den Anschlussstift, der aus Titan, Aluminium, einer Nickellegierung oder rostfreiem Stahl bestehen kann. Die DE 699 23 805 T2 bzw. EP 0 954 045 B1 beschreibt eine RF-Durchführung mit verbesserter elektrischer Wirksamkeit. Bei den aus der EP 0 954 045 B1 bekannten Durchführungen handelt es sich nicht um eine Glas-Metall- Durchführung. In der EP 0 954 045 B1 werden Glas-Metall-Durchführungen, die unmittelbar innerhalb beispielsweise der Metallwand einer Verpackung
ausgebildet werden, als nachteilig beschrieben, da derartige RF-Durchführungen auf Grund der Versprödung des Glases nicht dauerhaft sind.
Die DE 690 230 71 T2 bzw. EP 0 412 655 B1 beschreibt eine Glas-Metall- Durchführung für Batterien oder andere elektrochemische Zellen, wobei als Gläser mit einem Si02-Gehalt von ungefähr 45 Gew.-% verwandt werden und als Metalle, insbesondere Legierungen verwandt werden, die Molybdän und/oder Chrom und/oder Nickel umfassen. Die Verwendung von Leichtmetallen ist in der
DE 690 23 071 T2 ebenso wenig beschrieben wie Verschmelztemperaturen bzw. Verschmelzungstemperaturen für die verwandten Gläser. Auch die Materialien für die stiftförmigen Leiter sind gemäß DE 690230 71 T2 bzw. EP 0 412 655 B1 Legierungen, die Molybdän, Niob oder Tantal umfassen.
Aus der US 7,687,200 A1 ist eine Glas-Metall-Durchführung für Lithium-Ionen- Batterien bekannt geworden. Gemäß der US 7,687,200 A1 war das Gehäuse aus Edelstahl und der stiftförmige Leiter aus Platin/Iridium. Als Glasmaterialien sind in der US 7,687,200 A1 die Gläser TA23 und CABAL-12 angegeben. Gemäß der US 5,015,530 A1 handelt es sich dabei um Ca0-Mg0-Al203-B203-Systeme mit Verschmelztemperaturen von 1025° C bzw. 800° C. Des Weiteren sind aus der US 5,015,530 A1 Glaszusammensetzungen für Glas-Metall-Durchführungen für Lithium-Batterien bekannt geworden, die CaO, Al203, B203, SrO und BaO umfassen, deren Verschmelztemperaturen im Bereich 650° C - 750° C liegen und damit zu hoch sind für eine Verwendung zusammen mit Leichtmetallen.
Aus der US 4,841 ,101 A1 ist eine Durchführung bekanntgeworden, bei der ein im wesentlicher stiftförmiger Leiter mit einem Glasmaterial in einen Metallring eingeglast wird. Der Metallring wird dann wiederum in eine Öffnung beziehungsweise Bohrung eines Gehäuses eingesetzt und durch Löten
beispielsweise nach Einspringen eines Lötringes, mit der Innenwand
beziehungsweise Bohrung verbunden, insbesondere stoffschlüssig. Der Metallring besteht aus einem Metall, das im Wesentlichen denselben beziehungsweise einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizient aufweist wie das Glasmaterial, um den hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Aluminiums des
Batteriegehäuses zu kompensieren. Bei der in der US 4, 841 ,101 A1
beschriebenen Ausführungsform ist die Länge des Metallringes stets kürzer als die Bohrung beziehungsweise Öffnung im Gehäuse.
Aus der WO 2012/167921 A1 , der WO 2012/110242 A1 , der WO 2012/110246 A1 , der WO 2012/110244 A1 sind Durchführungen, die durch ein Gehäuseteil eines Gehäuses für eine Speichereinrichtung hindurchgeführt werden bekannt geworden. In den Durchführungen wird ein Querschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial durch die Öffnung hindurchgeführt.
In der DE 27 33 948 A1 ist eine Durchführung durch ein Gehäuseteil einer
Batterie gezeigt, wobei das Gehäuseteil wenigstens eine Öffnung aufweist wobei die Öffnung ein leitendes Material sowie ein Glas- oder Glaskeramikmaterial umfasst und das leitende Material als kappenförmiges Element ausgebildet ist. Allerdings ist in der DE 27 33 948 A1 keine Angabe gemacht aus welchem konkreten Material der Leiter besteht. Ebenso wenig ist die Dicke oder
Wandstärke des kappenförmigen Elementes in der DE 27 33 948 A1 angegeben.
Aus der US 6,190,798 A1 ist eine Batterie mit einer Durchführung, die eine
Öffnung aufweist bekannt geworden, wobei als Leiter in die Öffnung in einem isolierenden Material das Glas oder ein Harz? Sein kann, ein kappenförmiges Element eingesetzt wird. Auch in der US 6,190,798 B1 ist keine Angabe zur Dicke der Wandstärke des kappenförmigen Elements gemacht. Die US 2015/0364 735 A1 zeigt eine Batterie mit einem kappenförmigen Deckel, der Bereiche mit reduzierter Dicke als Sicherheitsauslass bei Drucküberlastung aufweist.
Aus der WO 2014/176 533 A1 ist eine konisch ausgebildete Überdrucksicherung bekannt geworden. Eine Anwendung bei Batterien ist in der WO 2014/176 533 AI nicht beschrieben.
Die DE 10 2007 063 188 A1 zeigt eine Batterie mit wenigstens einer von einem Gehäuse umschlossenen Einzelzelle und einer gehäuseartigen
Überdrucksicherung in Form einer oder mehrerer Sollbruchstellen oder ein oder mehrerer Berstscheiben.
Die US 6,433,276 A1 zeigt eine Durchführung, bei der metallisches Gehäuseteil, Leiter und Glasmaterial im wesentlichen den gleichen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Nachteilig an allen elektrischen Einrichtungen, insbesondere
Speichereinrichtungen im Stand der Technik war, dass die bekannten elektrischen Einrichtungen, insbesondere Speichereinrichtungen sehr groß waren und keine kompakten Gehäuse umfassten. Dies hat dann zu Speichereinrichtungen mit großen Abmessungen, insbesondere großen Höhen, geführt. Ein weiteres
Problem bei elektrischen Einrichtungen mit herkömmlichen Durchführungen war der Einsatz von Kunststoff zur elektrischen Isolierung. So ist bspw. Nylon, Polyäthylen, Polypropylen als Isolatormaterial in der DE 27 33 948 A1
beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine elektrische Einrichtung, insbesondere Speichereinrichtung anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll eine kompakte Speichereinrichtung angegeben werden.
Bevorzugt soll eine geringe Gehäusedicke ermöglicht werden, was neben der Kompaktheit auch zu Materialeinsparungen führt. Des Weiteren soll eine sichere elektrische Isolation des in die Durchgangsöffnung des Gehäuses eingebrachten Leiters, insbesondere Metallstifte, zur Verfügung gestellt werden. Dabei ist es ein Ziel, eine Speichereinrichtung zur Verfügung zu stellen, die selbst so kompakt aufbaut, dass im Gehäuseinneren möglichst viel Volumen zur Verfügung gestellt wird, wodurch die Batterie und/oder der Kondensator eine möglichst hohe
Kapazität aufweisen kann. Daher ist die erfindungsgemäße Speichereinrichtung mit Durchführung insbesondere für Mikrobatterien geeignet . Die Erfindung betrifft somit insbesondere auch hermetisch dichte Mikrobatterien mit einer
Durchführung wie in der Anmeldung dargestellt..
Typische Anwendungen von Mikrobatterien sind beispielsweise aktive RFID und/oder medizinische Geräte wie z.B. Hörgeräte, Blutdrucksensoren und/oder drahtlose Kopfhörer. In diesem Zusammenhang wird der Begriff häufig verwendet und ist damit allgemein bekannt. Ebenso sind Mikrobatterien für das Internet of Things von Interesse.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Einrichtung, insbesondere Speichereinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die elektrische Einrichtung, insbesondere Speichereinrichtung umfasst eine Durchführung mit einer Öffnung in die ein Leiter, der auch als Kontaktelement bezeichnet wird, eingeglast ist.
Nachteilig an massiven Stiften als Leiter ist zum einen der hohe Materialeinsatz. Ein weiterer Nachteil der als Massivteil ausgebildeten Stifte ist deren starre Verbindung mit dem Glas sowie die Tatsache, dass sie im Falle des Gehäuses in einer Speichereinrichtung verwendet werden, relativ viel Bauraum beanspruchen, wodurch Bauraum, beispielsweise im Gehäuse der Speichereinrichtung, vorliegend im Batteriegehäuse, verloren geht. Insbesondere drückt der als
Vollmaterial ausgebildete Stift im Falle von Querbelastungen auf das Glas die z.B. bei mechanischer und/oder Druckbelastung der Speichereinrichtung auftreten können, was dazu führen kann, dass das Glas bricht bzw. Risse entstehen.
Nachteilig war des Weiteren bei Speichereinrichtungen im Stand der Technik, dass eine dichte Verbindung der Durchführung mit dem Gehäuse z.B. der
Speichereinrichtung bzw. Batterie nur schwer möglich war.
Die erfindungsgemäße elektrische Einrichtung, insbesondere elektrische
Speichereinrichtung oder Sensorgehäuse, bevorzugt Batterie, insbesondere Mikrobatterie oder Kondensator mit einer Durchführung durch ein Gehäuseteil mit der Materialstärke T des Gehäuses der Einrichtung aus einem Metall,
insbesondere Eisen, Eisen-Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen, Eisen-Nickel- Kobalt-Legierungen, KOVAR, Stahl, Edelstahl, Aluminium, eine
Aluminiumlegierung, AlSiC, Magnesium, eine Magnesiumlegierung oder Titan oder eine Titanlegierung, wobei das Gehäuseteil wenigstens eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung ein Kontaktelement aus einem leitenden Material in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial aufnimmt, zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuseteil im Bereich der Öffnung einen Kragen aufweist und so eine innere Wandung der Durchgangsöffnung mit der Höhe H bildet, die größer als die Materialstärke T ist, wobei die Einglasungslänge des Glas- oder
Glaskeramikmaterials Höhe H entspricht. Bevorzugt wird der Kragen durch einen hochgezogenen Rand des dünnen Gehäuseteiles ausgebildet.
Um den Kragen möglichst einfach hochstellen zu können ist vorgesehen, dass der Kragen ein hochgewölbter, umgeformter Kragen ist.
Zu einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind Gehäuseteil und Kragen einteilig, müssen es aber nicht sein. Bevorzugt beträgt die Materialstärke T des Gehäuseteils 0,1 mm bis 0,3 mm.
Die Länge der inneren Wandung die die Einglasungslänge vorgibt die durch H bzw. EL bezeichnet wird, liegt im Bereich 0,3 mm bis 1 ,0 mm, insbesondere von 0,3 mm bis 0,5 mm und wird durch den hochgezogenen Rand ausgebildet.
Bevorzugt hat das Gehäuse der elektrischen Einrichtung einen ersten
thermischen Ausdehnungskoeffizienten ai, das Glas- und/oder
Glaskeramikmaterial einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten 02 und oder der Leiter einen dritten thermischen Ausdehnungskoeffizienten 03.
Insbesondere unterscheiden sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten 01 , 02 und/oder 03 im Wesentlichen um höchstens 2 * 10 6 1/K , bevorzugt um höchstens 1 * 10 6 1/K, insbesondere sind sie im Wesentlichen gleich. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten 0 1 , 0 2 , 0 3 liegen im Bereich 3 bis 7 * 106 1 /K, bevorzugt 4,5 bis 5,5 * 10 6 1 /K oder im Bereich von 9 * 10 6 1 /K bis 11 * 10 6 1/K.
Um einen Kurzschluss des Anschlusses mit dem metallischen Gehäuse der Speichereinrichtung, bspw. der Batterie oder des Kondensators zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass auf dem Glas- oder Glaskeramikmaterial ein
Isolationselement angeordnet ist, das insbesondere aus Kunststoff oder Glas oder Glaskeramik sein kann und insbesondere die Stirnfläche des Kragens überdeckt. Alternativ zu dem separaten Isolationselement kann auch ein über den Rand hinausragendes Glasmaterial, bspw. aus einem aufschäumenden Glas vorgesehen sein. Bevorzugt liegt die Ebene der Oberfläche des Kragens unterhalb der Ebene der Oberfläche des Kontaktelements, bevorzugt des elektrischen Leiters, der durch die Durchführung geführt wird. Insbesondere bevorzugt ist es, wenn die Oberfläche des Isolationselements in einer Ebene mit der Oberfläche des Kontaktelements, bzw. elektrischen Leiters, der in die Öffnung der Durchführung eingebracht ist, liegt. Gemäß der Erfindung wird auch eine Durchführung angegeben , die eine
Kontaktierung eines Leiters ermöglicht, die möglichst viel Bauraum im Innern des Gehäuses zur Verfügung stellt, die hermetisch dicht ausgeführt werden kann und die insbesondere bei mechanischer und/oder Druckbelastung insbesondere im Bereich zwischen Kontakt und Dichtungsmaterial eine verbesserte Kompatibilität zum sprödbrüchigen Dichtungsmaterial aufweist. Die Durchführung der
elektrischen Einrichtung, insbesondere Batterie findet Verwendung in einem Gehäuseteil, beispielsweise in einem Batterie- und/oder Kondensatordeckel für eine elektrische Einrichtung Die Vergrößerung des Bauraums kann insbesondere dazu beitragen, die Kapazität der Speichereinrichtung zu erhöhen.
Gemäß der Erfindung weist die Durchführung, insbesondere durch ein
Gehäuseteil eines Gehäuses, wobei das Gehäuseteil wenigstens eine Öffnung aufweist, ein leitendes Material sowie ein Glas- oder Glaskeramikmaterial als elektrisch isolierendes Dichtungsmaterial auf. Das leitende Material wird in das Glas- oder Glaskeramikmaterial eingesetzt und ist in einer Ausführungsform kein massives Bauteil, insbesondere kein massiver stiftförmiger Leiter, sondern lediglich ein kappenförmiges Element. Als Material für das kappenförmige Element kommt bevorzugt KOVAR, Titan, Titanlegierung, Stahl, rostfreier Stahl oder Edelstahl, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, AlSiC, Magnesium sowie eine Magnesiumlegierung zum Einsatz. Als Leiter wird in dieser Ausführungsform anstelle eines massiven Leiters ein kappenförmiges Element verwandt.
