DE102013215736A1

DE102013215736A1 - Battery cell and method for closing the battery cell

Info

Publication number: DE102013215736A1
Application number: DE102013215736.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Eichendorf; Rene Deponte; Martin Zywietz; Bernhard Gossen; Markus Feigl; Anselm Berg; Thomas Klemen; Seyed Abbassi
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (10) mit einem Zellgehäuse (12), das einen Gehäusebehälter (14) und einen Gehäusedeckel (16) aufweist, zwei Elektroden, die in einem Innenbereich des Gehäusebehälters (14) angeordnet sind, einem Elektrolytmaterial, das in dem Innenbereich des Gehäusebehälters (14) angeordnet ist und die Elektroden umgibt, und zwei elektrischen Kontakten, die jeweils mit einer der Elektroden elektrisch gekoppelt sind und sich von dem Innenbereich des Gehäusebehälters (14) durch den Gehäusedeckel (16) in einen Bereich außerhalb des Zellgehäuses (12) erstrecken, wobei der Gehäusedeckel (16) an einer Außenkante einen Überlappungsbereich (18) aufweist, in dem der Gehäusedeckel (16) und ein Randbereich des Gehäusebehälters (14) parallel zueinander angeordnet sind, wobei in dem Überlappungsbereich (18) eine Bördelnaht (20) gebildet ist, um das Zellgehäuse (12) zu verschließen.The invention relates to a battery cell (10) having a cell housing (12) which has a housing container (14) and a housing cover (16), two electrodes which are arranged in an inner region of the housing container (14), an electrolyte material which is in the Interior of the housing container (14) is arranged and surrounds the electrodes, and two electrical contacts which are each electrically coupled to one of the electrodes and from the inner region of the housing container (14) through the housing cover (16) in a region outside the cell housing ( 12), wherein the housing cover (16) has an overlapping region (18) on an outer edge, in which the housing cover (16) and an edge region of the housing container (14) are arranged parallel to one another, wherein in the overlap region (18) a flanging seam (18). 20) is formed to close the cell case (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle mit einem Zellgehäuse, das einen Gehäusebehälter und einen Gehäusedeckel aufweist, zwei Elektroden, die in einem Innenbereich des Gehäusebehälters angeordnet sind, einem Elektrolytmaterial, das in dem Innenbereich des Gehäusebehälters angeordnet ist und die Elektroden umgibt, und zwei elektrischen Kontakten, die jeweils mit einer der Elektroden elektrisch gekoppelt sind und sich von dem Innenbereich des Gehäusebehälters durch den Gehäusedeckel in einen Bereich außerhalb des Zellgehäuses erstrecken.The present invention relates to a battery cell having a cell case having a case container and a case lid, two electrodes disposed in an inside portion of the case case, an electrolyte material disposed in the inside portion of the case case and surrounding the electrodes, and two electrical contacts each electrically coupled to one of the electrodes and extending from the interior of the housing container through the housing cover into an area outside the cell housing.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verschließen einer Batteriezelle, wobei die Batteriezelle ein Zellgehäuse, das einen Gehäusebehälter und einen Gehäusedeckel aufweist, zwei Elektroden, die in einem Innenbereich des Gehäusebehälters angeordnet sind, ein Elektrolytmaterial, das in dem Innenbereich des Gehäusebehälters angeordnet ist und die Elektroden umgibt, und zwei elektrische Kontakte, die jeweils mit einer der Elektroden elektrisch gekoppelt sind und sich von dem Innenbereich des Gehäusebehälters durch den Gehäusedeckel in einen Bereich außerhalb des Zellgehäuses erstrecken, aufweist.Furthermore, the present invention relates to a method for closing a battery cell, wherein the battery cell, a cell housing having a housing container and a housing cover, two electrodes, which are arranged in an inner region of the housing container, an electrolyte material, which is arranged in the inner region of the housing container and surrounding the electrodes, and two electrical contacts, each electrically coupled to one of the electrodes and extending from the interior of the housing container through the housing cover into an area outside the cell housing.

Stand der TechnikState of the art

Eine Batteriezelle ist ein elektrochemischer Energiespeicher und ein Energiewandler. Bei einer Entladung der Batterie wird gespeicherte chemische Energie durch eine elektrochemische Reaktion in elektrische Energie umgewandelt. Die elektrische Energie kann von einem Verbraucher, der mit der Batterie elektrisch gekoppelt ist, genutzt werden.A battery cell is an electrochemical energy store and an energy converter. As the battery discharges, stored chemical energy is converted to electrical energy by an electrochemical reaction. The electrical energy can be used by a consumer that is electrically coupled to the battery.

In Kraftfahrzeugen dient eine Batterie u.a. dazu, Strom für die Scheinwerfer, die Bordelektronik und für den Anlasser zum Starten des Verbrennungsmotors zu liefern. In Elektro- oder Hybridfahrzeugen dient die Batterie zusätzlich als Energiespeicher für den elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs. Die in Kraftfahrzeugen eingesetzten Batterien (z.B. Lithium-Ionen-Akkus) weisen aus Gründen des Volumennutzwertes oftmals eine prismatische Form auf. Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein flachgepresster Wickel, der aus einer Aluminiumfolie, einer Kupferfolie, sowie zwei als Diaphragmen dienenden Kunststoff- oder Keramikfolien gerollt wird. Dabei sind die Aluminiumfolie und die Kupferfolie mit reaktiven Kathoden- und Anodenstoffen beschichtet. Das Gehäuse wird nach Einbringen des Wickels und vor dem druckdichten Verschluss mit einem flüssigen Elektrolyten befüllt.In motor vehicles, a battery u.a. to provide power to the headlamps, the on-board electronics and the starter to start the internal combustion engine. In electric or hybrid vehicles, the battery additionally serves as an energy store for the electric drive of the motor vehicle. The batteries used in automobiles (e.g., lithium-ion batteries) often have a prismatic shape for volumetric utility. Inside the case is a flat-pressed coil, which is rolled out of an aluminum foil, a copper foil, as well as two plastic or ceramic foils serving as diaphragms. The aluminum foil and the copper foil are coated with reactive cathode and anode materials. The housing is filled after introduction of the coil and before the pressure-tight closure with a liquid electrolyte.