Die Ausgestaltung als kappenförmiges Element, das in das Glas- oder
Glaskeramikmaterial als Leiter eingesetzt wird, hat den Vorteil, dass auf Grund der vergleichsweise dünnen Seitenwände des kappenförmigen Elementes, die
Kombination dieses kappenförmigen Elements mit dem Glas- oder
Glaskeramikmaterial beständiger gegenüber mechanischen Querbelastungen ist, die insbesondere bei thermischen Beanspruchungen auftreten, aber auch bei Druckbelastungen im Innern des Gehäuses. So kann das kappenförmige Element aufgrund seiner Elastizität Querbelastungen ausgleichen, so dass ein Druck auf das Glas- oder das Glaskeramikmaterial und damit ein Versagen des
Dichtungsmaterials vermieden wird. Des Weiteren wird durch eine derartige Ausgestaltung eine wesentliche Materialeinsparung gegenüber einem massiven Stift erreicht. Durch die Ausgestaltung als kappenförmiges Element wird zusätzlicher Bauraum im Gehäuse, beispielsweise im Batteriegehäuse, geschaffen. Dies ermöglicht insbesondere größere Flächen des kappenförmigen Leiters und damit des Anschlussbereichs bei gleichzeitig vergrößertem
verfügbaren Bauraum. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird außerdem eine höhere thermische Beständigkeit gegenüber einer Ausgestaltung einer Durchführung mit einem massiven Stift erreicht. Des Weiteren wird der
Gehäusebauraum erhöht, da die Leiterkontaktierung in dem kappenförmigen Element erfolgt. Hierdurch ist es möglich, eine höhere Batterieenergiedichte bei erhöhtem Gesamtvolumen bei gleichen Außenabmessungen zu erreichen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Dicke und/oder Wandstärke des
kappenförmigen Elementes im Bereich 0,1 mm - 0,3 mm liegt.
Ein derart dünn ausgebildetes Kappenelement hat sehr viele Vorteile.
Haben kappenförmige Elemente mit Anschlussfläche und Seitenwänden die dünn ausgebildet sind eine Wandstärke außerhalb der Bodenprägung der Kappe im Bereich 1 ,1 mm - 0,3 mm aufweisen den Vorteil, dass Sie mechanische
Querbelastungen, insbesondere bei thermischer Beanspruchung aufnehmen können im Gegensatz zu massiven Stiften. Des Weiteren kann das dünne Blech im Gegensatz zu einem massiven elastisch federnd nachgeben und so
Beschädigungen z.B. des Glasmaterials vermieden werden.
Besonders bevorzugt weist das kappenförmige Element eine Anschlussfläche und Seitenwände, insbesondere dünne Seitenwände, sowie einen Kappenhohlraum auf.
Das kappenförmige Element gemäß der Erfindung kann insbesondere auch in Form eines gezogenen Bauteiles, d.h. eines Ziehteiles hergestellt werden.
Bevorzugt wird das Ziehteil durch Tiefziehen hergestellt. Beim Tiefziehen handelt es sich um ein Zug-Druck-Umformen und ein bedeutendste Blech-Umform- Verfahren, was insbesondere in der Massenfertigung eingesetzt wird. Das
Tiefziehen lässt sich mit Hilfe von Formwerkzeugen, Wirkmedien oder Wirkenergie erreichen. Das dadurch erzeugte kappenförmige Element ist insbesondere vorteilhaft einstückig.
Auf Grund der Massenfertigung ist die durch Tiefziehen hergestellte Kappe besonders kostengünstig, materialsparend und damit rationell herstellbar.
Um einen Leiter mit dem kappenförmigen Element elektrisch und/oder
mechanisch zu verbinden, kann vorgesehen sein, dass die Kappe eine Zunge umfasst, die insbesondere mit der dem Kappenhohlraum zugewandten
Anschlussfläche und/oder der Seitenwand verbunden ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, dass der Kappenhohlraum des kappenförmigen Elementes dazu dient, Sensoreinrichtungen, beispielsweise Temperatur- und/oder Druckfühler, aufzunehmen. Die Temperatur- und/oder Druckfühler können Teil von Sicherheitseinrichtungen sein.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das kappenförmige Element zumindest eine Bodenprägung, insbesondere zur Druckauslösung aufweist. Im Bereich der Bodenprägung ist die Materialstärke reduziert; die Wandstärke der Kappe ist im Bereich der Bodenprägung somit geringer als in den übrigen Bereichen. Im
Belastungsfall fungiert die Bodenprägung sozusagen als Sollbruchstelle. Die Bodenprägung kann auf der dem Kappenhohlraum zugewandten oder
abgewandten Seite des kappenförmigen Elements eingebracht sein. Auch
Kombinationen dieser Anordnung sind möglich und von der Erfindung umfasst. Mit Hilfe der Bodenprägung kann dementsprechend ein Sicherheitsventil und/oder Sicherheitsauslass ausgebildet werden. Der Begriff Sicherheitsventil umfasst im Sinne der Beschreibung auch den Begriff eines Sicherheitsauslass. Durch die Wahl der Restwandstärke im Bereich der Bodenprägung kann eingestellt werden, ab welcher Belastung, insbesondere ab welchem Druck das Sicherheitsventil auslöst. So erfolgt bei großer Restwandstärke eine Auslösung bei hohen Drücken, bei geringer Restwandstärke erfolgt die Auslösung auch schon bei sehr geringen Drücken. Die Wandstärke bzw. Dicke der Kappe im Bereich außerhalb der Bodenprägung liegt bei den verwandten dünnen Blechen vorteilhaft im Bereich 0,1 mm bis 0,3 mm. Aufgrund der reduzierten Dicke im Bereich der Bodenprägung öffnet sich der Deckel aufgrund von Druckbelastungen insbesondere im
Überlastungsfall sehr rasch, so dass das kappenförmige Element als
Sicherheitsventil wirkt. Die Dicke der Kappe im Bereich der Bodenprägung, d.h. die Restwandstärke oder Restmaterialstärke, liegt bevorzugt im Bereich miti, bevorzugt 10 pm bis 50 miti, abhängig davon, bei welchem Druck das
Sicherheitsventil auslösen soll. Die Bodenprägung ist dementsprechend bevorzugt ein Sicherheitsauslass bei Drucküberlastung.
Alternativ zur Ausgestaltung der Bodenprägung als Sicherheitsventil ist es auch möglich, die Seitenwände der Kappen entsprechend auszugestalten,
beispielsweise konisch auszubilden, damit diese im Versagensfall der Batterie und/oder des Kondensators zu einer Druckauslösung führen. Durch die Größe des Konus ist es möglich festzulegen, bei welchem Druck der Konus öffnet.
Generell gilt, dass dann, wenn der Konus in Öffnungsrichtung größer wird, der Öffnungsdruck geringer wird und umgekehrt.
Das Vorhandensein des Sicherheitsventils hat den Vorteil, dass im Fall der Auslösung der Druck an einer definierten Stelle entweichen kann. Andernfalls kann das Gehäuse großflächig aufreißen und/oder explodieren und so in der Nähe befindliche Personen oder Gegenstände durch Schrapnellwirkung gefährden.
Ebenso möglich ist es, dass durch das Umformen, insbesondere das Tiefziehen des kappenförmigen Elements der Übergangsbereich zwischen Anschlussfläche und Seitenwand eine Schwächung erfährt, so dass im Fall der Überbelastung ein Riss in diesem Übergangsbereich auftritt und so ebenfalls ein kontrollierter Druckaustritt mit reduziertem Gefährdungspotential ermöglicht wird. Bevorzugt ist das kappenförmige Element ringförmig mit einem Durchmesser ausgebildet, wobei der Durchmesser bevorzugt im Bereich 1 ,5 mm bis 5 mm, insbesondere von 2,0 mm und 4,0 mm, liegt.
Bevorzugt handelt es sich bei der vorliegenden Durchführung um eine sogenannte angepasste Durchführung, das heißt, der thermische Ausdehnungskoeffizient des Gehäuses (ai) und des Glas- und/oder Glaskeramikmaterials (02) sowie die kappenförmigen Elementes (03) ist im Wesentlichen gleich. Bevorzugt liegt dieser bei Verwendung von KOVAR, Nickel-Eisen-Kobalt-Legierungen, wie
beispielsweise NiCo 2918 mit einem Anteil von 29 % Ni und 18 % Co, im Bereich 3 bis 7*10 6/K, bevorzugt bei 4,5 bis 5,5 * 10 6/K. Alternative Materialien sind Eisen, Eisen-Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen, Eisen-Nickel-Kobalt- Legierungen, Stahl, rostfreier Stahl oder Edelstahl sowie Titan, Titanlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen, AISIC, Magnesium, Magnesiumlegierungen.
Die Erfindung stellt des Weiteren eine Durchführung , insbesondere durch ein Gehäuseteil eines Gehäuses, insbesondere einer Speichereinrichtung, bevorzugt einer Batterie oder eines Kondensators aus einem Metall, insbesondere Eisen, Eisen-Legierung, Eisen-Nickel-Legierung, Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, KOVAR, Stahl, rostfreies Stahl, Edelstahl, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, AISIC, Magnesium, eine Magnesiumlegierung oder Titan oder eine Titanlegierung, wobei das Gehäuseteil wenigstens eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung ein weitendes Material bevorzugt einen Leiter in einem Glas- oder
Glaskeramikmaterial aufnimmt, zur Verfügung die sich dadurch auszeichnet, dass das Gehäuseteil nach oben gezogen ist, so dass eine Öffnung mit einem hochgezogenen Rand ausgebildet wird. Durch den hochgezogenen Rand wird ein Kragen ausgebildet.
Der hochgezogene Rand stellt dann eine Eingangslänge zur Verfügung. Die Einglasungslänge wird hier mit EL oder H bezeichnet. Der hochgezogene Rand kann exakt der Einglasungslänge entsprechen oder gegenüber der Einglasungslänge vermindert sein. Es ist auch möglich, dass der hochgezogene Rand länger als die Einglasungslänge ist. Beispielsweise beträgt die
Einglasungslänge bevorzugt 0,3 mm bis 1 ,0 mm, bevorzugt ungefähr 0,6 mm.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Ausdehnungskoeffizient von Leiter, Glas und Gehäuse in etwa gleich ist. Ganz bevorzugt ist es, wenn der
Ausdehnungskoeffizient von Leiter (ai_eiter), Glas (acias), Gehäuse (dcehäuse) im Bereich 9 ppm/K bis 1 1 ppm/K liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der hochgestellte Rand einen flexiblen Flansch oder schließt an einen flexiblen Flansch an.
Der flexible Flansch umfasst bevorzugt einen Verbindungsbereich, der dazu dient, die Durchführung mit dem in das Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglasten Leiter mit einem Gehäuse, z.B. einem Gehäuse einer Speichereinrichtung zu verbinden. Das Verbinden der Durchführung mit dem Gehäuse kann durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen aber auch Löten erfolgen. Die
Verbindung z.B. durch Schweißen ist derart, dass die He-Leckrate geringer als 1 10 8 mbar l/s ist. Damit ist die He-Leckrate identisch zu der für den eingeglasten Leiter und es wird ein hermetisch dichtes Gehäuse für eine Speichereinrichtung, insbesondere Batterie zur Verfügung gestellt.
Aufgrund des Freiraumes beim flexiblen Flansch, der zwischen dem
hochgestellten Rand, der die Einglasungslänge EL bzw. H zur Verfügung stellt und dem Verbindungsbereich ausgebildet wird, können auf das Glasmaterial wirkende Drücke zuverlässig ausgeglichen werden. Die Flexibilität des Flansches verhindert z.B. bei Temperaturschwankungen dann ein Brechen des Glases bzw. kompensiert Zugspannungen und Druckspannungen, die durch das
Laserschweißen bedingt sind. Neben der Durchführung wird auch ein Gehäuse mit einer derartigen Durchführung sowie eine elektrische Speichereinrichtung, insbesondere Batterie oder Kondensator mit einem derartigen Gehäuse zur Verfügung gestellt.
Das Gehäuse ist insbesondere ein Gehäuse für eine elektrische
Speichereinrichtung, die sowohl eine Batterie als auch ein Kondensator sein kann. Des Weiteren beansprucht die Erfindung auch eine Speichereinrichtung, insbesondere eine Batterie oder einen Kondensator, mit einem derartigen
Gehäuse mit Durchführung. Insbesondere kann als elektrische
Speichereinrichtung auch eine Mikrobatterie eingesetzt werden.
Besonders kompakte elektrische Speichereinrichtungen werden zur Verfügung gestellt, wenn die elektrische Speichereinrichtung eine Gesamtbauhöhe von höchsten 5 mm, insbesondere höchstens 4 mm, bevorzugt höchstens 3 mm, insbesondere im Bereich 1 mm bis 5 mm, bevorzugt 1 mm bis 3 mm, aufweist, wie im Fall von Mikrobatterien.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Material der Speichereinrichtung zumindest für den Gehäusebereich, der mit dem anorganischen Material, insbesondere mit dem Glas- oder Glaskeramikmaterial in Verbindung steht, ein Metall ist,
insbesondere Eisen, eine Eisenlegierung, eine Eisen-Nickel-Legierung, eine Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, Kovar, Stahl, rostfreier Stahl, Edelstahl, ferritischer Edelstahl, Aluminium, eine Aluminium-Legierung, AISIC, Magnesium, eine
Magnesium-Legierung, Titan oder eine Titan-Legierung ist. Neben dem
ferritischen Edelstahl ist für eine erfindungsgemäße Durchführung auch KOVAR ein mögliches Material.
Um negative Effekte von Temperatureinwirkungen wie Glasbruch zu vermeiden ist es vorteilhaft, wenn der hochgestellte Rand einen flexiblen Flansch zum
Anschluss der Durchführung an ein Gehäuse, z.B. ein Batteriegehäuse umfasst. Der Flansch selbst umfasst einen Bereich, einen sogenannten
Verbindungsbereich mit dem die Durchführung an das Gehäuseteil angeschlossen wird. Das Anschließen kann durch Verschweißen, insbesondere
Ultraschallschweißen oder Löten erfolgen.
Bevorzugt ist die Verbindung zwischen Flansch und Batteriegehäuse weitgehend dicht ausgebildet, d.h. die He-Leckrate ist geringer als T108 mbar l/s bei einem Druckuneterschied von 1 bar
Anstelle der separaten Isolationselemente kann bei einer Durchführung durch ein Gehäuseteil eines Gehäuses mit einer Durchgangsöffnung, die einen Leiter aufnimmt, vorgesehen sein, das ein anorganisches Material, insbesondere ein Glas- oder Glaskeramikmaterial, als elektrisch isolierendes Dichtungsmaterial eingesetzt wird und das anorganische Material, insbesondere das Glas- oder Glaskeramikmaterial, wenigstens eine Oberfläche einer Teilfläche des
Gehäusebauteiles überdeckt. Anstelle des Dichtungsmaterials, das elektrisch isolierend ist, kann auch ein separates Isolierelement die Oberfläche der Teilfläche des Gehäuseanteils überdecken.
Neben dem Metallstift kann als Leiter auch nur eine Kappe eingesetzt werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Ebene des Gehäusebereiches auf der dem Gehäuseinneren abgewandten Oberfläche außerhalb der
Durchgangsöffnung oberhalb oder unterhalb mit einer Versetzung zu einer Ebene, die von der dem Gehäuseinneren abgewandten Oberfläche des Leiters
ausgebildet wird, angeordnet ist. Die Versetzung beschreibt den Abstand der Oberfläche des Leiters, der in die Durchgangsöffnung eingeglast ist, von der Oberfläche des nach oben gezogenen Randes des Gehäusebauteils und damit die Dicke der notwendigen isolierenden Glasschicht, die auf den nach oben gezogenen Rand aufgebracht wird, entweder direkt oder in Form eines separaten Isolierelementes. Bevorzugt ist die Dicke dieser isolierenden Schicht identisch zur Höhe der Versetzung und liegt im Bereich 0,1 mm bis 1 ,0 mm, bevorzugt bei 0,1 mm bis 0,7 mm, insbesondere 0,1 mm bis 0,2 mm.
Als Material für den Leiter und/oder das Gehäuse kommt Metall, insbesondere Eisen, eine Eisenlegierung, eine Eisen-Nickel-Legierung, eine Eisen-Nickel- Kobald-Legierung, KOVAR, Titan, eine Titanlegierung, Stahl, rostfreier Stahl oder Edelstahl, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, AISIC, Magnesium sowie eine Magnesiumlegierung zum Einsatz. Insbesondere Edelstahl und hier ferritisches Edelstahl wird wegen der guten Haftung des Glas- oder Glaskeramikmaterials, bevorzugt. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Ausdehnungskoeffizient a des ferritischen Edelstahls im Bereich 9 bis 11 ppm/K liegt, was dem
Ausdehnungskoeffizienten des eingesetzten Glasmaterials entspricht.
Wenn als Leiter anstelle eines massiven Stifts oder Pins ein kappenförmiges Element eingesetzt wird, so hat dies den Vorteil, dass auf Grund der
vergleichsweise dünnen Seitenwände des kappenförmigen Elementes, die Kombination dieses kappenförmigen Elements mit dem Glas- oder
Glaskeramikmaterial beständiger gegenüber mechanischen Querbelastungen ist, die insbesondere bei thermischen Beanspruchungen auftreten, aber auch bei Druckbelastungen im Innern des Gehäuses. Das kappenförmige Element kann aufgrund seiner Elastizität Querbelastungen ausgleichen, so dass ein Druck auf das Glas- oder das Glaskeramikmaterial und damit ein Versagen des
Dichtungsmaterials vermieden wird. Des Weiteren wird durch eine derartige Ausgestaltung eine wesentliche Materialeinsparung gegenüber einem massiven Stift erreicht. Durch eine Ausgestaltung als kappenförmiges Element wird zusätzlicher Bauraum im Gehäuse, beispielsweise im Batteriegehäuse, geschaffen. Dies ermöglicht insbesondere größere Flächen des kappenförmigen Leiters und damit des Anschlussbereichs bei gleichzeitig vergrößertem
verfügbaren Bauraum. Durch die Verwendung eines kappenförmigen Elementes wird auch eine höhere thermische Beständigkeit gegenüber einer Ausgestaltung einer Durchführung mit einem massiven Stift erreicht. Des Weiteren wird der Gehäusebauraum erhöht, da die Leiterkontaktierung in dem kappenförmigen Element erfolgen kann. Hierdurch ist es möglich, eine höhere
Batterieenergiedichte bei erhöhtem Gesamtvolumen bei gleichen
Außenabmessungen zu erreichen.
Das kappenförmige Element kann insbesondere auch in Form eines gezogenen Bauteiles, d.h. eines Ziehteiles hergestellt werden. Bevorzugt wird das Ziehteil durch Tiefziehen hergestellt. Beim Tiefziehen handelt es sich um ein Zug-Druck- Umformen und ein bedeutendste Blech-Umform-Verfahren, was insbesondere in der Massenfertigung eingesetzt wird. Das Tiefziehen lässt sich mit Hilfe von Formwerkzeugen, Wirkmedien oder Wirkenergie erreichen. Das dadurch erzeugte kappenförmige Element ist insbesondere vorteilhaft einstückig.
Auf Grund der Massenfertigung ist die durch Tiefziehen hergestellte Kappe besonders kostengünstig, materialsparend und damit rationell herstellbar.
Ein besonders kompaktes Gehäuse für eine elektrische Speichereinrichtung wird zur Verfügung gestellt, wenn bei einer Durchführung die Teilfläche des
Gehäusebauteils, die von dem anorganischen Material, insbesondere dem Glas oder Glaskeramikmaterial überdeckt ist, eine Wandstärke aufweist, wobei die Wandstärke geringer als 1 mm, bevorzugt geringer als 0,7 mm, insbesondere geringer als 0,5 mm, ganz bevorzugt geringer als 0,3 mm, insbesondere geringer als 0,2 mm, insbesondere bevorzugt geringer als 0,1 mm, ist. Besonders bevorzugt ist die Wandstärke im Bereich 0,02 mm bis 1 mm, insbesondere im Bereich 0,02 mm bis 0,1 mm.
Um den Druck auf die Seitenwände der Durchführung bei den dünnen
Wandstärken zu minimieren, ist vorteilhaft vorgesehen, dass
das Gehäusebauteil einen ersten Ausdehnungskoeffizienten dcehäuse, der Leiter, insbesondere Metallstift, bevorzugt Kontaktpin, einen zweiten Ausdehnungskoeffizienten ast und das Glas- oder Glaskeramikmaterial einen dritten Ausdehnungskoeffizienten ciGias aufweist und der Unterschied von erstem, zweitem und dritten Ausdehnungskoeffizienten maximal 2 ppm/K, bevorzugt maximal 1 ppm/K ist. In einem solchen Fall liegt eine angepasste Durchführung vor.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der erste, zweite und dritte
Ausdehnungskoeffizient (asm, dcias, dcehäuse) im Bereich 9 ppm/K bis 11
ppm/K liegt.
Das Glas- oder Glaskeramikmaterial kann ebenso Füllstoffe beinhalten, welche insbesondere dazu dienen, thermische Ausdehnung des Glas- oder
Glaskeramikmaterials einzustellen, insbesondere um eine besonders gute angepasste Durchführung zu erhalten.
Um eine Wandung insbesondere für das anorganische Material, insbesondere das Glas- oder Glaskeramikmaterial, zur Verfügung zu stellen, ist das Gehäusebauteil im Bereich der Durchgangsöffnung bevorzugt hoch- oder tiefer gestellt. Auf diese Art und Weise wird eine Wandung im Bereich der Durchgangsöffnung zur Verfügung gestellt, in die der Leiter eingeglast werden kann.
Um eine derartige Einglasung zu ermöglichen ist vorgesehen, dass
das Gehäusebauteil außerhalb des hoch- oder tiefergestellten bzw. hoch- oder tiefer gezogenen Bereiches eine erste Ebene aufweist und der hoch- oder tiefergestellte Bereich in einer zweiten Ebene liegt und die erste Ebene zur zweiten Ebene abgewinkelt ist, insbesondere senkrecht abgewinkelt ist. Bei einer senkrechten Abwinkelung, d.h. der hoch- oder tiefergestellte Bereich steht senkrecht auf der ersten Ebene des Gehäusebauteils, ist eine besonders stabile Einglasung des Leiters möglich, da auf diese Weise die Kontaktfläche zwischen Isolator und Gehäusebauteil vergrößert wird. Durch die Hoch- oder Tieferstellung des Gehäusedeckels mit Hilfe von Biegen oder Umformen des dünnen Gehäusematerials wird die notwendige Länge für eine sichere Einglasung zur Verfügung gestellt. Die Einglasungslänge EL beträgt bevorzugt 0,3 mm bis 1 ,0 mm, bevorzugt ungefähr 0,6 mm. Der hochgezogene oder tiefergestellte Bereich stellt den Rand für den Kragen der Durchführung zur Verfügung.
Insbesondere ist die Ebene des Gehäusebereichs auf der dem Gehäuseinneren abgewandten Oberfläche außerhalb der Durchgangsöffnung oberhalb oder unterhalb mit einer Versetzung zur Ebene, der dem Gehäuseinneren
abgewandten Oberfläche des Kontaktpins ausgebildet ist, wobei die Versetzung insbesondere höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,7 mm, insbesondere im Bereich 0,1 mm bis 1 mm liegt. Eine derartige Versetzung garantiert zum einen eine sichere elektrische Isolierung des Leiters vom ebenfalls metallischen
Gehäuse, zum anderen eine sehr kompakte Bauweise. Ein Kurzschluss wird so sicher vermieden, insbesondere wenn eine Kontaktierung von außen erfolgt. Des Weiteren kann eine Speichereinrichtung mit einer derartigen Durchführung sehr flach ausgebildet werden trotz der notwendigen Einglasungslänge von
bespielweise ungefähr 0,6 mm.
Durch das Glas- oder Glaskeramikmaterial wird der Leiter hermetisch dicht in die Durchgangsöffnung eingebracht. Unter hermetisch dicht wird eine He-Leckrate von 1 *108 mbar l/s bei 1 bar Druckunterschied angesehen.
Um die Einglasungsöffnung, die durch den hochgestellten Bereich ausgebildet wird, zu isolieren, insbesondere elektrischzu isolieren, ist vorgesehen, dass das Glas- oder Glaskeramikmaterial eine Endfläche des hoch- oder tiefergestellten Bereichs überdeckt. Anstelle von überstehendem Glasmaterial der Einglasung kann auch ein separater Glasring, d.h. ein Isolationselement vorgesehen sein.
Um die Haftung des Glas- oder Glaskeramikmaterials zu verbessern und im Fall von quellendem Glas- oder Glaskeramikmaterial sicherzustellen, dass sich dieses ausdehnen kann, ist vorgesehen, dass das hoch- oder tiefergestellte
Gehäusebauteil Öffnungen und/oder Ausnehmungen umfasst. Während die Öffnungen auch dazu dienen, eine Ausdehnung des Glasmaterials zuzulassen, dienen die Ausnehmungen dazu, die Glashaftung zu verbessern. Die Ausnehmungen können auf unterschiedliche Art und Weise in das Blech eingebracht werden. So kann ein Muster in das Blech eingeprägt werden, bevor ein Biegen stattfindet mit dem der hoch- oder tiefergestellte Bereich zur Verfügung gestellt wird und in den der Leiter dann eingeglast wird. Durch das Einbringen von Ausnehmungen wird insbesondere die Fläche, die mit dem Glas in Kontakt steht, vergrößert, was die Glashaftung verbessert.
Um eine noch bessere Verzahnung des Glas- oder Glaskeramikmaterials im Bereich der Durchgangsöffnung zur Verfügung zu stellen, ist vorgesehen, dass die Wandung des hoch- oder tiefergestellten Bereiches Öffnungen und/oder Ausnehmungen mit einem Durchmesser aufweist und der Durchmesser im Verlauf des hoch- oder tiefergestellten Bereiches abnimmt oder zunimmt. Durch einen derartigen Verlauf der Durchmesser der Öffnungen wird eine Verzahnung und damit eine verbesserte Glashaftung erreicht.
Um die Teilfläche des Gehäuses erfindungsgemäß mit dem anorganischen Material, insbesondere dem Glas- oder Glaskeramikmaterial, zu überziehen, insbesondere im Bereich des hoch- oder tiefergestellten Bereiches, kann die Verwendung eines quellenden Glas- oder Glaskeramikmaterials vorgesehen sein. Das quellende Glas- oder Glaskeramikmaterial umfasst in seinem
Volumenbereich Poren, insbesondere blasenförmige Poren. In seinem
Oberflächenbereich kann das quellende Glasmaterial hingegen eine geschlossene Oberfläche ausbilden, insbesondere eine Glas- oder Glaskeramikhaut,
insbesondere an der Grenzfläche zur Luft. Das porenförmige Glasmaterial wird dadurch erhalten, dass dem Glas ein gewisser Anteil eines Gases zugegeben wird, das sich im Glas löst, aber beim Erhitzen des Glases ausgast, so dass Poren im Glas Zurückbleiben.
Als Glas- oder Glaskeramikmaterial wird bevorzugt ein Alumoboratglas mit den Hauptbestandteilen AI2O3, B2O3, BaO und S1O2 eingesetzt. Bevorzugt liegt der Ausdehnungskoeffizient eines derartigen Glasmaterials im Bereich 9,0 bis 9,5 ppm/K. bzw. 9,0 bis 9,5.106/K und damit im Bereich des
Ausdehnungskoeffizienten des Metalls das das Gehäuse ausbildet und/oder den Metallstift. Der genannte Ausdehnungskoeffizient ist vor allem bei Verwendung von Edelstahl, insbesondere ferritischem oder austenitischem Edelstahl oder Duplex-Edelstahl, vorteilhaft. In einem solchen Fall wird wegen eines ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten des Edelstahls wie der des Alumoboratglases eine angepasste Durchführung zur Verfügung gestellt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Anteil der Poren im Volumen des anorganischen, insbesondere Glas- oder Glaskeramikmaterials, im Bereich 10 Volumen-% bis 45 Volumen-%, bevorzugt 18 Volumen-% bis 42 Volumen-%, liegt. Der Porenanteil kann bei richtiger Wahl verhindern, dass das in die Öffnung eingebrachte Glasmaterial bei Belastung, insbesondere Druckbelastung, auf den eingeglasten Leiter bricht. Das Brechen des Glases bei Druckbelastung ist darauf zurückzuführen, dass das Glas sehr gut an der Wandung, die durch den hoch- oder tiefergestellten Bereich ausgebildet wird, haftet. Bei Druckbelastung bricht dann ein Teil des Glasmaterials aus der Öffnung aus.
Um eine gute Anhaftung und/oder Dichtigkeit zu erreichen bildet das Glas- oder Glaskeramikmaterial mit der Endfläche des hoch- oder tiefergestellten Bereichs des Gehäusebereichs einen Glas-Metall-Verbund, der zumindest im
Außenumfangsbereich des hoch- oder tiefergestellten Bereiches vorteilhaft porenfrei ist.
Vorteilhafter Weise liegt die Oberfläche des Glas- oder
Glaskeramikmaterials auf der dem Gehäuseinneren abgewandten Oberfläche in einer Ebene mit der Oberfläche des Leiters. Um den Leiter sicher in dem
Glasmaterial zu halten, umfasst der Leiter, insbesondere Metallstift, bevorzugt Kontaktpin, insbesondere auch das kappenförmige Element, einen Hinterschnitt. Eine noch sichere Fixierung des Leiters im Glasmaterial wird erreicht, wenn der hoch- oder tiefergestellte Bereich einen Verlauf aufweist, derart, dass eine Einschnürung ausgebildet wird. Der hoch- oder tiefergestellte Bereich
des Gehäuseteiles, insbesondere Batteriedeckels stellt die für eine Einglasung notwendige Einglasungslänge EL bzw. H zur Verfügung. Um einen Bruch des Glas- oder Glaskeramikmaterials nach der Einglasung bespielweise aufgrund von Temperatureinwirkungen zu vermeiden ist es vorteilhaft, wenn der hoch- oder tiefergestellte Bereich einen flexiblen Flansch zum Anschluss der Durchführung an ein Gehäuse, z.B. ein Batteriegehäuse umfasst. Der Flansch selbst umfasst einen Bereich, einen sogenannten Verbindungsbereich mit dem die Durchführung an das Gehäuseteil angeschlossen wird. Das Anschliessen kann durch
Verschweißen, insbesondere Ultraschallschweißen oder Löten erfolgen.
Bevorzugt ist die Verbindung zwischen Flansch und Batteriegehäuse weitgehend dicht ausgebildet, d.h. die He- Leckrate ist geringer als T108 mbar l/s bei 1 bar Druckunterschied.