Die Kathoden- und Anodenfolie des Wickels werden nicht passgenau, sondern leicht versetzt übereinander gelegt, um eine elektrische Kontaktierung der beiden Folien zu ermöglichen. So lässt sich an der einen offenen Schmalseite des Wickels die negative, an der anderen, gegenüberliegenden Schmalseite die positive Spannung an der jeweiligen Folie abgreifen. Die Kontaktierung der überstehenden Folienstreifen erfolgt mit angeschweißten streifenförmigen Blechteilen aus Kupfer und/oder Aluminium, den so genannten Stromkollektoren. Das Zellgehäuse einer Batterie weist üblicherweise einen Gehäusebehälter und einen Gehäusedeckel auf, die bspw. aus Aluminium oder Edelstahl hergestellt sind. Bei der Kontaktierung der oben genannten Stromkollektoren im Inneren des Zellgehäuses und bei der Durchführung der Strompfade durch das Gehäuse hindurch nach draußen sind verschiedene Aspekte zu beachten. So müssen die Strompfade zunächst gegenüber dem metallischen Zellgehäuse elektrisch isoliert werden. Des Weiteren muss die Dichtheit der Stromdurchführung durch das Zellgehäuse sichergestellt werden. Insbesondere muss bspw. das Ausgasen des in dem Zellgehäuse befindlichen Elektrolytmaterials in die Umwelt verhindert werden. Außerdem sollte das Zellgehäuse mechanische Lasten (hauptsächlich einen Innendruck und Druckkräfte, die durch das Verspannen von mehreren Batteriezellen zu einem Zellmodul entstehen), die auf das Zellgehäuse einwirken, ohne weitere Beschädigungen aufnehmen können. Da in einem Kraftfahrzeug eine große Anzahl von Batteriezellen zum Einsatz kommt, ist eine kostengünstige Lösung für das Abdichten des Zellgehäuses sowie für die Aufnahme von mechanischen Lasten an der Schnittstelle des Gehäusebehälters zu dem Gehäusedeckel wünschenswert.The cathode and anode foil of the coil are not precisely matched, but slightly offset one above the other to allow electrical contact between the two films. Thus, the negative voltage at the one narrow side of the winding, and the positive voltage at the other, opposite the narrow side, can be picked up on the respective film. The contacting of the projecting film strips takes place with welded strip-shaped sheet metal parts made of copper and / or aluminum, the so-called current collectors. The cell housing of a battery usually has a housing container and a housing cover which, for example, are made of aluminum or stainless steel. When contacting the above-mentioned current collectors inside the cell housing and in the passage of the current paths through the housing to the outside, various aspects must be considered. Thus, the current paths must first be electrically insulated from the metallic cell housing. Furthermore, the tightness of the current feed through the cell housing must be ensured. In particular, for example, the outgassing of the electrolyte material in the cell housing into the environment must be prevented. In addition, the cell housing should be able to absorb mechanical loads (mainly internal pressure and compressive forces created by clamping multiple battery cells to a cell module) that act on the cell housing without further damage. Since a large number of battery cells are used in a motor vehicle, a cost-effective solution for sealing the cell housing and for absorbing mechanical loads at the interface of the housing container to the housing cover is desirable.