Neben der Durchführung stellt die Erfindung auch eine elektrische
Speichereinrichtung, insbesondere Batterie- oder Kondensator, umfassend wenigstens eine erfindungsgemäße Durchführung zur Verfügung. Wie bereits beschrieben umfasst die Erfindung insbesondere auch eine Mikrobatterie.
Besonders kompakte elektrische Speichereinrichtungen werden zur Verfügung gestellt, wenn die elektrische Speichereinrichtung eine Gesamtbauhöhe von höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 4 mm, bevorzugt höchstens 3 mm, insbesondere im Bereich 1 mm bis 5 mm, bevorzugt 1 mm bis 3 mm, aufweist.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Material der Speichereinrichtung zumindest für den Gehäusebereich, der mit dem anorganischen Material, insbesondere mit dem Glas- oder Glaskeramikmaterial in Verbindung steht, ein Metall ist,
insbesondere Eisen, eine Eisenlegierung, eine Eisen-Nickel-Legierung, eine Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, Kovar, Stahl, rostfreier Stahl, Edelstahl, ferritischer Edelstahl, Aluminium, eine Aluminium-Legierung, AlSiC, Magnesium, eine
Magnesium-Legierung, Titan oder eine Titan-Legierung ist. Neben dem
ferritischen Edelstahl ist für eine erfindungsgemäße Durchführung auch KOVAR ein mögliches Material.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren und der Beschränkung hierauf eingehender beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 : einen Querschnitt durch ein Gehäuseteil, insbesondere einen
Batteriedeckel mit einer erfindungsgemäßen Durchführung mit einem
kappenförmigen Element als Leiter
Fig. 2: ein Detail der erfindungsgemäßen Durchführung gemäß Ausschnitt X.
Fig. 3: einen Teil des Batteriedeckels gemäß Ausschnitt Y.
Fig. 4: eine dreidimensionale Draufsicht auf eine erfindungsgemäße
Durchführung.
Fig. 5: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Durchführung mit zwei sich kreuzenden Einprägungen.
Fig. 6: einen Querschnitt durch ein Gehäuseteil, insbesondere einen
Batteriedeckel mit einer erfindungsgemäßen Durchführung und einen die
Stirnfläche des Kragens überdeckenden Isolationselementes.
Fig. 7: ein Detail der erfindungsgemäßen Durchführung mit Isolationselement. Fig. 8: einen Querschnitt durch ein Gehäuseteil, insbesondere Batteriedeckel mit hochgezogenem Rand und geänderte Dicke im Anschlußbereich durch Versetzen
Fig. 9: einen Querschnitt durch ein Gehäuseteil, insbesondere Batteriedeckel mit hochgezogenem Rand und Flansch mit reduzierter Flanschdicke.
Fig. 10: einen Querschnitt durch ein Gehäuseteil, insbesondere Batteriedeckel mit hochgezogenem Rand und flexiblem Flansch.
Fig. 11 : einen Querschnitt durch ein Gehäuseteil, insbesondere einen
Batteriedeckel mit einer Durchführung, wobei überstehendes Glasmaterial als Isolationsmaterial dient.
Fig. 12: ein Detail der erfindungsgemäßen Durchführung gemäß Ausschnitt Y in Fig. 11.
Fig. 13a-d: unterschiedliche Arten der Ausnehmungen an der Wandung des hoch- oder tiefergezogenen Bereiches und/oder am eingeglasten Leiter.
Fig. 14: einen Schnitt im Bereich der Einglasung mit einem Glas und/oder
Glaskeramikmaterial.
Fig. 15: einen Querschnitt durch ein Gehäuseteil gern. Fig. 11 mit einer
Kontakteinrichtung, insbesondere Kontaktfahne.
Fig. 16: einen Querschnitt durch ein Gehäuseteil gern. Fig. 11 mit einem flexiblen Flansch.
Fig. 17: Mikrobatterie mit einer erfindungsgemäßen Durchführung In Fig. 1 ist im Schnitt eine erfindungsgemäße Durchführung für eine Speichereinrichtung, insbesondere eine elektrische Speichereinrichtung
dargestellt. Das Gehäuseteil, insbesondere der Deckel, bevorzugt der
Batteriedeckel, trägt die Bezugsziffer 1. Der Batteriedeckel mit einer Breite D3 ist verformt, bzw. nach oben gezogen so dass eine Öffnung mit Rand ausgebildet wird. In die Öffnung mit Rand ist ein Glas- oder Glaskeramikmaterial eingebracht, das mit Bezugsziffer 2 belegt ist. Die Stärke T des Batteriedeckels beträgt bevorzugt lediglich 0,1 mm bis 0,3 mm. Der hochgezogene Rand mit Radius R stellt trotz der möglichen geringen Materialstärke des Deckels eine geeignete Einglasungslänge zur Verfügung. Der Deckel eines Kondensators kann im
Wesentlichen genauso oder zumindest sehr ähnlich ausgebildet sein. Das
Vorhandensein eines Radius trägt zur mechanischen Stabilität und Zuverlässigkeit des Gehäuseteils bei, insbesondere bei dünnen Materialdicken, da dadurch die Rissbildung im Material unterdrückt wird. Entsprechend der Figur 1 befindet sich ein Radius auf der Ober- und Unterseite des hochgezogenen Randes. In anderen Figuren befindet sich der Radius auf nur einer Seite, insbesondere der Oberseite. Die Figuren sind beispielhaft und die Lehre der Erfindung in den Figuren austauschbar. Dies bedeutet, dass Ausführungen mit Radien auf Ober- oder Unterseite auch so ausgestaltet werden können, dass Radien auf Ober- und Unterseite vorhanden sind.
Die im Wesentlichen ringförmige Öffnung mit Rand besitzt einen Durchmesser, der in Fig. 1 mit D2 bezeichnet ist. In die Öffnung mit Durchmesser D2 ist zum einen das Glas- oder Glaskeramikmaterial eingesetzt, zum andern ein Leiter, bevorzugt in einer ersten Ausführungsform ein kappenförmiges Element, das mit Bezugsziffer 3 bezeichnet ist. Das kappenförmige Element ist in das Glasmaterial eingesetzt und bevorzugt ein Element, dass durch Tiefziehen erhalten wird. Das Material des Elementes 3 ist bevorzugt eine Nickel-Eisen-Legierung,
insbesondere eine Nickel-Eisen-Cobalt-Legierung. Wie die Öffnung ist auch das kappenförmige Element 3 in dieser Ausführungsform im Wesentlichen rund und weist einen Durchmesser D1 auf. Wie in Fig. 1 dargestellt, verfügt das kappenförmige Element 3 über dünne Seitenwände 10 mit beispielsweise einer Dicke im Bereich 0,1 bis 0,3 mm sowie über einen
Kappenhohlraum, der üblicherweise dem Innern des Gehäuses zugewandt ist. Die Seitenwände des kappenförmigen Elements und Anschlussfläche weisen bevorzugt eine im Wesentlichen gleiche Materialstärke wie der Deckel 1 auf.
Die dünnen Seitenwände 10 des kappenförmigen Elementes 3, deren Dicke auf die Dicke des Deckels 1 abgestimmt sind, bevorzugt eine Dicke im Bereich 0,1 bis 0,3 mm aufweisen, haben den Vorteil, dass sie mechanische Querbelastungen, die insbesondere bei thermischen Beanspruchungen auftreten, aufnehmen können, im Gegensatz zu massiven Stiften. So gibt im Gegensatz zu einem massiven Stift das vergleichsweise dünne Blech bei Querbelastungen nach, besonders vorteilhaft elastisch federnd, wohingegen ein massiver PIN auf das Glas drückt und dort zu Beschädigungen führen kann. Eine weitere Reduzierung der Belastung auf das Glas wird bevorzugt erreicht, indem sämtliche Teile, nämlich das Gehäuseteil mit der Öffnung, das Glasmaterial und das
kappenförmige Element im Wesentlichen den gleichen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten, nämlich im Bereich 3 bis 7 * 10 6/K, aufweisen.
Materialien der Kappe sind bevorzugt KOVAR, Nickel-Eisen-Kobalt-Legierungen aber auch Eisen, Eisen-Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen, Eisen-Nickel- Kobalt-Legierungen, Titan, Titanlegierungen, Stahl, rostfreier Stahl oder Edelstahl, Magnesium, Magnesiumlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen, AISIC.
Des Weiteren gut zu erkennen ist in Fig. 1 der Kappenhohlraum der
erfindungsgemäßen Kappe. Der Kappenhohlraum kann zur Aufnahme
verschiedener Sicherheitseinrichtungen dienen, wie beispielsweise Temperatur- und/oder Druckfühlern. Diese sind somit mit der erfindungsgemäßen Lösung besonders gut in das Gehäuse integrierbar. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Kappe 3 mit einer beschriebenen Bodenprägung versehen ist, mittels der die Druckauslösung im Belastungsfall, insbesondere Versagensfall der Batterie eingestellt werden kann.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Kontaktierung eines Leiters im Innern des Gehäuses mit der Kappe über Zungen erfolgt, die insbesondere mit der Kappe 3 im Bereich des Kappenhohlraums flächig verbunden sind. Die Kontaktierung mittels Zungen hat den Vorteil gegenüber einer Kontaktierung mittels Stift, dass die Kontaktflächen größer sind und damit einhergehend ein geringerer
Übergangswiderstand vorliegt. Darüber hinaus kann die Verbindung mit Zungen dauerhaft widerstandsfähiger gegenüber Scherbelastungen sein.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Kappe 3 bevorzugt rund ausgebildet mit einem Durchmesser D1. Der Durchmesser D1 der Kappe liegt beispielhaft im Bereich 1 ,5 mm bis 5 mm, bevorzugt zwischen 2,0 mm und 4,0 mm. Der beispielhafte Durchmesser D2 der Öffnung ist wesentlich größer und liegt im Bereich zwischen 8 mm und 4,0 mm, insbesondere bei 5 mm. Die
Einglasungslänge H der erfindungsgemäßen Kappe in die Öffnung beträgt bevorzugt zwischen 0,4 mm und 1 mm, bevorzugt 0,6 mm. Alle Maßangaben sind beispielhaft und stellen keine Beschränkung dar.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt X aus Fig. 1 gezeigt, hier in der Ausführungsform mit einer Bodenprägung 50. Deutlich zu erkennen ist der gebogenen Deckel 1 , der zur Öffnung mit Rand führt und die Einglasungslänge zur Verfügung stellt, die erfindungsgemäße Kappe 3 sowie das Glas- oder Glaskeramikmaterial 2. Alle drei Teile bilden bevorzugt miteinander eine sogenannte angepasste Durchführung aus, bei der der thermische Ausdehnungskoeffizient sowohl des Gehäuseteils wie des Glas- und/oder Glaskeramikmaterials und die Kappe im Wesentlichen gleich ist. Des Weiteren in Figur 2 gezeigt ist die Bodenprägung 50, die in das Blech 40 der Kappe 3 eingebracht ist. Die Stärke bzw. Dicke des kappenförmigen Elements 3 liegt in dieser Ausführung im Bereich 0,1 bis 0,3 mm.
Im Bereich der Prägung 50 ist die Materialstärke stark reduziert und liegt vorteilhaft im pm-Bereich, abhängig von den Anforderungen, ab welchem Druck eine Druckauslösung erfolgen soll. Beispielhafte Materialstärken, d.h. Dicken des Bleches im Bereich der Prägung liegen ohne Beschränkung hierauf im Bereich 10 pm bis 50 pm, so wie in dieser Ausführungsform verwendet. Die Materialstärken im Bereich der Prägung sind somit Restmaterialstärken.
In Fig. 3 ist das Detail Y des Deckels 1 aus Fig. 1 gezeigt. Der beispielhafte Deckel 1 selbst hat eine Stufung, mit der er an andere Gehäuseteile
beispielsweise angeschweißt oder angelötet werden kann. Eine derartige Stufung ist vorteilhaft, aber nicht notwendig. Auch Ausgestaltungen ohne Stufe sind denkbar. Durch das Anschweißen bzw. Anlöten wir die Durchführung mit dem Rest des Gehäuses der elektrischen Einrichtung, insbesondere
Speichereinrichtung hermetisch dicht, d.h. mit einer Fle-Leckrate von weniger als 1 -108 mbar l/s bei 1 bar Druckunterschied verbunden.
In Fig. 4 ist eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Durchführung in runder Außenform gezeigt. Gleiche Bauteile wie in den Figuren 1 bis 3 sind mit denselben Bezugsziffern belegt. Figur 4 zeigt den gesamten Deckel 1 in einem Glasmaterial 2, eingebrachter Kappe 3.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Kappe 3 in einem
Glasmaterial 2. Gleiche Bauteile sind wiederrum mit den selben Bezugsziffern belegt. Deutlich in Fig. 5 zu erkennen sind die beiden Bodenprägungen 50.1 , 50.2, die in das Blech der Kappe eingebracht sind. Die Bodenprägungen 50.1 , 50.2 verlaufen über den gesamten Durchmesser der Kappe 3. Im Beispiel ohne
Beschränkung hierauf sind zwei Bodenprägungen 50.1 , 50.2 gezeigt, die sich rechtwinklig schneiden, insbesondere kreuzförmig ausgebildet sind. Fig. 6 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Ausführungsform einer
Durchführung gemäß Figur 1. Gleiche Bauteile wie Figur 1 tragen dieselben Bezugsziffern. Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 6 ist ein Isolationselement 200 vorgesehen, das den hochgezogenen Rand, der einen Kragen 100 ausbildet, überdeckt. Der Kragen 100 wird bevorzugt durch ein Flochwölben d.h. Umformen des dünnen Gehäuseteiles, insbesondere Batteriedeckels erhalten. Wenn der Kragen 100 durch Umformen aus dem dünnen Gehäuseteil erhalten wird, so sind in der Regel Gehäuseteil und Kragen einteilig. Die Materialstärke T des
Gehäuseteils beträgt bevorzugt zwischen 0,1 mm bis 0,3 mm. Die durch den hochgezogenen Bereich mit Höhe H zur Verfügung gestellte Einglasungslänge, die in Figur 8 mit EL bezeichnet wird, beträgt in der dargestellten Ausführungsform zwischen 0,3 mm und 1 mm. Die Dicke S des Isolationselementes kann
beispielsweise 0,1 mm bis 0,5 mm betragen, ist aber abhängig von der
Anwendung wählbar. Bevorzugt kann für das Isolationsmaterial ein
Kunststoffmaterial oder ein Glasmaterial oder ein Glaskeramikmaterial verwandt werden. Die Höhe B ist die Höhe H des hochgezogenen Bereiches und die Dicke S des Isolationselementes. Der Durchmesser der Öffnung in der der Leiter bsw. das kappenförmige Element 3 eingesetzt bzw. eingeglast wird beträgt D2. Der Durchmesser des kappenförmigen Elementes beträgt D1.
Das auf dem Glas- oder Glaskeramikmaterial 2 angeordnete Isolationselement 200 insbesondere aus Kunststoff oder Glas oder Glaskeramik, überdeckt insbesondere die Stirnfläche des Kragens 100 bzw. hochgezogenen Bereiches. Hierdurch wird der Kragen gegenüber dem Leiter elektrisch isoliert. Bevorzugt liegt die Ebene der Oberfläche des Kragens 100 unterhalb der Ebene der Oberfläche des Kontaktelements bzw. Leiters 3. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Oberfläche des Isolationselemens 200 in einer Ebene mit der Oberfläche des Kontaktelements bzw. Leiters, hier des kappenförmigen Elementses 3 liegt. Fig. 7 zeigt eine Detailansicht von Fig.6 gemäß Detail X2. Gleiche Bauteile wie in Fig. 6 tragen dieselben Bezugsziffern. Gut zu erkennen ist das Isolationselement 200 in Fig. 7, das den überstehenden Kragen und damit das Gehäusebauteil sicher vom Leiter elektrisch isoliert.
Fig. 8 zeigt ein Gehäuseteil 1 mit einem hochgezogenen Rand 300 der eine Einglasungslänge EL zur Verfügung stellt. Der Rand 300 bildet einen Kragen aus. Die Einglasungslänge EL liegt bevorzugt zwischen 0,3 mm und 1 mm. Die Dicke D des gebogenen Bleches ergebend den Kragen, bzw. hochgezogenen Randliegt hier beispielsweise im Bereich 0,1 mm bis 0,3 mm. Des Weiteren umfasst das Gehäuseteil 1 einen Flansch 310 mit dem das Gehäuseteil, insbesondere der Deckel umfassend die Durchführung mit einem anderen Teil des Gehäuses verbunden wird, z.B. durch Verschweißen. Um eine dichte Verbindung zwischen dem Gehäuseteil in Form der Durchführung und dem Rest des Gehäuses zur Verfügung zu stellen ist bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform vorgesehen, dass am Ende des Flansches 310 im Bereich 320 das Material nicht verprägt, sondern auf eine Dicke von 0,15 mm versetzt wird. Da das Material in dem
Bereich, in dem es mit dem Rest des Gehäuses z.B. durch Laserschweißen verbunden wird zwar in der Dicke durch Versetzen verändert, aber nicht geschwächt wird, können Risse vermieden und eine dichte Verbindung des Gehäuseteils mit der Durchführung mit dem Gehäuse, z.B. des Batteriedeckels mit dem Batteriegehäuse zur Verfügung gestellt werden. Dicht bedeutet vorliegend, dass de He-Leckrate kleiner 1 -108 mbar l/s ist bei 1 bar Druckunterschied. Um ein Einreißen des versetzten Bereiches zu vermeiden kann es vorgesehen sein, dass der Übergang des versetzten Bereichs mit einem Radius versehen ist, der vorteilhaft wenigstens 0,05 mm betragen kann.
Fig. 9 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Gehäuseteils 1 mit
hochgezogenem Rand 300 und Flansch 310. Gleiche Bauteile wie in Fig. 8 sind mit denselben Bezugsziffern belegt. Der hochgezogene Rand 300 stellt eine Einglasungslänge EL zur Verfügung. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 7 ist nicht ein kappenförmiges Element, sondern stattdessen ein massiver Leiter 400 in einem Glasmaterial 2, in die Öffnung 410 mit hochgezogenem Rand 300 des Gehäusebauteiles über die Länge EL eingeglast.
Anstelle des massiven Leiters 400 kann selbstverständlich auch ein
kappenförmiges Element wie in den Fig. 1 bis 7 mit den dort angegebenen
Vorteilen eingeglast werden. Auch die Ausgestaltung der Durchführung gemäß Fig. 9 umfasst einen Flansch 310, der dazu dient die Durchführung bzw. das Gehäusebauteil mit der Durchführung mit dem Gehäuse bspw. einer
Speichereinrichtung zu verbinden, bspw. durch Laserschweißen. Um die
Dichtigkeit bei einer Verbindung des Gehäusebauteiles bzw. der Durchführung mit dem Rest des Batteriegehäuses zu verbessern ist vorgesehen die Dicke des Flansches 310 im Bereich 350 zu verringern bspw. mittels Prägen von 0,2 mm auf 0,15 mm oder 0,1 mm.
Flierdurch wird der Flansch in der Dicke reduziert, d.h. der Flansch wird dünner und weist dann eine bessere Elastizität insbesondere für eine Laserschweißung auf, was wiederum zu einer besseren Dichtigkeit führt.
In Fig. 10 ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei denen der Flansch 310 der
Durchführung 1 für eine elektrische Speichereinrichtung ein flexibler Flansch ist. Der Flansch 310 umfasst einen Verbindungsbereich 380, der dazu dient, die Durchführung 1 mit dem in das Glas-oder Glaskeramikmaterial 2 eingeglasten Leiter 400 mit einem Gehäuse, z.B. einem Gehäuse einer Speichereinrichtung zu verbinden. Das Verbinden der Durchführung mit dem Gehäuse kann durch
Schweißen, insbesondere Laserschweißen aber auch Löten erfolgen. Die
Verbindung ist derart, dass die He-Leckrate geringer als 1 -108 mbar l/s ist bei 1 bar Druckunterschied. Damit ist die He-Leckrate identisch zu der für den
eingeglasten Leiter und es wird ein hermetisch dichtes Gehäuse einer
Speichereinrichtung, insbesondere Batterie zur Verfügung gestellt. Aufgrund des Freiraumes F, der zwischen dem hochgezogenen Bereich, d.h. dem Rand 300, der die Einglasungslänge EL zur Verfügung stellt und dem Verbindungsbereich 380 ausgebildet wird, können auf das Glasmaterial wirkende Drücke zuverlässig ausgeglichen werden. Die Flexibilität des Flansches 310 verhindert z.B. bei Temperaturschwankungen ein Brechen des Glases. Insbesondere wird durch die Flexibilität des Flansches 310 jegliche Zug- und Druckspannung vermieden, die z.B. durch das Laserschweißen entsteht. So können Zug- und Druckspannungen aus der geschweißten Kappe auf den Ring abgefedert werden. Gleiche Bauteile wie in der Fig. 8 und 9 sind mit denselben Bezugsziffern belegt. Bei allen
Ausgestaltungen einer Durchführung gemäß den Figuren 8 bis 10 ist zur
Isolierung von Gehäuse und den in der Durchführung durch das Gehäusebauteil hindurch geführten Leiter keine über den Rand des hochgezogenen Bereiches hinausgehendes Glasmaterial vorgesehen. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann eine elektrische Isolierung dann durch Einbringen eines zusätzlichen
Isolationselement wie in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigt zur Verfügung gestellt werden.
In Figur 11 ist im Schnitt eine alternative Ausgestaltung einer Durchführung 1 für eine elektrische Speichereinrichtung dargestellt. Das Gehäusebauteil 1002, durch das die Durchführung hindurchführt, ist insbesondere ein Teil eines Gehäuses einer elektrischen Speichereinrichtung, insbesondere ein Batteriedeckel. Dieses Gehäuseteil ist vorliegend mit der Bezugsziffer 1002 gekennzeichnet. In der dargestellten Ausführungsform wird das Gehäuseteil 1002, insbesondere der Batteriedeckel durch einen Umformprozess erhalten und weist eine Breite B auf. Vorliegend umfasst das Gehäusebauteil ein hochgezogenen Bereich 1003, d.h. der Batteriedeckel ist hochgestellt bzw. nach oben gezogen, so dass eine
Wandung 1004 im Bereich der Durchgangsöffnung 1005 ausgebildet wird. Der hochgezogene Bereich wird auch als Kragen bezeichnet. Anstelle des Hochstellen des Bereiches wäre auch ein tiefergestellter Bereich des Gehäusebauteils im Bereich der Durchgangsöffnung 1005 möglich, um die Wandung 1004 mit einer entsprechenden Einglasungslänge EL bzw. H im Bereich der Öffnung zur
Verfügung zu stellen. Das Verformen bzw. Hoch- oder Tieferstellen des
Gehäusebauteiles bzw. Batteriedeckels im Bereich der Durchgangsöffnung 1005 ist vorliegend notwendig, da die Stärke T des Gehäusebauteils bzw.
Batteriedeckels sehr gering ist. Bevorzugt beträgt die Wandstärke T des
Gehäusebauteiles bzw. Batteriedeckels weniger als 1 mm, bevorzugt weniger als 0,7 mm, insbesondere weniger als 0,5 mm, ganz bevorzugt weniger als 0,3 mm, insbesondere weniger als 0,2 mm, insbesondere bevorzugt weniger als 0,1 mm. Um eine ausreichende Stabilität des Gehäusebauteils zur Verfügung zu stellen, ist es notwendig, eine Mindeststärke des Gehäusebauteils von 0,02 mm zur
Verfügung zu stellen. Ein besonders bevorzugter Bereich, der zum einen über die notwendige Stabilität verfügt, zum anderen ein Gehäuse bzw. Gehäusebauteil mit relativ geringen Abmessung zur Verfügung stellt, was wiederrum zu einem kompakten Speichergehäuse führt, liegt im Dickenbereich von 0,02 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,02 mm bis 0,1 mm. Eine derartige Dicke des Gehäusebauteiles ist aber nicht ausreichend für eine Einglasung. Um die notwendige Einglasungslänge EL bzw. H zur Verfügung zu stellen, sind hoch- und/oder tiefergestellte Bereiche des Bleches, die das Gehäusebauteil, beispielsweise den Batteriedeckel ausbilden, nötig. Hierzu wird das dünne Blech nach oben oder unten gebogen bzw. umgeformt, ergebend den hoch- oder tiefergestellten Bereich 1003, der auch als Kragen bezeichnet wird.
Im Gegensatz zu einer massiven Platte wie im Stand der Technik, die aufgrund ihrer Dicke die notwendige Einglasungslänge zur Verfügung stellt, wird mit der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem relativ dünnen Gehäusebauteil und hoch- oder tiefgestellten Bereichen, die beispielsweise durch Verformung zur Verfügung gestellt werden, ein besonders dünner und damit kompaktes
Gehäuseteil mit einer Durchgangsöffnung, die eine ausreichende
Einglasungslänge EL bzw. H von bevorzugt 0,3 mm bis 1 mm, bevorzugt ungefähr 0,6 mm zur Verfügung gestellt realisiert. Die Durchmesser der Öffnung 1005 liegen zwischen 2 mm und 5 mm, insbesondere 2,5 mm bis 4 mm.
Des Weiteren ist in der Figur auch der in die Durchgangsöffnung 1005
eingebrachte Metallstift 1010, der vorliegend als massiver Metallstift ausgebildet ist, dargestellt. Anstelle des massiven Metallstiftes 1010 kann der Leiter auch aus einem kappenförmigen Element (nicht dargestellt) bestehen. Das kappenförmige Element hat gegenüber dem massiven Metallstift den Vorteil, dass es ebenfalls aus einem vergleichsweise dünnem Blech ausgebildet ist, das bei
Querbelastungen nachgibt, besonders vorteilhaft elastisch federnd, wohingegen ein massiver Metallstift auf das Glas drückt und dort zu Beschädigungen führen kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Leiter, insbesondere der Metallstift 1010, in die Durchgangsöffnung, die durch den hoch- oder tiefergestellten Bereich 1003 des Bleches ausgebildet wird, eingeglast wird, bevorzugt mit einem anorganischen Material, insbesondere einem Glas- oder einem
Glaskeramikmaterial. Das Glas- oder Glaskeramikmaterial der Einglasung ist in vorliegender Ausgestaltung mit der Bezugsziffer 1020 bezeichnet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das anorganische, insbesondere das Glas- oder Glaskeramikmaterial eine Teilfläche des Gehäusebauteils außerhalb der Wandung 1004, die der Einglasung dient, überdeckt. Dieser überstehende und das Gehäusebauteil bzw. den Batteriedeckel überdeckende Bereich des Glases ist in der vorliegenden Ausgestaltung mit der Bezugsziffer 1050 bezeichnet.
Dadurch, dass die Einglasung das Ende 1052 des hochgestellten Bereichs mit einem Glas- oder Glaskeramikmaterial überzieht, wird sichergestellt, dass der Metallstift 1010 vom ebenfalls aus einem Metall hergestellten Gehäusebauteil elektrisch isoliert wird. Anstelle des über den Rand des hochgestellten Bereiches hinaustretendes Glasmaterial kann eine Isolierung auch durch ein separates Isolationselement wie in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigt, zur Verfügung gestellt werden. Im Gegensatz zum Gehäusebauteil 1002, das vom Glas- bzw. Glasmaterial 1020 überzogen wird, um eine elektrische Isolierung zur Verfügung zu stellen, ist der Leiter, insbesondere der Metallstift, oder das kappenförmige Element, nicht von Glas überzogen und lediglich eben mit der Einglasung, um einen ausreichenden Kontakt zur Verfügung zu stellen. Wie aus Fig. 11 hervorgeht besteht zwischen den Ebenen 1100, in der das Ende des Metallstiftes 1010 zu liegen kommt und der Ebene 1110, in der das obere Ende 1052 des hochgestellten Bereiches liegt eine Versetzung V. Die Versetzung beträgt höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,7 mm bis 1 mm. Die Höhe der Versetzung bestimmt auch die Dicke D des Glasüberzuges 1050, der den hochgestellten Bereich 1052 überzieht und für eine elektrische Isolierung sorgt.
Bei dem eingesetzten Glasmaterial handelt es sich um ein quellendes Glas mit einem Blasen- bzw. Porenanteil im Glas. Das ist insbesondere im Volumenbereich der Fall. Der Blasen- bzw. Porenanteil beträgt bevorzugt 18 bis 42
Gewichtsprozent. Um die Blasen bzw. Poren 101 zu erzeugen, wird dem Glas ein Gas zugegeben, das beim Schmelzen wieder ausgast und im Glasvolumen zu Poren 101 führt. Bei dem Glasmaterial handelt es sich um ein Alumoboratglas mit dem Hauptbestandteil AI2O3, B2O3, BaO, S1O2. Bevorzugt liegt der
Ausdehnungskoeffizient des eingesetzten Glasmaterials im Bereich ciGias von 9,0 bis 9,5 * 106 /K.