Bei bekannten Batteriezellen werden der Gehäusebehälter und der Gehäusedeckel mittels einer Laserschweißnaht verbunden. Die Laserschweißnaht übernimmt dabei auch die Funktion des Abdichtens des Zellgehäuses. Die Problematik bei einer Laserschweißnaht besteht darin, dass beim Schweißprozess so genannte Schweißwülste (Schweißaufwürfe) entstehen können. Diese Schweißwülste verhindern ein schlüssiges Anliegen der Batteriezellen zueinander. Aufgrund der Tatsache, dass die Außenflächen der Batteriezellen nicht vollflächig aneinanderliegen, kann ein korrektes Montieren der Batteriezellen zu einem Zellmodul nicht gewährleistet werden. Des Weiteren kann sich das Zellgehäuse durch die Hitzeeinwirkung, die durch den Schweißprozess entsteht, verformen. Diese Verformung wirkt sich zusätzlich negativ auf die Montage der Batteriezellen aus.In known battery cells of the housing container and the housing cover are connected by means of a laser weld. The laser weld also performs the function of sealing the cell housing. The problem with a laser welding seam is that during the welding process so-called welding beads (welding beads) can arise. These welding beads prevent a coherent concern of the battery cells to each other. Due to the fact that the outer surfaces of the battery cells are not abutting each other over the entire surface, a correct mounting of the battery cells to a cell module can not be guaranteed. Furthermore, the cell housing may deform due to the heat generated by the welding process. This deformation also has a negative effect on the assembly of the battery cells.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung stellt daher eine Batteriezelle mit einem Zellgehäuse, das einen Gehäusebehälter und einen Gehäusedeckel aufweist, zwei Elektroden, die in einem Innenbereich des Gehäusebehälters angeordnet sind, einem Elektrolytmaterial, das in dem Innenbereich des Gehäusebehälters angeordnet ist und die Elektroden umgibt, und zwei elektrischen Kontakten, die jeweils mit einer der Elektroden elektrisch gekoppelt sind und sich von dem Innenbereich des Gehäusebehälters durch den Gehäusedeckel in einen Bereich außerhalb des Zellgehäuses erstrecken, bereit, wobei der Gehäusedeckel an einer Außenkante einen Überlappungsbereich aufweist, in dem der Gehäusedeckel und ein Randbereich des Gehäusebehälters parallel zueinander angeordnet sind, wobei in dem Überlappungsbereich eine Bördelnaht gebildet ist, um das Zellgehäuse zu verschließen.The present invention therefore provides a battery cell with a cell housing, which has a housing container and a housing cover, two electrodes, which in an inner region of the Housing container are arranged, an electrolyte material which is disposed in the inner region of the housing container and surrounding the electrodes, and two electrical contacts, which are each electrically coupled to one of the electrodes and from the inner region of the housing container through the housing cover in an area outside the cell housing wherein the housing cover has an overlapping region on an outer edge, in which the housing cover and an edge region of the housing container are arranged parallel to one another, wherein a flanged seam is formed in the overlapping region in order to close the cell housing.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verschließen einer Batteriezelle bereit, wobei die Batteriezelle ein Zellgehäuse, das einen Gehäusebehälter und einen Gehäusedeckel aufweist, zwei Elektroden, die in einem Innenbereich des Gehäusebehälters angeordnet sind, ein Elektrolytmaterial, das in dem Innenbereich des Gehäusebehälters angeordnet ist und die Elektroden umgibt, und zwei elektrische Kontakte, die jeweils mit einer der Elektroden elektrisch gekoppelt sind und sich von dem Innenbereich des Gehäusebehälters durch den Gehäusedeckel in einen Bereich außerhalb des Zellgehäuses erstrecken, aufweist, wobei der Gehäusedeckel auf dem Gehäusebehälter derart angeordnet wird, dass eine Außenkante des Gehäusedeckels und ein Randbereich des Gehäusebehälters in einem Überlappungsbereich parallel zueinander angeordnet sind und wobei eine Bördelnaht durch Bördeln des Gehäusedeckels und des Gehäusebehälters in dem Überlappungsbereich gebildet wird, um das Zellgehäuse zu verschließen.Further, the present invention provides a method for sealing a battery cell, wherein the battery cell comprises a cell case having a case and a case lid, two electrodes disposed in an inside portion of the case, an electrolyte material disposed in the inside of the case and the electrodes surround, and two electrical contacts, each electrically coupled to one of the electrodes and extending from the interior of the housing container through the housing cover into an area outside the cell housing, wherein the housing cover is arranged on the housing container such that an outer edge of the housing cover and an edge region of the housing container are arranged parallel to each other in an overlapping region, and wherein a flanged seam is formed by crimping the housing cover and the housing container in the overlapping region, u m to close the cell housing.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem Bördeln des Gehäusedeckels und des Gehäusebehälter verstanden, dass der Gehäusedeckel und der Gehäusebehälter gemeinsam miteinander verbogen werden.For the purposes of the present invention, a flanging of the housing cover and the housing container is understood to mean that the housing cover and the housing container are bent together.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch das Bördeln im Überlappungsbereich werden im Gegensatz zu einem Schweißprozess keine Wülste oder Aufwürfe erzeugt. Damit können die Außenflächen der Batteriezellen bei einer Verspannung von mehreren Batteriezellen zu einem Zellmodul plan aneinanderliegen. Dies ermöglicht eine korrekte Montage eines Zellmoduls.Beading in the overlap area, in contrast to a welding process, does not produce beads or jellies. Thus, the outer surfaces of the battery cells can lie against each other in a bracing of several battery cells to form a cell module. This allows a correct installation of a cell module.

Des Weiteren entsteht bei dem Bördelprozess keine relevante Wärme, die zu einer Verformung des Zellgehäuses führen könnte. Dadurch wird zusätzlich sichergestellt, dass die Außenflächen der Batteriezellen vollflächig aneinanderliegen können.Furthermore, in the crimping process, no relevant heat is generated, which could lead to a deformation of the cell housing. This additionally ensures that the outer surfaces of the battery cells can lie against each other over the entire surface.

Außerdem weist die Bördelnaht eine hohe mechanische Stabilität auf. Dadurch können von der Batteriezelle hohe mechanische Lasten aufgenommen werden, ohne dass die Verbindung zwischen dem Gehäusebehälter und dem Gehäusedeckel beschädigt wird. Zudem kann die Bördelnaht sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden.In addition, the flanged seam has a high mechanical stability. As a result, high mechanical loads can be absorbed by the battery cell without damaging the connection between the housing container and the housing cover. In addition, the flanged seam can be produced very easily and inexpensively.

Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Bördennaht durch Bördeln des Gehäusedeckels und des Gehäusebehälters in dem Überlappungsbereich gebildet ist.It is of particular advantage if the Bördennaht is formed by crimping the housing cover and the housing container in the overlap region.

In dem Überlappungsbereich sind der Gehäusedeckel und der Gehäusebehälter im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Dabei wird die Bördelnaht durch ein gemeinsames Verbiegen des Gehäusedeckels und des Gehäusebehälters in dem Überlappungsbereich hergestellt. Somit kann die Schnittstelle zwischen dem Gehäusebehälter und dem Gehäusedeckel zuverlässig verschlossen werden.In the overlap region, the housing cover and the housing container are arranged substantially parallel to one another. In this case, the hemming seam is produced by a common bending of the housing cover and the housing container in the overlapping region. Thus, the interface between the housing container and the housing cover can be reliably closed.

In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäusebehälter zumindest in dem Überlappungsbereich eine Kunststoffschicht angeordnet.In a further embodiment, a plastic layer is arranged between the housing cover and the housing container at least in the overlapping region.

Durch das Einklemmen der Kunststoffschicht zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäusebehälter kann die Batteriezelle noch besser und zuverlässiger abgedichtet werden. Somit kann bspw. verhindert werden, dass das in der Batteriezelle befindliche Elektrolytmaterial aus der Batteriezelle austritt.By clamping the plastic layer between the housing cover and the housing container, the battery cell can be even better and more reliable sealed. Thus, for example, it can be prevented that the electrolyte material in the battery cell leaks out of the battery cell.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine äußere Umfangsfläche der Bördelnaht durch einen Teil des Gehäusebehälters gebildet.According to another embodiment, an outer circumferential surface of the flanged seam is formed by a part of the housing container.

In dieser Ausführungsform wird die Bördelnaht durch ein Bördeln des Gehäusedeckels und des Gehäusebehälters in Richtung einer Gehäusedeckelmitte bzw. in Richtung des Gehäusedeckels gebildet. Dabei ist die Bördelnaht in dem Überlappungsbereich ausgeführt.In this embodiment, the flanged seam is formed by crimping the housing cover and the housing container in the direction of a housing cover center or in the direction of the housing cover. In this case, the hemming seam is executed in the overlapping area.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine äußere Umfangsfläche der Bördelnaht durch einen Teil des Gehäusedeckels gebildet.In another embodiment, an outer circumferential surface of the flanged seam is formed by a part of the housing cover.

In dieser Ausführungsform wird die Bördelnaht durch ein Bördeln des Gehäusedeckels und des Gehäusebehälters in einer von der Gehäusedeckelmitte abgewandten Richtung bzw. in Richtung des Gehäusebehälters erzeugt. Vorzugsweise wird der Gehäusebehälter so gebogen, dass die Außenflächen von mehreren Batteriezellen bündig aneinanderliegen können.In this embodiment, the flanged seam is produced by crimping the housing cover and the housing container in a direction away from the housing cover center or in the direction of the housing container. Preferably, the housing container is bent so that the outer surfaces of several battery cells can lie flush against each other.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform fluchtet die äußere Umfangsfläche der Bördelnaht im Wesentlichen mit einer seitlichen Gehäusewand des Zellgehäuses. According to a further embodiment, the outer circumferential surface of the flanged seam is substantially aligned with a lateral housing wall of the cell housing.

Unabhängig davon, ob die Bördelnaht durch ein Bördeln des Gehäusedeckels und des Gehäusebehälters in Richtung der Gehäusedeckelmitte oder in einer von der Gehäusedeckelmitte abgewandten Richtung hergestellt ist, wird sichergestellt, dass die äußere Umfangsfläche der Bördelnaht mit einer seitlichen Gehäusewand des Zellgehäuses fluchtet. Dadurch wird ein vollflächiges Aneinanderliegen der Außenflächen der Batteriezellen gewährleistet. Dies ermöglicht eine korrekte Montage der Batteriezellen zu einem Zellmodul.Regardless of whether the flanged seam is produced by crimping the housing cover and the housing container in the direction of the housing cover center or in a direction away from the housing cover center, it is ensured that the outer circumferential surface of the flanged seam is aligned with a side housing wall of the cell housing. As a result, a full-surface juxtaposition of the outer surfaces of the battery cells is ensured. This allows a correct mounting of the battery cells to a cell module.

In einer weiteren Ausführungsform ist in dem Gehäusedeckel benachbart zu der Bördelnaht eine Sicke ausgebildet.In a further embodiment, a bead is formed in the housing cover adjacent to the hemming seam.

Durch die Sicke kann eine nochmalige Versteifung der Bördelnaht und damit der Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäusebehälter erreicht werden. Damit ergibt sich eine erhöhte Stabilität und Zuverlässigkeit der Batteriezelle.By the bead, a repeated stiffening of the flanged seam and thus the connection between the housing cover and the housing container can be achieved. This results in increased stability and reliability of the battery cell.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Anordnen des Gehäusedeckels auf dem Gehäusebehälter eine Kunststoffschicht auf dem Gehäusedeckel und/oder dem Gehäusebehälter zumindest in dem Überlappungsbereich derart angeordnet, dass die Kunststoffschicht nach dem Verschließen des Zellgehäuses zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäusebehälter angeordnet ist.In a preferred embodiment of the method, prior to arranging the housing cover on the housing container, a plastic layer is arranged on the housing cover and / or the housing container at least in the overlap region such that the plastic layer is arranged between the housing cover and the housing container after the cell housing has been closed.

Die Kunststoffschicht kann auf dem Gehäusedeckel und/oder dem Gehäusebehälter aufgebracht werden. Damit kann die Batteriezelle zuverlässig abgedichtet werden. Das Austreten von Elektrolytmaterial aus der Batteriezelle wird verhindert.The plastic layer can be applied to the housing cover and / or the housing container. Thus, the battery cell can be reliably sealed. The leakage of electrolyte material from the battery cell is prevented.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Bördelnaht durch Umbiegen des Überlappungsbereichs in Richtung des Gehäusedeckels gebildet.According to a further embodiment of the method, the flanged seam is formed by bending over the overlapping area in the direction of the housing cover.

In dieser Ausführungsform wird der Gehäusedeckel und der Gehäusebehälter in dem Überlappungsbereich in Richtung des Gehäusedeckels bzw. der Gehäusedeckelmitte gebördelt. Damit werden an den seitlichen Gehäusewänden keine überstehenden Wülste erzeugt. Die Seitenflächen der Batteriezellen liegen bei einer Montage zu einem Zellmodul plan aneinander.In this embodiment, the housing cover and the housing container in the overlap region in the direction of the housing cover or the housing cover center is crimped. Thus, no protruding beads are generated on the side walls of the housing. The side surfaces of the battery cells are flat when mounted to a cell module.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Bördelnaht durch Umbiegen des Überlappungsbereichs in Richtung des Gehäusebehälters gebildet.According to a further embodiment of the method, the flanged seam is formed by bending over the overlapping area in the direction of the housing container.