Für das Material des Gehäusebauteils, sowie des als Metallstift ausgebildeten Leiters, wird bevorzugt Eisen, eine Eisen-Legierung, eine Eisen-Nickel-Legierung, eine Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, Kovar, Stahl, rostfreier Stahl, Edelstahl, Aluminium, eine Aluminium-Legierung, AlSiC, Magnesium, eine Magnesium- Legierung, Titan oder eine Titan-Legierung verwandt. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Material des Gehäusebauteils sowie des Leiters ein Edelstahl, insbesondere ein legierter Edelstahl nach EN 10020 ist, bevorzugt ein
chromhaltiger Edelstahl, insbesondere bevorzugt ein Edelstahl ausgewählt aus der Gruppe der ferritischen Edelstähle und/oder der ausscheidungsgehärteten Edelstähleist. Besonders bevorzugt werden als ferritische Edelstahlmaterialien AISI446 oder AISI430 eingesetzt. Die als Leiter eingesetzten Metallstifte aus einem ferritischen Edelstahl können mit einem Nickel und/oder einem
Goldüberzug versehen sein, so dass eine einfache Kontaktierung zur Verfügung gestellt wird. Der Chromanteil der ferritischen Edelstähle liegt im Bereich von 10 Gewichtsprozent Chrom bis 30 Gewichtsprozent Chrom. Der thermische
Ausdehnungskoeffizient liegt bevorzugt im Bereich 9,0 bis 10,0 ppm/K,
beispielsweise für den Edelstahl AISI443 bei 9,9 * 106 / K. Bevorzugt ist aufgrund der dünnen Bauteilstärke des Bauteilgehäuses
vorgesehen, dass die Durchführung keine Druckeinglasung mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten für das Stiftmaterial, das Glasmaterial und das
Gehäusematerial ist, sondern die Ausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich sind und die Durchführung eine angepasste Durchführung ist. Dies bedeutet, dass dcias, ast und dcehäuse einen Unterschied im
Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, der maximal 2 ppm/K, bevorzugt maximal 1 ppm/K, beträgt. Aufgrund des Ausdehnungskoeffizienten des Stiftmaterials asm von 9,9 ppm/K bzw. 9,9 * 106/K für den ferritischen Edelstahl AISI443 ist es vorteilhaft, wenn das Alumoborat-Glas einen Ausdehnungskoeffizienten von 9,1 ppm/K bzw. 9,1 * 106 /K aufweist. Das dünne Gehäusematerial wird im
Ausdehnungskoeffizient in etwa gleich zum Glas und Material des Leiters gewählt. Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des Gehäusebauteils ebenfalls um einen ferritischen Edelstahl, beispielsweise AISI443. Keineswegs ist das Material des Gehäuses jedoch hierauf beschränkt, auch andere Materialien, wie in der Anmeldung angegeben, sind möglich, im Falle der Ausdehnungskoeffizient sich nicht stark von dem des Glas- und des Leitermaterials unterscheidet.
Wie in Figur 11 dargestellt, ist das Gehäusebauteil außerhalb des hoch- oder tiefergestellten Bereiches in einer ersten Ebene 1060 angeordnet und der hoch- oder tiefergestellte Bereich in einer zweiten Ebene 1070. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Ebene 1060 zur zweiten Ebene 1070 abgewinkelt.
In der dargestellten Ausführungsform stehen erste und zweite Ebene 1060,1070 im Wesentlichen senkrecht aufeinander, dies muss aber nicht zwingend der Fall sein. Es ist auch möglich, dass der hoch- oder tiefergestellte Bereich nicht ganz senkrecht aufeinander steht , sondern beispielsweise einen Winkel von 80° einschließt und damit leicht geneigt ist, so dass ein konischer Verlauf der
Wandung 1004 der Durchgangsöffnung vorliegt, der dazu führt, dass die
Durchgangsöffnung eine Einschnürung aufweist, was eine verbesserte Haftung des Glas- oder Glaskeramikmaterials zu Folge hat. Um die Haftung für das Glasmaterial in die Durchgangsöffnung 1005 zu
verbessern kann vorgesehen sein, dass das Material insbesondere das Blech, das die Innenwandung der Durchgangsöffnung zur Verfügung stellt, Ausnehmungen und/oder Öffnungen umfasst wie in Figur 13a- 13d gezeigt. Um Platz für das quellende Glasmaterial zu schaffen, das in die Durchgangsöffnung eingebracht wird, kann vorgesehen sein, , dass der hoch- oder tiefergestellte Bereich nicht nur mit Ausnehmungen, sondern auch mit seitlichen Öffnungen versehen ist. Neben dem Platz für das quellende Glasmaterial führen derartige seitliche Öffnung auch zu einer verbesserten Glashaftung. Wenn man die Verzahnung des Glasmaterials noch weiter verbessern will ist vorgesehen, dass die seitlichen Öffnungen im hoch- oder tiefergestellten Bereich unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei die Durchmesser im Verlauf des hochgestellten Bereiches kleiner werden.
Eine weitere Verbesserung der Haftung kann erreicht werden, wenn der Leiter, insbesondere Metallstift, bevorzugt Kontaktpin, aber auch das kappenförmige Element, einen Hinterschnitt aufweist, der in vorliegender Ausgestaltung nicht dargestellt ist. Während das Glas einen Porenanteil in der Durchgangsöffnung von 18 - 42 % aufweist, ist das Glas- oder Glaskeramikmaterial an den Endflächen 1052 des hoch- oder tiefergestellten Bereiches, der mit 1003 gekennzeichnet ist, weitgehend porenfrei. Das Glas- oder Glaskeramikmaterial, das im
Volumenbereich Poren 1101 aufweist, bildet somit in seinem Oberflächenbereich eine porenfreie geschlossene Oberfläche, insbesondere eine Glas- oder
Glaskeramikhaut, die das Gehäusebauteil überzieht, insbesondere an der
Grenzfläche zur Luft.
In Figur 12 ist detailliert der Bereich des Randes bzw. Ende 1052 des
hochgestellten Bereiches von Figur 11 dargestellt, insbesondere der nach oben gezogene Bereich des Bleches, der die Wandung 1004 für die Durchgangsöffnung 1005 und einen Kragen ausbildet, sowie das Glasmaterial 1020, das als Glashaut den oberen Bereich bzw. das obere Ende 1052 des hochgezogenen Bereiches 1003 überdeckt und somit für eine ausreichende elektrische Isolierung des Metallstiftes 1010 sorgt. Deutlich zu erkennen ist die Versetzung V, die den Höhenunterschied der Ebene 1100, in der der Metallstift 1010 zu liegen kommt und der Ebene 1110 in der das Ende des überstehenden Bereiches liegt, bezeichnet. Die Versetzung, die im Bereich 0,1 mm bis 1 mm liegt bestimmt auch die Dicke der Glasschicht 1050, die den überstehenden Bereich überzieht und die elektrische Isolierung zur Verfügung stellt. Gleiche Bauteile wie in Figur 11 tragen in Figur 12 dieselbe Bezugsziffer.
In den Figuren 13a-d sind unterschiedliche Arten der Ausnehmungen an der Innenwandung des hochgezogenen Gehäusebauteiles und/oder des eingeglasten Metallstiftes bzw. kappenförmigen Elementes gezeigt. Fig. 13a zeigt im Prinzip Detail Y aus Fig. 11 , wobei Ausnehmungen 1200 sowohl in die Innenwand 1004 des hochgezogenen Bereiches 1003 wie in die Wandung der Kappenwand 1300 eingebracht sind. Die Ausnehmungen dienen der Haftungsverbesserung und sind gemäß Fig. 13a in das Blech der Innenwandung 1004 sowie der Kappe 1302 vor dem Umformprozess z.B. Ziehen, durch Prägung eingebracht ..
Fig. 13b zeigt eine Variante der Erfindung. Gleiche Bauteile wie in Fig. 13a sind mit denselben Bezugsziffern belegt. In der dargestellten Ausführungsform gemäß Figur 13b ist der Leiter nicht als kappenförmiges Element wie in Fig. 13a ausgebildet, sondern als Metallstift 1010 aus einem Vollmaterial. Die Ausnehmung 1202 ist bei der Ausgestaltung gern. Fig. 13b durch Eindrehen in die Innenwand des hochgezogenen Bereiches 1003 wie in die zum Glasmaterial 1020 gerichtete Wandung des Metallstiftes aus Vollmaterial eingebracht.
Fig.13c zeigt eine dritte Variante für das Einbringen der Ausnehmungen. In Fig.13c ist der Leiter wie in Fig. 13a ein kappenförmiges Element. Die
Ausnehmungen 1204 wurden durch Stauchen, bevorzugt Einstauchen beim Umformprozess für den hochgezogenen Bereich 1003 des Bauteiles sowie in das kappenförmige Element 1302 eingebracht. Die Ausnehmungen 1204 können Einbuchtungen oder Ausbuchtungen sein. Vorliegend sind die Ausnehmungen als Ausbuchtungen dargestellt.
Fig .13d zeigt eine weitere Variante für das Einbringen der Ausnehmungen. Bei der Variante gemäß Fig .13d wird sowohl in die Innenwand 1004 des hochgestellten Bereiches 1003 wie auf das kappenförmige Element 1302 eine Riffelung 1312 mit verschiedenen Mustern bevorzugt durch Prägen des Bleches eingebracht. Gleiche Bauteile wie in den vorangegangenen Figuren sind mit denselben Bezugsziffern belegt.
In Figur 14 ist ein Schliff durch ein erfindungsgemäßes Bauteil im Bereich der Einglasung gezeigt. Die Bezugsziffern werden aus den Figuren 1 1 und 12 übernommen. Deutlich zu erkennen sind die Poren 1 101 im Volumen des
Glasmaterials 1004. Ebenso gezeigt ist der hochgestellte Bereich 1003 des Gehäusebauteiles. Wie in Figur 1004 zu erkennen überzieht das Glasmaterial 1050 das obere Ende bzw. die Endfläche 1052 des hochgestellten Bereiches 1003. Im Gegensatz zum Volumen des Glasmaterials mit Poren 1 101 zeigt das Glasmaterial an der Grenzfläche zu Luft keine Poren 1 101 , sondern ein
porenfreier Glasfilm bzw. Glashaut wird ausgebildet. Anhand der Figur 14 ist auch ersichtlich, dass sich die Glashaut nicht unbedingt am Interface zum Metall ausbilden muss. Überraschenderweise ergibt sich trotzdem eine hermetisch dichte Durchführung. Es kann vermutet werden, dass zumindest die Glashaut am
Interface zu Luft eine wirksame Sperre ist. Selbstverständlich sind von der
Erfindung auch Einglasungen vorgesehen, welche ebenfalls eine Glashaut am Interface zu Metall bilden.
Figur 15 zeigt die Durchführung gern. Fig. 1 1 oder 12, wobei mit dem Leiter bzw. dem Metallstift 1010 eine Kontaktvorrichtung, hier eine Kontaktfahne 1400 elektrisch und mechanisch verbunden ist. Die elektrische Verbindung erfolgt mit dem Leiter 1010 in Form eines Metallstiftes an der Oberseite 1402 durch flächiges Aufliegen der Innenseite 1404 der Kontaktfahne 1400. Aufgrund der Versetzung V der Fläche 1100 der Oberseite 1402 des Metallstiftes und der Fläche bzw. Ebene 1110 der Oberseite 1052 des hochgestellten Bereiches 1003 kann Glasmaterial in etwa dieser Dicke das Ende 1050 bzw. die Oberfläche des hochgestellten
Bereiches überdecken, so dass eine elektrische Isolierung vom hochgezogenen Bauteil 1003, hier aus ferritischem Edelstahl, und der Kontaktfahne 1400 aus einem Metall erreicht wird. Das Glasmaterial, insbesondere das quellende
Glasmaterial, tritt also in den Spalt zwischen dem hochgestellten Bereich und der Kontaktfahne ein und sorgt für die elektrische Isolierung der Kontaktfahne, die an andere elektrische Verbraucher oder Einrichtungen, insbesondere an das
Batterieinnere wie in Fig. 17 gezeigt, angeschlossen werden können und dem Gehäuse. Die elektrische Isolierung könnte auch durch ein separates
Isolationselement wie in Fig. 6 und Fig. 7 erreicht werden.
In Figur 16 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei denen der Flansch 1500 der Durchführung 1001 ein flexibler Flansch ist. Der Flansch 1500 umfasst einen Verbindungsbereich 1502, der dazu dient, die Durchführung 1001 mit dem in Glas- oder Glaskeramikmaterial 20 eingeglasten Leiter 1010 mit einem Gehäuse, z.B. einem Gehäuse einer Speichereinrichtung zu verbinden. Das Verbinden der Durchführung mit dem Gehäuse kann durch Schweißen, insbesondere
Laserschweißen aber auch Löten erfolgen . Die Verbindung ist derart, dass die He-Leckrate geringer als T108 mbar l/s bei 1 bar Druckunterschied ist. Damit ist die He-Leckrate identisch zu der für den eingeglasten Leiter und es wird ein hermetisch dichtes Gehäuse einer Speichereinrichtung, insbesondere Batterie zur Verfügung gestellt. Aufgrund des Freiraumes F, der zwischen dem hoch-oder tiefergestellten Bereich 1003, der die Einglasungslänge EL bzw. H zur Verfügung stellt und dem Verbindungsbereich 1502 ausgebildet wird, können auf das
Glasmaterial wirkende Drücke zuverlässig ausgeglichen werden. Die Flexibilität des Flansches wie in Fig. 16 gezeigt verhindert z.B. bei Temperaturschwankungen ein Brechen des Glases. Deswegen können Zug- und Druckspannungen, die z.B. beim Laserschweißen auftreten, sicher vermieden werden. Die
Laserverschweißung des dargestellten Gehäuseteiles mit dem restlichen Gehäuse erfolgt an der Spitze 1504 des flexiblen Flansches 1502. Im Bereich der Spitze 1504 ist die Dicke des Flansches geschwächt und beträgt nur 0,15 mm. Der im Bereich der Spitze 1504 geschwächte Flansch 1502 der Durchführung kann dann durch Laserschweißen direkt mit einem übrigen Gehäuse der elektrisches
Speichereinrichtung verbunden werden ergebend eine elektrische
Speichereinrichtung mit einer Durchführung 1001 wie in Fig. 16 beschrieben. Da die Durchführung aufgrund der sehr dünnen Materialstärke von nur 0,1 mm bis 1 mm des Gehäuseteiles bzw. Batteriedeckels sehr kompakt ist, kann bei Einbau einer derartigen Durchführung in ein Batteriegehäuse z.B. durch Verschweißen im Bereich der Spitze 1504 der Durchführung mit dem übrigen Gehäuse der
Speichereinrichtung eine sehr kompakte Speichereinrichtung, insbesondere eine Mikrobatterie zur Verfügung gestellt werden.
In Figur 17 ist eine erfindungsgemäße elektrische Einrichtung, insbesondere eine Mikrobatterie mit einer erfindungsgemäßen Durchführung gezeigt. Die elektrische Einrichtung bzw. Mikrobatterie ist mit 10000 bezeichnet, die Durchführung 1001 ist wie in Fig. 16 ausgebildet. Gleiche Bauteile der Durchführung wie in Fig. 16 und 15 sind in Fig. 17 mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Die Durchführung 1001 bzw. der Batteriedeckel mit Durchführung ist im Bereich 1504 mit einem Flansch 10001 des Gehäuses der elektrischen Einrichtung bzw. der Mikrobatterie durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen dicht verbunden. An den in die Öffnung der Durchführung 1001 in einem Glasmaterial 1020 eingeglasten Leiter 1010 ist eine Anschlußfahne 1400 wie in Fig. 15 angeschlossen. Über die
Anschlußfahne 1400, die in das Gehäuse 10010 ragt, wird die im Gehäuse 10010 ausgebildete Batterie elektrisch angeschlossen. Die druckdichte Verbindung des Gehäusedeckels mit Durchführung mit dem übrigen Gehäuse der Batterie, dass in zylindrischer Form ausgelegt ist und direkt an die Durchführung 1001 anschließt kann durch Verschweißen erfolgen. Die Verschweißung erfolgt bevorzugt zwischen der Durchführung 1001 und dem bevorzugt zylindrischen Gehäuseteil, das die Batterie aufnimmt im Bereich der Spitze 1504 der Durchführung. Die Höhe des mit der Spitze 1504 verschweißten Bereichs beträgt höchstens 5mm, bevorzugt höchstens 3mm, insbesondere liegt sie im Bereich 1 mm bis 5mm und determiniert die Bauhöhe der Mikrobatterie. Druckdicht heißt, dass die He- Leckrate geringer als 108 mbar l/sec bei 1 bar Druck Unterschied ist. Durch den flexiblen Flansch wird eine ausreichende Elastizität auch nach Verschweißen der Durchführung in dem Gehäuse bzw. mit dem restlichen Gehäuseteil erreicht.