Hierbei werden der Gehäusedeckel und der Gehäusebehälter in dem Überlappungsbereich in Richtung des Gehäusebehälters bzw. in einer von der Gehäusedeckelmitte abgewandten Richtung gebördelt. Die Seitenflächen der Batteriezelle werden dabei vorzugsweise derart gebogen, dass die Seitenflächen der Zellen bei einem Verspannen zu einem Zellmodul vollflächig aneinanderliegen können.Here, the housing cover and the housing container are crimped in the overlap region in the direction of the housing container or in a direction away from the housing cover center direction. In this case, the side surfaces of the battery cell are preferably bent in such a way that the side surfaces of the cells can lie against one another over the entire surface when braced to form a cell module.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Isolierung, welche insbesondere als Schicht ausgebildet ist, auf der Innenseite des Gehäusedeckels und/oder auf der Innenseite des Gehäusebehälters angebracht. Hierdurch erübrigt sich eine herkömmliche Isolierung auf der Außenseite des Gehäusedeckels und/oder auf dem Gehäusebehälter. Eine Innenisolierung bietet gegenüber einer Isolierung auf der Außenseite der Batteriezelle den Vorteil, dass die Isolationsschicht nicht durch äußere Einflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit, beschädigt werden kann. Aufgrund des Schutzes durch das Gehäuse, kann die Innenisolationsschicht dünner ausgeführt sein im Vergleich zu der benötigten Dicke einer Isolationsschicht auf der Außenseite des Gehäuses.In a preferred embodiment, an insulation, which is designed in particular as a layer, mounted on the inside of the housing cover and / or on the inside of the housing container. This eliminates a conventional insulation on the outside of the housing cover and / or on the housing container. An inner insulation offers over insulation on the outside of the battery cell the advantage that the insulation layer can not be damaged by external influences, such as moisture. Due to the protection by the housing, the inner insulation layer can be made thinner compared to the required thickness of an insulation layer on the outside of the housing.

Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren zutreffen bzw. anwendbar sind.It is understood that the features, properties and advantages of the device according to the invention also apply or can be applied correspondingly to the method according to the invention.

Außerdem versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.In addition, it is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in schematischer Form eine Batteriezelle, die erfindungsgemäß mit einer Bördelnaht verschlossen ist; 1 shows in schematic form a battery cell, which is sealed according to the invention with a flanged seam;

2 zeigt verschiedene Ausführungsformen der Bördelnaht gemäß 1; und 2 shows various embodiments of the hemming seam according to 1 ; and

3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 shows a diagram for explaining an embodiment of a method according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist eine Batteriezelle schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Die Batteriezelle 10 weist ein Zellgehäuse 12 mit einem Gehäusebehälter 14 und einem Gehäusedeckel 16 auf. Im Inneren des Zellgehäuses 12 befindet sich bspw. ein in 1 nicht dargestellter Zellwickel, der aus einer Aluminiumfolie, aus einer Kupferfolie sowie zwei als Diaphragmen dienenden Kunststoff- oder Keramikfolien gerollt wird. Die Aluminium- und die Kupferfolie sind mit aktiven Kathoden- und Anodenstoffen beschichtet. Außerdem befindet sich in einem Innenbereich des Gehäusebehälters 14 bspw. ein Elektrolytmaterial, das die Elektroden des Zellwickels umgibt. Die Kontaktierung der Elektroden des Zellwickels erfolgt über angeschweißte elektrische Kontakte aus Kupfer und/oder Aluminium. Die in 1 nicht dargestellten elektrischen Kontakte erstrecken sich von den im Innenbereich des Gehäusebehälters 14 angeordneten Elektroden durch den Gehäusedeckel 16 bis in einen Bereich außerhalb des Zellgehäuses 12.In 1 a battery cell is shown schematically and generally with 10 designated. The battery cell 10 has a cell case 12 with a housing container 14 and a housing cover 16 on. Inside the cell housing 12 is located, for example. a in 1 not shown cell coil, which is rolled from an aluminum foil, a copper foil and two serving as diaphragms plastic or ceramic films. The aluminum and copper foils are coated with active cathode and anode materials. It is also located in an interior of the housing 14 For example, an electrolyte material surrounding the electrodes of the cell coil. The contacting of the electrodes of the cell coil via welded electrical contacts made of copper and / or aluminum. In the 1 not shown electrical contacts extending from the inside of the housing container 14 arranged electrodes through the housing cover 16 into an area outside the cell housing 12 ,

Bei der Konstruktion der Batteriezelle 10 ist zu beachten, dass das Zellgehäuse 12 zuverlässig abgedichtet wird. Bspw. muss verhindert werden, dass das im Zellgehäuse 12 befindliche Elektrolytmaterial ausgast und damit in einen Bereich außerhalb der Batteriezelle 10 gelangt. Außerdem sollte das Zellgehäuse 12 so konstruiert sein, dass auch hohe mechanische Lasten ohne weitere Beschädigungen aufgenommen werden können. Die mechanischen Lasten entstehen z.B. durch einen Innendruck der Batteriezelle 10 oder auch durch ein Verspannen von mehreren Batteriezellen 10 zu einem Zellmodul. Die Funktionen des Abdichtens und der Aufnahme von mechanischen Lasten stellen insbesondere hohe Anforderungen an die Schnittstelle zwischen dem Gehäusebehälter 14 und dem Gehäusedeckel 16.In the construction of the battery cell 10 It should be noted that the cell case 12 is reliably sealed. For example. must be prevented that in the cell case 12 Outgassing electrolyte material and thus in an area outside the battery cell 10 arrives. In addition, the cell case should 12 be designed so that even high mechanical loads can be absorbed without further damage. The mechanical loads arise, for example, by an internal pressure of the battery cell 10 or by a bracing of several battery cells 10 to a cell module. The functions of sealing and receiving mechanical loads, in particular, make high demands on the interface between the housing container 14 and the housing cover 16 ,

Bei bekannten Batteriezellen werden der Gehäusebehälter 14 und der Gehäusedeckel 16 miteinander verschweißt, um die oben genannten Anforderungen erfüllen zu können. Allerdings bilden sich bei dem Schweißprozess üblicherweise so genannte Schweißwülste. Des Weiteren kann sich durch die Hitze, die durch den Schweißprozess entsteht, das Zellgehäuse verformen. Dadurch wird verhindert, dass die Batteriezellen plan aneinanderliegen können. Eine korrekte Montage zu einem Zellmodul ist somit nicht möglich.In known battery cells of the housing container 14 and the housing cover 16 welded together to meet the above requirements. However, so-called welding beads usually form during the welding process. Furthermore, the heat generated by the welding process may deform the cell housing. This prevents the battery cells from lying flat against each other. Correct mounting to a cell module is therefore not possible.

Der Gehäusedeckel 16 weist daher erfindungsgemäß an einer Außenkante einen Überlappungsbereich 18 auf, in dem der Gehäusedeckel 16 und ein Randbereich des Gehäusebehälters 14 parallel zueinander angeordnet sind. Der Gehäusedeckel 16 und der Gehäusebehälter 14 werden in dem Überlappungsbereich 18 gebördelt und bilden somit eine Bördelnaht 20. Mit anderen Worten, werden der Gehäusedeckel 16 und der Gehäusebehälter 14 in dem Überlappungsbereich 18 gemeinsam miteinander verbogen. Dabei ist die Bördelnaht 20 in diesem Ausführungsbeispiel durch Bördeln des Gehäusedeckels 16 und des Gehäusebehälters 14 in Richtung einer Gehäusedeckelmitte 22 bzw. in Richtung des Gehäusedeckels 16 gebildet. Außerdem ist die Bördelnaht 20 so ausgeführt, dass eine äußere Umfangsfläche der Bördelnaht 20 im Wesentlichen mit den seitlichen Gehäusewänden 24 des Zellgehäuses 12 fluchtet. Damit können die seitlichen Gehäusewände 24 von mehreren Batteriezellen 10 plan aneinandergelegt werden. Mehrere Batteriezellen 10 können somit ohne Probleme zu einem Zellmodul verspannt werden.The housing cover 16 Therefore, according to the invention has an overlap region on an outer edge 18 on, in which the housing cover 16 and a peripheral portion of the housing container 14 are arranged parallel to each other. The housing cover 16 and the housing container 14 be in the overlap area 18 crimped and thus form a flanged seam 20 , In other words, the housing cover 16 and the housing container 14 in the overlap area 18 bent together. Here is the hemming seam 20 in this embodiment by crimping the housing cover 16 and the housing container 14 in the direction of a housing cover center 22 or in the direction of the housing cover 16 educated. In addition, the hemming seam 20 designed so that an outer peripheral surface of the flanged seam 20 essentially with the lateral housing walls 24 of the cell housing 12 flees. This allows the side housing walls 24 of several battery cells 10 plan to be put together. Several battery cells 10 can thus be braced without problems to a cell module.

Darüber hinaus kann in dem Überlappungsbereich 18 eine Kunststofffolie zwischen dem Gehäusedeckel 16 und dem Gehäusebehälter 14 eingeklemmt sein. Mithilfe dieser Kunststofffolie kann die Abdichtung des Zellgehäuses 12 verbessert werden. Das Elektrolytmaterial kann damit nicht aus dem Zellgehäuse 12 austreten.In addition, in the overlap area 18 a plastic film between the housing cover 16 and the housing container 14 be trapped. Using this plastic film, the sealing of the cell housing 12 be improved. The electrolyte material can not be removed from the cell housing 12 escape.

Außerdem führt die Bördelnaht 20 zu einer zusätzlichen mechanischen Versteifung des Zellgehäuses 12 und damit zu einer höheren Stabilität gegenüber mechanischen Lasten, die z.B. beim Stapeln der Batteriezellen 10 entstehen können.In addition, the hemming seam leads 20 to an additional mechanical stiffening of the cell housing 12 and thus to a higher stability against mechanical loads, eg when stacking the battery cells 10 can arise.

2 zeigt verschiedene Ausführungsformen der Bördelnaht 20. Insbesondere sind verschiedene Ausprägungen der Bördelnaht 20a dargestellt, die links oben in der 1 gezeigt ist. Die in 2 beschriebenen Ausführungsformen der Bördelnaht 20a können jedoch auch analog auf die Bördelnaht 20b aus 1 angewendet werden. 2 shows various embodiments of the hemming seam 20 , In particular, different forms of flanging seam 20a shown at the top left in the 1 is shown. In the 2 described embodiments of the flanged seam 20a however, can also be analogous to the hemming seam 20b out 1 be applied.