Aufgrund der kompakten Durchführung beträgt die Höhe der gesamten
Mikrobatterie höchsten 5 mm, bevorzugt höchstens 3 mm, insbesondere liegt sie im Bereich 1 mm - 5 mm. Die Abmessungen im Bereich der Durchführung mit flexiblem Flansch gemäß Fig. 15, 16 und 17 sind wie folgt. Der Durchmesser des Leiters 1010 beträgt 1 mm bis 2 mm, bevorzugt 1 ,5 mm. Der Durchmesser der Öffnung liegt im Bereich 1 mm bis 4 mm, bevorzugt bei 2,5 mm bis 3,0 mm. Der vom Glasmaterial zur Isolierung überdeckte Bereich liegt bei 0,2 mm. Die Breite der gesamten Durchführung, die in das Gehäuse eingebracht wird liegt zwischen 4,0 mm und 6,0 mm, bevorzugt bei 4,5 mm. Wie in Figur 11 bis 15 zeichnet sich auch die Ausführungsform gemäß Figur 16 und 17 dadurch aus, dass eine Oberfläche eine Teilfläche 1052 des Gehäuseteils von einem anorganischen Material, insbesondere einem Glasmaterial oder einem Glaskeramikmaterial überdeckt ist, um eine elektrische Isolierung für bspw. eine 1400 Kontaktfahne gegenüber dem Gehäuse bei eingebrachte Durchführung zur Verfügung zu stellen.
Die erfindungsgemäße Durchführung wird insbesondere für Gehäuse von elektrischen Speichereinrichtungen, insbesondere Batterien oder Kondensatoren, verwandt. Mit der sehr flachen Durchführung gemäß der Erfindung für eine elektrische Speichereinrichtung wird erreicht, dass eine elektrische
Speichereinrichtung zur Verfügung gestellt werden kann mit einer
Gesamtbauhöhe von höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 4 mm, bevorzugt höchstens 3 mm, insbesondere im Bereich 1 mm bis 5 mm, bevorzugt 1 mm bis 3 mm. Es wird somit erstmals eine sehr flache Durchführung angegeben, die bei elektrischen Speichereinrichtungen sehr kompakte Bauteile, insbesondere
Batterien oder Kondensatoren, ermöglicht.
Des Weiteren wird eine Durchführung bzw. elektrische Einrichtung, insbesondere Speichereinrichtung zur Verfügung gestellt, die sich durch eine höhere
Beständigkeit gegenüber mechanischen und/oder druckbedingten
Querbelastungen auszeichnet. Weiterhin hat die erfindungsgemäße Durchführung den Vorteil, dass sie rationell herzustellen ist, ein erhöhtes
Gehäuseinnenvolumen und somit höhere Batterie- oder Kondensatorkapazitäten ermöglicht und gleichzeitig durch den Verzicht auf Material zur Gewichtsreduktion beiträgt.
Des Weiteren kann die Durchführung so ausgebildet werden, dass die Kappe eine Sicherheitsfunktion, insbesondere bezüglich des Batterie- oder
Kondensatorinnendrucks ausbildet.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird eine Durchführung für ein Gehäusebauteil bzw. ein Gehäusebauteil zur Verfügung gestellt, das einen Flansch umfasst und sich dadurch auszeichnet, dass die Durchführung bzw. das Gehäusebauteil dicht mit dem Gehäuse bspw. einer Speichereinrichtung verbunden werden kann und Zug- und Druckbelastungen aufnimmt. Die Erfindung umfasst Aspekte, die in nachfolgenden Sätzen niedergelegt sind, die Teil der Beschreibung sind, aber keine Ansprüche.
Sätze
1. Durchführung, insbesondere durch ein Gehäuseteil (1 ) eines Gehäuses, insbesondere einer Speichereinrichtung, bevorzugt einer Batterie oder eines Kondensators, aus einem Metall, insbesondere Eisen, Eisen- Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen, Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen, KOVAR, Stahl, rostfreier Stahl, Edelstahl, Aluminium, eine
Aluminiumlegierung, AISIC, Magnesium, eine Magnesiumlegierung oder Titan oder eine Titanlegierung, wobei das Gehäuseteil wenigstens eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung ein leitendes Material in einem Glas oder Glaskeramikmaterial (2) aufnimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das leitende Material ein kappenförmiges Element (3), insbesondere mit einer Dicke oder Wandstärke im Bereich 0,1 mm bis 0,3 mm ist.
2. Durchführung nach Satz 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das kappenförmige Element (3) Seitenwände (10), bevorzugt dünne Seitenwände, und/oder einen Kappenhohlraum umfasst.
3. Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das kappenförmige Element (3) ein Ziehteil ist.
4. Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchführung des Weiteren zumindest einen Leiter, insbesondere in Form einer Zunge umfasst, der mit dem kappenförmigen Element (3) elektrisch und/oder mechanisch, bevorzugt im kappenförmigen Element (3), bevorzugt im Kappenhohlraum, verbunden ist.
5. Durchführung nach Satz 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Kappenhohlraum des kappenförmigen Elementes (3)
Sensoreinrichtungen, insbesondere Temperatur- und/oder Druckfühler angeordnet sind.
6. Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das kappenförmige Element (3) zumindest einen Bereich mit lokal reduzierter Dicke aufweist, insbesondere eine Bodenprägung (50), insbesondere mit einer Dicke im Bereich 10 pm bis 50 miti, als
Sicherheitsauslass bei Drucküberlastung.
7. Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Seitenwand des kappenförmigen Elementes (3) konisch ausgebildet ist.
8. Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das kappenförmige Element (3), bevorzugt rund, mit einem Durchmesser ausgebildet ist, insbesondere einem Durchmesser im Bereich 1 ,5 mm bis 5,0 mm, bevorzugt 2,0 mm bis 4,0 mm.
9. Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (1 ) einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten ai, das Glas- und/oder Glaskeramikmaterial (2) einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten 02 und das kappenförmige Element (3) einen dritten thermischen Ausdehnungskoeffizienten 03 aufweist und die thermischen Ausdehnungskoeffizienten ai, 02 und 03 im Wesentlichen gleich sind und bevorzugt im Bereich 3 bis 7 * 10 6 1/K, bevorzugt 4,5 bis 5,5 * 106 1/K liegen. Gehäuse, insbesondere Gehäuse für eine elektrische Speichereinrichtung, insbesondere eine Batterie oder Kondensator mit einer Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 9. Speichereinrichtung, insbesondere Batterie oder Kondensator, mit einem Gehäuse oder Gehäuseteil nach Satz 10. Durchführung, insbesondere durch ein Gehäuseteil (1001 ) eines
Gehäuses, insbesondere einer Speichereinrichtung, bevorzugt eine Batterie oder eines Kondensators aus Metall, insbesondere Eisen, Eisen- Legierung, Eisen-Nickel-Legierung, Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung,
KOVAR, Stahl, rostfreier Stahl, Edelstahl, Aluminium, eine
Aluminiumlegierung, AISIC, Magnesium, eine Magnesiumlegierung oder Titan oder eine Titanlegierung, wobei das Gehäuseteil wenigstens eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung ein leitendes Material, bevorzugt einen Leiter in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial aufnimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuseteil nach oben gezogen ist, so dass die Öffnung mit einem hochgezogenen Rand (100, 300, 1003) ausgebildet wird. Durchführung nach Satz 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der hochgezogene Rand (100, 300, 1003) eine Einglasungslänge (EL) zur Verfügung stellt. Durchführung nach einem der Sätze 12 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuseteil eine Dicke aufweist und die Dicke im Bereich 0,1 mm bis 0,3 mm liegt.
15. Durchführung nach einem der Sätze 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einglasungslänge EL 0,3 mm bis 1 mm beträgt.
16. Durchführung nach einem der Sätze 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Leiter ein massiver Leiter, insbesondere ein massiver Stift, bevorzugt ein Pin ist.
17. Durchführung nach einem der Sätze 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Leiter aus einem Metall, insbesondere Eisen, einer Eisenlegierung, einer Eisen-Nickel-Legierung, einer Eisen-Nickel-Kobald-Legierung, KOVAR, Titan, einer Titanlegierung, Stahl, rostfreier Stahl, Edelstahl, Aluminium, einer Aluminiumlegierung, AISIC, Magnesium, einer
Magnesiumlegierung ist.
18. Durchführung nach einem der Sätze 12 bis 17
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäusebauteil (2, 1002) einen ersten Ausdehnungskoeffizienten Ocehäuse, der Leiter (5, 1005) insbesondere Metallstift, bevorzugt Kontaktpin, einen zweiten Ausdehnungskoeffizienten ast und das Glas- oder
Glaskeramikmaterial (20) einen dritten Ausdehnungskoeffizienten ciGias aufweist und der Unterschied von erstem, zweitem und dritten
Ausdehnungskoeffizienten maximal 2 ppm/K, bevorzugt maximal 1 ppm/K ist. Durchführung nach einem der Sätze 12 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste, zweite und dritte Ausdehnungskoeffizient (asm, acias, acehäuse) im Bereich 9 ppm/K bis 11 ppm/K liegt. Durchführung nach einem der Sätze 12 bis 19
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Wandung des hoch gezogenen Randes Ausnehmungen
insbesondere Einprägungen, Riffelungen oder Öffnungen umfasst. Durchführung nach einem der Sätze 12 bis 20
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäusebauteil mit hochgestelltem Rand (100, 300, 1003 ) einen Flansch, insbesondere einen flexiblen Flansch umfasst oder an einen flexiblen Flansch (1110) anschließt. Durchführung nach Satz 21 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der flexible Flansch (1110) einen Verbindungsbereich (1180) zum Anschluß des Flansches an ein Gehäuseteil, insbesondere ein Batteriegehäuseteil umfasst. Gehäuse, insbesondere Gehäuse für eine elektrische Speichereinrichtung, insbesondere eine Batterie oder Kondensator mit einer Durchführung nach einem der Sätze 12 bis 22. Speichereinrichtung, insbesondere Batterie- oder Kondensator, mit einem Gehäuse oder Gehäuseteil nach Satz 23. Speichereinrichtung, insbesondere elektrische Speichereinrichtung nach Satz 24, dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Speichereinrichtung eine Gesamtbauhöhe von höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 4 mm, bevorzugt höchstens 3 mm, insbesondere im Bereich 1 mm bis 5 mm, bevorzugt 1 mm bis 3 mm, aufweist. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der Sätze 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Speichereinrichtung eine Kontakteinrichtung (1400), insbesondere Kontaktfahne, umfasst. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der Sätze 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Speichereinrichtung ein Gehäuse aufweist, das mit einem Flansch (1110), insbesondere mit einem flexiblen Flansch mit der Durchführung nach einem der Ansprüche 21 bis 22 verbunden ist. Elektrische Speichereinrichtung nach Satz 27,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flansch (110), insbesondere der flexible Flansch mit dem
Batteriegehäuse durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen oder Löten verbunden ist. Elektrische Speichereinrichtung nach Satz 28,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flansch (1110) mit dem Batteriegehäuse derart derart verbunden ist, dass die Verbindung weitgehend gasdicht ist und bevorzugt, eine Fle- Leckrate kleiner 108 mbar l/sec bei 1 bar Druckunterschiedzur Verfügung gestellt wird. Durchführung (1001 ) durch ein Gehäusebauteil (1002), bevorzugt ein ringförmiges Gehäusebauteil mit einer Durchgangsöffnung (1005) einer elektrischen Speichereinrichtung, bevorzugt einer Batterie oder eines Kondensators, mit wenigstens einem Leiter (1010), insbesondere einem Metallstift, bevorzugt einem Kontaktpin, insbesondere bevorzugt einem kappenförmiges Element, der mittels eines anorganischen Materials, insbesondere Glas- oder Glaskeramikmaterials (1020) in der
Durchgangsöffnung (1005) vom Gehäusebauteil isoliert, bevorzugt elektrisch isoliert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Ebene (1110) des Gehäusebereichs auf der dem Gehäuseinneren abgewandten Oberfläche außerhalb der Durchgangsöffnung oberhalb oder unterhalb mit einer Versetzung (V) zu einer Ebene (1100), die von der dem Gehäuseinneren abgewandten Oberfläche des Leiters ausgebildet wird angeordnet ist und wenigstens eine Oberfläche einer Teilfläche des Gehäusebauteils (1052) von dem anorganischen Material, insbesondere dem Glas- oder Glaskeramikmaterial (1020), überdeckt ist. Durchführung nach Satz 30,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Versetzung (V) höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,7 mm, bevorzugt im Bereich 0,1 mm bis 1 mm liegt. Durchführung nach einem der Sätze 30 oder 31 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäusebauteil (1002) einen ersten Ausdehnungskoeffizienten Ocehäuse, der Leiter (1005), insbesondere Metallstift, bevorzugt Kontaktpin, einen zweiten Ausdehnungskoeffizienten ast und das Glas- oder
Glaskeramikmaterial (1020) einen dritten Ausdehnungskoeffizienten ciGias aufweist und der Unterschied von erstem, zweitem und dritten
Ausdehnungskoeffizienten maximal 2 ppm/K, bevorzugt maximal 1 ppm/K ist. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 32,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste, zweite und dritte Ausdehnungskoeffizient (asm, acias, acehäuse) im Bereich 9 ppm/K bis 11 ppm/K liegt. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 33,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Teilfläche des Gehäusebauteils (1052), die von dem anorganischen Material, insbesondere dem Glas- oder Glaskeramikmaterial (1020) überdeckt ist, eine Wandstärke aufweist, wobei die Wandstärke geringer als 1 mm, bevorzugt geringer als 0,7 mm, insbesondere geringer als 0,5 mm, ganz bevorzugt geringer als 0,3 mm, insbesondere geringer als 0,2 mm, insbesondere bevorzugt geringer als 0,1 mm, bevorzugt im Bereich 0,02 mm - 1 mm, insbesondere im Bereich 0,02 mm - 0,1 mm liegt. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäusebauteil (1002) und/oder der Metallstift (1005) aus einem der nachfolgenden Materialien ist:
Eisen,
eine Eisenlegierung,
eine Eisen-Nickel-Legierung,
eine Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung,
Kovar,
Stahl,
rostfreier Stahl,
Edelstahl,
ferritischer Edelstahl,
austenitischer Edelstahl
Duplex-Edelstahl
Aluminium, eine Aluminium-Legierung,
AlSiC,
Magnesium,
eine Magnesium-Legierung,
Titan,
eine Titan-Legierung. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäusebauteil (1002) im Bereich der Durchgangsöffnung einen hoch- oder tiefer gestellten Bereich (1003) umfasst, derart, dass eine Wandung (1004) im Bereich der Durchgangsöffnung ausgebildet wird. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 36,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäusebauteil außerhalb des hoch- oder tiefergestellten Bereiches (1003) eine erste Ebene (1060) aufweist und der hoch- oder tiefergestellte Bereich in einer zweiten Ebene (1070) liegt und die erste Ebene zur zweiten Ebene abgewinkelt ist, insbesondere senkrecht abgewinkelt ist. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 37,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Glas- oder Glaskeramikmaterial eine Endfläche (1052) des hoch- oder tiefergestellten Bereichs überdeckt. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 38,
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Wandung (1004) des hoch- oder tiefergestellte Gehäusebauteils Ausnehmungen (1200, 1202,1204) insbesondere Einprägungen,
Riffelungen oder Öffnungen umfasst.