In der 2a ist eine Ausführungsform der Bördelnaht 20 gezeigt, bei der eine äußere Umfangsfläche der Bördelnaht 20 durch einen Teil des Gehäusebehälters 14 gebildet ist. Damit entstehen an der seitlichen Gehäusewand 24 keine störenden Wülste, die ein schlüssiges Aneinanderlegen der Batteriezellen 10 verhindern. Bei der Ausführungsform der Bördelnaht 20 aus 2b ist eine äußere Umfangsfläche der Bördelnaht 20 durch einen Teil des Gehäusedeckels 16 gebildet. Damit die äußere Umfangsfläche der Bördelnaht 20 im Wesentlichen mit der seitlichen Gehäusewand 24 fluchtet, weist der Gehäusebehälter 14 im Bereich der Bördelnaht 20 eine Biegung 26 auf. Somit können die Batteriezellen 10 auch in dieser Ausführungsform plan aufeinandergestapelt werden und damit bspw. korrekt zu einem Zellmodul verspannt werden.In the 2a is an embodiment of the hemming seam 20 shown in which an outer peripheral surface of the flanged seam 20 through a part of the housing container 14 is formed. This results in the lateral housing wall 24 no disturbing bulges, the a logical juxtaposition of the battery cells 10 prevent. In the embodiment of the flanged seam 20 out 2 B is an outer peripheral surface of the hemming seam 20 through a part of the housing cover 16 educated. So that the outer peripheral surface of the flanged seam 20 essentially with the lateral housing wall 24 Aligns, the housing container 14 in the area of the flanged seam 20 a bend 26 on. Thus, the battery cells can 10 also in this embodiment, plan stacked on each other and thus, for example, be braced correctly to a cell module.

Die in 2c und 2d dargestellten Ausführungsformen entsprechen im Wesentlichen den Ausführungsformen, die bei den 2a und 2b beschrieben wurden. Allerdings weisen die Ausführungsformen aus den 2c und 2d zusätzlich eine Sicke 28 auf, die in dem Gehäusedeckel 16 und benachbart zu der Bördelnaht 20 ausgebildet ist. Die Sicke 28 führt zu einer höheren mechanischen Stabilität der Batteriezelle 10. Mechanische Lasten, die z.B. beim Stapeln der Batteriezellen 10 entstehen, können besser aufgenommen werden.In the 2c and 2d illustrated embodiments substantially correspond to the embodiments that in the 2a and 2 B have been described. However, the embodiments of the 2c and 2d in addition a bead 28 on that in the case cover 16 and adjacent to the hemming seam 20 is trained. The bead 28 leads to a higher mechanical stability of the battery cell 10 , Mechanical loads, for example when stacking the battery cells 10 emerge can be better absorbed.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Isolierung, welche insbesondere als Schicht ausgebildet ist, auf der Innenseite des Gehäusedeckels 16 und/oder des Gehäusebehälters 14 aufgebracht. Beim Vorgang des Bördelns, bei welchem die Enden des Gehäusedeckels 16 und des Gehäusebehälters 14 gemeinsam verbogen werden, werden die jeweiligen Isolationsschichten gegebenenfalls miteinander und/oder mit dem Gehäusebehälter 14 und/oder mit dem Gehäusedeckel 16 verspannt. Die Randbereiche der jeweiligen Isolationsschichten werden hierbei durch die Formänderungen des Gehäusedeckels 16 und des Gehäusebehälters 14 aufeinander geschoben und zusammengepresst. Hierdurch ist die Batteriezelle 10 dicht und zudem stabiler hinsichtlich Beschädigungen. In einer alternativen Ausführungsform werden die Enden der Isolationsschichten beim Vorgang des Bördelns zusammen mit den Enden des Gehäusedeckels 16 und des Gehäusebehälters 14 verbogen. Auch hierdurch wird die Batteriezelle 10 dicht verschlossen und ist stabiler hinsichtlich Beschädigungen.In a preferred embodiment, an insulation, which is designed in particular as a layer, on the inside of the housing cover 16 and / or the housing container 14 applied. In the process of crimping, in which the ends of the housing cover 16 and the housing container 14 be bent together, the respective insulation layers are optionally together and / or with the housing container 14 and / or with the housing cover 16 braced. The edge regions of the respective insulation layers are in this case by the shape changes of the housing cover 16 and the housing container 14 pushed together and pressed together. This is the battery cell 10 dense and more stable in terms of damage. In an alternative embodiment, the ends of the insulating layers in the process of flanging together with the ends of the housing cover 16 and the housing container 14 bent. This also makes the battery cell 10 sealed and is more stable in terms of damage.

In 3 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens 30 dargestellt. Das Verfahren 30 dient zum Verschließen der Batteriezelle 10 mittels der Bördelnaht 20.In 3 is a diagram for explaining an embodiment of a method according to the invention 30 shown. The procedure 30 serves to close the battery cell 10 by means of the hemming seam 20 ,

In einem Schritt 32 wird zunächst auf dem Gehäusedeckel 16 und/oder dem Gehäusebehälter 14 eine Kunststoffschicht angeordnet. Diese Kunststoffschicht dient zum besseren Abdichten des Zellgehäuses 12. Dazu ist die Kunststoffschicht vorzugsweise in dem Überlappungsbereich 18 angeordnet. Zusätzlich kann die Kunststoffschicht auch in anderen Bereichen des Gehäusedeckels 16 und des Gehäusebehälters 14 aufgebracht werden. Dabei ist zu beachten, dass die Kunststoffschicht so angeordnet wird, dass sie nach dem Verschließen des Zellgehäuses 12 zumindest in dem Überlappungsbereich 18 zwischen dem Gehäusedeckel 16 und dem Gehäusebehälter 14 angeordnet ist. Somit kann die Batteriezelle 10 zuverlässig abgedichtet werden. Ein Austreten von Elektrolytmaterial wird verhindert.In one step 32 is initially on the housing cover 16 and / or the housing container 14 arranged a plastic layer. This plastic layer serves to better seal the cell housing 12 , For this purpose, the plastic layer is preferably in the overlapping area 18 arranged. In addition, the plastic layer can also be used in other areas of the housing cover 16 and the housing container 14 be applied. It should be noted that the plastic layer is arranged so that they after closing the cell housing 12 at least in the overlap area 18 between the housing cover 16 and the housing container 14 is arranged. Thus, the battery cell 10 be reliably sealed. Leakage of electrolyte material is prevented.