Durchführung nach Satz 39 dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung einen Durchmesser aufweist und der Durchmesser des hoch- oder tiefergestellten Bereiches im Verlauf des hoch- oder tiefergestellten Bereiches abnimmt oder zunimmt. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 40,
dadurch gekennzeichnet, dass
das anorganische Material, insbesondere das Glas- oder
Glaskeramikmaterial in seinem Volumenbereich Poren (1101 ) aufweist, insbesondere blasenförmige Poren (1101 ). Durchführung nach Satz 41 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anteil der Poren (1101 ) im Volumen des anorganischen, insbesondere Glas- oder Glaskeramikmaterials, im Bereich 10 Volumen-% bis 45 Volumen-%, bevorzugt 18 Volumen-% bis 42 Volumen-%, liegt. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 42,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Glas- oder Glaskeramikmaterial (1020) mit der Endfläche (1052) des hoch- oder tiefergestellten Bereichs des Gehäusebereichs einen Glas- Metall-Verbund bildet, der zumindest im Außenumfangsbereich des hoch- oder tiefergestellten Bereiches porenfrei ist. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 43,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Oberfläche des Glas- oder Glaskeramikmaterials (1020) auf der dem Gehäuseinneren abgewandten Oberfläche in einer Ebene mit der
Oberfläche des Leiters liegt. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass
der Leiter (1005), insbesondere Metallstift, bevorzugt Kontaktpin, insbesondere das kappenförmige Element, einen Hinterschnitt umfasst. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 45,
dadurch gekennzeichnet, dass
der hoch- oder tiefergestellte Bereich (1003) einen Verlauf aufweist, derart, dass eine Einschnürung ausgebildet wird. Durchführung nach einem der Sätze 30 bis 46,
dadurch gekennzeichnet, dass
der hoch- oder tiefergestellte Bereich eine Einglasungslänge L zur
Verfügung stellt. Duchführung nach einem der Sätze 30 bis 47,
dadurch gekennzeichnet, dass
der hoch- oder tiefergestellte Bereich einen flexiblen Flansch umfasst oder an einen flexiblen Flansch anschließt. Durchführung nach Satz 48,
dadurch gekennzeichnet, dass
der flexible Flansch einen Verbindungsbereich zum Anschluß des
Flansches an ein Gehäuseteil, insbesondere ein Batteriegehäuseteil umfasst. Elektrische Speichereinrichtung, insbesondere Batterie- oder Kondensator, insbesondere Mikrobatterie, umfassend wenigstens eine Durchführung gemäß einem der Sätze 30 bis 49. Elektrische Speichereinrichtung nach Satz 50,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Speichereinrichtung eine Gesamtbauhöhe von höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 4 mm, bevorzugt höchstens 3 mm, insbesondere im Bereich 1 mm bis 5 mm, bevorzugt 1 mm bis 3 mm, aufweist. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der Sätze 50 bis 51 , dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Speichereinrichtung eine Kontakteinrichtung (1400), insbesondere Kontaktfahne, umfasst. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der Sätze 50 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontakteinrichtung (1400), insbesondere Kontaktfahne, mit dem Leiter, insbesondere Metallstift (1010) elektrisch verbunden und durch das anorganische Material, insbesondere das Glas- oder Glaskeramikmaterial, das eine Teilfläche des Gehäusebauteils überdeckt, vom Gehäuse elektrisch getrennt ist. Elektrische Speichereinrichtung nach Satz 53,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dicke des Glas- oder Glaskeramikmaterials zwischen der
Kontakteinrichtung, insbesondere Kontaktfahne (1400) und der Teilfläche des Gehäusebauteils im Bereich 0,1 mm bis 1 ,0 mm, insbesondere 0,1 mm bis 0,7 mm liegt. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der Sätze 50 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Speichereinrichtung ein Gehäuse aufweist, das mit einem Flansch, insbesondere mit einem flexiblen Flansch der Durchführung nach einem der Ansprüche 30 bis 49 verbunden ist. Elektrische Speichereinrichtung nach Satz 55,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flansch, insbesondere der flexible Flansch mit dem Batteriegehäuse durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen oder Löten verbunden ist. Elektrische Speichereinrichtung nach Satz 56,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flansch mit dem Batteriegehäuse derart verbunden ist, dass die
Verbindung weitgehend gasdicht ist und bevorzugt eine He-Leckrate kleiner 108 mbar l/sec bei 1 bar Druckunterschied aufweist. Elektrische Speichereinrichtung gemäß einem der Sätze 50 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass
das Material der Speichereinrichtung zumindest für den Gehäusebereich, der mit dem anorganischen Material, insbesondere mit dem Glas- oder Glaskeramikmaterial in Verbindung steht, ein Metall ist, insbesondere Eisen, eine Eisenlegierung, eine Eisen-Nickel-Legierung, eine Eisen-Nickel- Kobalt-Legierung, Kovar, Stahl, rostfreier Stahl, Edelstahl, ferritischer Edelstahl, Aluminium, eine Aluminium-Legierung, AlSiC, Magnesium, eine Magnesium-Legierung, Titan oder eine Titan-Legierung.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Einrichtung, insbesondere elektrische Speichereinrichtung oder Sensorgehäuse, bevorzugt Batterie, insbesondere Mikrobatterie oder Kondensator, mit einer Durchführung durch ein Gehäuseteil (1 ) mit der Materialstärke T des Gehäuses der Einrichtung, aus einem Metall, insbesondere Eisen, Eisen-Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen, Eisen- Nickel-Kobalt-Legierungen, KOVAR, Stahl, Edelstahl, Aluminium,
Aluminiumlegierungen, AlSiC, Magnesium, Magnesiumlegierungen, Titan oder Titanlegierungen, wobei das Gehäuseteil wenigstens eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung ein Kontaktelement (3) insbesondere Leiter aus einem leitenden Material in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial (2) aufnimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuseteil (1 ) im Bereich der Öffnung einen Kragen (100, 300, 1003) aufweist und so eine innere Wandung der Durchgangsöffnung mit der Höhe H bildet, die größer als die Materialstärke T ist, wobei
bevorzugt die Einglasungslänge EL des Glas- oder Glaskeramikmaterials (2, 1020) der Höhe H entspricht.
2. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kragen (300, 1003) ein hochgewölbter, umgeformter Kragen ist, wobei Gehäuseteil (1 ) und Kragen (100, 200, 1003) insbesondere einteilig ist.
3. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Übergangsbereich zwischen Kragen (300, 1003) und Gehäuseteil wenigstens auf einer Seite, insbesondere der Oberseite, mit einem Radius R abgerundet ist.
4. Elektrische Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialstärkte T des Gehäuseteils (1 ) im Bereich von 0,02 mm bis 1 mm liegt, insbesondere von 0,1 mm bis 0,3 mm und/oder
die Einglasungslänge EL der inneren Wandung im Bereich von 0,3 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,4 mm bis 0,7 mm, insbesondere 0,6 mm liegt.
5. Elektrische Einrichtung nach nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (1 ) und/oder das Gehäuseteil und/oder der Flansch (1500) einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten ai, das Glas- und/oder Glaskeramikmaterial (2, 1020) einen zweiten thermischen
Ausdehnungskoeffizienten 02 und das Kontaktelement, insbesondere der Leiter, bevorzugt der stiftformige Leiter (400, 1010) und/oder das
kappenförmige Element (3) einen dritten thermischen
Ausdehnungskoeffizienten 03 aufweist und die thermischen
Ausdehnungskoeffizienten ai, 02 und/oder 03 sich im Wesentlichen um höchstens 2 * 10 6 1/K unterscheiden, insbesondere um höchstens 1 * 10 6 1/K, insbesondere im Wesentlichen gleich sind, und/oder bevorzugt im Bereich 3 bis 7 * 10 6 1/K, bevorzugt 4,5 bis 5,5 * 10 6 1/K liegen oder im Bereich von 9 * 10 6 1/K bis 11 * 10 6 1/K.
6. Elektrische Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf dem Glas- oder Glaskeramikmaterial (3, 1020) ein Isolationselement (200) angeordnet ist, insbesondere aus Kunststoff oder Glas oder
Glaskeramik, das insbesondere die Stirnfläche des Kragens (100, 300, 1003) überdeckt, wobei bevorzugt die Ebene der Oberfläche des Kragens (100, 300, 1003) unterhalb der Ebene der Oberfläche des Kontaktelements (1 ),
insbesondere Leiters, bevorzugt stiftförmigen Leiters (400, 1010) und/oder des kappenförmigen Elementes oder die Oberfläche des Isolationselements (200) in einer Ebene mit der Oberfläche des Leiters, bevorzugt stiftförmigen Leiters (400, 1010) und/oder des kappenförmigen Elementes (3) liegt.
7. Elektrische Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kontaktelement (3) ein kappenförmiges Element ist, insbesondere mit einer Dicke oder Wandstärke im Bereich 0,1 mm bis 0,3 mm.
8. Elektrische Einrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchführung des Weiteren zumindest einen Anschlußleiter (1400), insbesondere in Form einer Zunge umfasst, der mit dem Leiter, bevorzugt stiftförmigen Leiter (400, 1010) und/oder kappenförmigen Element (3) elektrisch und/oder mechanisch verbunden ist.
9. Elektrische Einrichtung nach Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Leiter, insbesondere der stiftförmige Leiter und/oder das kappenförmige Element (3), bevorzugt rund, mit einem Durchmesser ausgebildet ist, insbesondere einem Durchmesser im Bereich 1 ,5 mm bis 5,0 mm, bevorzugt 2,0 mm bis 4,0 mm.
10. Elektrische Einrichtung, insbesondere elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorgegangenen Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Speichereinrichtung eine Gesamtbauhöhe von höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 4 mm, bevorzugt höchstens 3 mm, insbesondere im Bereich 1 mm bis 5 mm, bevorzugt 1 mm bis 3 mm, aufweist.
11. Elektrische Einrichtung, insbesondere Speichereinrichtung, nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Speichereinrichtung ein Gehäuse aufweist, das mit einem Flansch (1110), insbesondere mit einem flexiblen Flansch der
Durchführung verbunden ist.
12. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flansch (1110) einen Freiraum F zwischen einem hoch- oder tiefergestellten Bereich (1003), der die Einglasung (EL, H) zur Verfügung stellt und einen Verbindungsbereich (1502) aufweist.
13. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der flexible Flansch eine Spitze (1504) aufweist.
14. Elektrische Speichereinrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flansch im Bereich der Spitze (1504) geschwächt ist.
15. Elektrische Speichereinrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (1504) eine Dicke im Bereich 0,05 bis 0,2 mm, bevorzugt 0,15 mm umfasst.
16. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flansch (1110), insbesondere der flexible Flansch, mit dem
Batteriegehäuse durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen oder Löten, verbunden ist.
17. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flansch (1110) mit dem Batteriegehäuse derart derart verbunden ist, dass die Verbindung weitgehend gasdicht ist und bevorzugt, eine He- Leckrate kleiner 108 mbar l/sec zur Verfügung gestellt wird.
18. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchführung eine Ebene (1110) des Gehäusebereichs auf der dem Gehäuseinneren abgewandten Oberfläche außerhalb der
Durchgangsöffnung oberhalb oder unterhalb mit einer Versetzung (V) zu einer Ebene (1100), die von der dem Gehäuseinneren abgewandten
Oberfläche des Leiters ausgebildet wird umfasst und wenigstens eine Oberfläche einer Teilfläche des Gehäusebauteils (1051 ) von dem
anorganischen Material, insbesondere dem Glas- oder Glaskeramikmaterial (1020), überdeckt ist.
19. Elektrische Speichereinrichtung nach Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass die Versetzung (V) höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,7 mm, bevorzugt im Bereich 0,1 mm bis 1 mm liegt.
20. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Teilfläche des Gehäusebauteils (1052), die von dem anorganischen Material, insbesondere dem Glas- oder Glaskeramikmaterial (1020) überdeckt ist, eine Wandstärke aufweist, wobei die Wandstärke geringer als 1 mm, bevorzugt geringer als 0,7 mm, insbesondere geringer als 0,5 mm, ganz bevorzugt geringer als 0,3 mm, insbesondere geringer als 0,2 mm, insbesondere bevorzugt geringer als 0,1 mm, bevorzugt im Bereich 0,02 mm - 1 mm, insbesondere im Bereich 0,02 mm - 0,1 mm liegt.
21. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Wandung (1004) des hoch- oder tiefergestellte Gehäusebauteils Ausnehmungen (1200, 1202,1204) insbesondere Einprägungen,
Riffelungen oder Öffnungen umfasst.
22. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 21 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung einen Durchmesser aufweist und der Durchmesser des hoch- oder tiefergestellten Bereiches im Verlauf des hoch- oder tiefergestellten Bereiches abnimmt oder zunimmt.
23. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Material, insbesondere das Glas- oder Glaskeramikmaterial in seinem Volumenbereich Poren (1101 ) aufweist, insbesondere blasenförmige Poren (1101 ).
24. Elektrische Speichereinrichtung nach Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anteil der Poren (1101 ) im Volumen des anorganischen, insbesondere Glas- oder Glaskeramikmaterials, im Bereich 10 Volumen-% bis 45 Volumen-%, bevorzugt 18 Volumen-% bis 42 Volumen-%, liegt.
25. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Glas- oder Glaskeramikmaterial (1020) mit der Endfläche (1052) des hoch- oder tiefergestellten Bereichs des Gehäusebereichs einen Glas- Metall-Verbund bildet, der zumindest im Außenumfangsbereich des hoch- oder tiefergestellten Bereiches porenfrei ist.
26. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorausgegangenen
Ansprüche 1 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Oberfläche des Glas- oder Glaskeramikmaterials (1020) auf der dem Gehäuseinneren abgewandten Oberfläche in einer Ebene mit der
Oberfläche des Leiters liegt.
27. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Leiter (1005), insbesondere Metallstift, bevorzugt Kontaktpin, insbesondere das kappenförmige Element, einen Hinterschnitt umfasst.
28. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, dass
der hoch- oder tiefergestellte Bereich (1003) einen Verlauf aufweist, derart, dass eine Einschnürung ausgebildet wird.
29. Elektrische Speichereinrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, dass
der hoch- oder tiefergestellte Bereich eine Einglasungslänge EL zur Verfügung stellt.
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