In einem Schritt 34 wird der Gehäusedeckel 16 auf dem Gehäusebehälter 14 derart angeordnet, dass eine Außenkante des Gehäusedeckels 16 und ein Randbereich des Gehäusebehälters 14 in dem Überlappungsbereich 18 parallel zueinander angeordnet sind.In one step 34 becomes the housing cover 16 on the housing container 14 arranged such that an outer edge of the housing cover 16 and a peripheral portion of the housing container 14 in the overlap area 18 are arranged parallel to each other.

Anschließend wird das Zellgehäuse 12 in einem Schritt 36 verschlossen, indem der Gehäusedeckel 16 und der Gehäusebehälter 14 in dem Überlappungsbereich 18 gebördelt werden. Durch das Bördeln wird in dem Überlappungsbereich 18 eine Bördelnaht 20 gebildet. Dabei kann die Bördelnaht 20 durch ein Bördeln des Gehäusedeckels 16 und des Gehäusebehälters 14 in Richtung der Gehäusedeckelmitte 22 oder in einer von der Gehäusedeckelmitte 22 abgewandten Richtung erzeugt werden.Subsequently, the cell case 12 in one step 36 closed by the housing cover 16 and the housing container 14 in the overlap area 18 to be beaded. By crimping is in the overlap area 18 a hemming seam 20 educated. In this case, the flanged seam 20 by crimping the housing cover 16 and the housing container 14 in the direction of the housing cover center 22 or in one of the housing cover center 22 be turned away direction.

Zusätzlich kann in dem Gehäusedeckel die Sicke 28 ausgebildet werden, um die mechanische Stabilität der Batteriezelle 10 zu erhöhen.In addition, in the housing cover the bead 28 be formed to the mechanical stability of the battery cell 10 to increase.

Claims

Battery cell ( 10 ), comprising: - a cell housing ( 12 ), which has a housing container ( 14 ) and a housing cover ( 16 ), two electrodes, which in an inner region of the housing container ( 14 ) are arranged, - an electrolyte material, in the interior of the housing container ( 14 ) is arranged and surrounds the electrodes, and - two electrical contacts, which are each electrically coupled to one of the electrodes and from the inner region of the housing container ( 14 ) through the housing cover ( 16 ) in an area outside the cell housing ( 12 ), wherein the housing cover ( 16 ) at an outer edge an overlap area ( 18 ), in which the housing cover ( 16 ) and an edge region of the housing container ( 14 ) are arranged parallel to one another, wherein in the overlapping region ( 18 ) a hemming seam ( 20 ) is formed to the cell housing ( 12 ) to close.

Battery cell according to claim 1, wherein the flanging seam ( 20 ) by crimping the housing cover ( 16 ) and the housing container ( 14 ) in the overlapping area ( 18 ) is formed.

Battery cell according to claim 1 or 2, wherein between the housing cover ( 16 ) and the housing container ( 14 ) at least in the overlapping area ( 18 ) A plastic layer is arranged.

A battery cell according to any one of claims 1 to 3, wherein an outer peripheral surface of the hemming seam (Fig. 20 ) through a part of the housing container ( 14 ) is formed.

A battery cell according to any one of claims 1 to 3, wherein an outer peripheral surface of the hemming seam (Fig. 20 ) through a part of the housing cover ( 16 ) is formed.

Battery cell according to one of claims 1 to 5, wherein the outer peripheral surface of the flanged seam ( 20 ) substantially with a lateral housing wall ( 24 ) of the cell housing ( 12 ) flees.

Battery cell according to one of claims 1 to 6, wherein in the housing cover ( 16 ) adjacent to the hemming seam ( 20 ) a bead ( 28 ) is trained.

Battery cell ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the battery cell ( 10 ) an insulation, which is preferably formed as a layer, on the inside of the housing cover ( 16 ) and / or on the inside of the housing container ( 14 ), and wherein the insulation seals the cell.

Battery cell ( 10 ) according to claim 8, wherein the insulation in the process of crimping with at least one further insulation and / or the cell housing 12 is strained.

Battery cell ( 10 ) according to claim 8, wherein the ends of the insulation in the process of crimping together with the ends of the housing cover 16 and the housing container 14 to be bent.

Procedure ( 30 ) for closing a battery cell ( 10 ), the battery cell ( 10 ) a cell housing ( 12 ), which has a housing container ( 14 ) and a housing cover ( 16 ), two electrodes, which in an inner region of the housing container ( 14 ) are arranged, an electrolyte material, in the interior of the housing container ( 14 ) and surrounding the electrodes, and two electrical contacts, each electrically coupled to one of the electrodes, and extending from the interior of the housing container (10). 14 ) through the housing cover ( 16 ) in an area outside the cell housing ( 12 ), the method comprising the steps of: - arranging the housing cover ( 16 ) on the housing container ( 14 ) such that an outer edge of the housing cover ( 16 ) and an edge region of the housing container ( 14 ) in an overlapping area ( 18 ) are arranged parallel to each other, and - forming a flanged seam ( 20 ) by crimping the housing cover ( 16 ) and the housing container ( 14 ) in the overlapping area ( 18 ) to the cell housing ( 12 ) to close.

Method according to claim 11, wherein prior to arranging the housing cover ( 16 ) on the housing container ( 14 ) a plastic layer on the housing cover ( 16 ) and / or the housing container ( 14 ) at least in the overlapping area ( 18 ) is arranged such that the plastic layer after closing the cell housing ( 12 ) between the housing cover ( 16 ) and the housing container ( 14 ) is arranged.

A method according to claim 11 or 12, wherein the flanging seam ( 20 ) by bending over the overlapping area ( 18 ) in the direction of the housing cover ( 16 ) is formed.

A method according to claim 11 or 12, wherein the flanging seam ( 20 ) by bending over the overlapping area ( 18 ) in the direction of the housing container ( 14 ) is formed.