Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Speicher, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Speichers.

Bei dem Speicher der in Rede stehenden Art handelt es sich insbesondere um eine Lithium-Ionen-Batterie wie sie mehr und mehr in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Diese Batterien bzw. Akkumulatoren weisen beispiels weise ein prismatisches Metallgehäuse auf, in welchem eine Vielzahl von Einzelzellen angeordnet ist. Das Gehäuse weist eine oder mehrere Pol- oder Elektrodendurchführungen auf, welche dem Anschluss bzw. der Verschal- tung dienen. Aus der DE 10 2015 221 555 A1 ist in diesem Zusammenhang eine Batterie mit einem metallischen Gehäuse bekannt, welches eine Ge- häuseaußenwand mit einer Durchbrechung bzw. einer Öffnung aufweist. Ein elektrisch leitender Polbolzen weist einen Schaft auf, der durch die Durch- brechung geführt ist. Ein elektrisch isolierendes Stützelement und mindes- tens ein Dichtungselement bilden in ihrer Kombination ein Dichtsystem für die Poldurchführung. Hervorgehoben wird in diesem Zusammenhang insbe- sondere die gute Dichtwirkung einer derartigen Anordnung. Die vorgeschla- gene Konfiguration bedingt allerdings die Verwendung vieler Einzelteile und scheint bereits aus diesem Grund in der Herstellung aufwendig. Daneben ist der Montageaufwand hoch und in der Folge fehleranfällig.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Speicher sowie ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Speichers anzugeben, welche sich insbesondere durch eine geringe Komplexität aus- zeichnen und dabei höchsten Anforderungen hinsichtlich Isolation und Dich- tigkeit gerecht werden. Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Speicher gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.

Erfindungsgemäß umfasst ein elektrischer Speicher zumindest einen An- schlusspol, wobei der Anschlusspol über oder mittels eines Einsatzteils in und/oder an einem Durchgang eines Gehäuses des Speichers angeordnet ist, und wobei das Einsatzteil mittels eines Spritzgussverfahrens an den An- schlusspol angespritzt und thermisch an das Gehäuse gefügt ist. Bei dem Durchgang handelt es sich beispielsweise um eine Öffnung oder um eine Durchbrechung in einem Gehäuse bzw. einer Gehäuseaußenwand des Speichers, insbesondere beispielsweise in einem Gehäusedeckel des elektrischen Speichers. In diese kann das Einsatzteil mit Vorteil einfach und unkompliziert eingesetzt oder eingesteckt werden. Die (endgültige) Befesti- gung am Gehäuse, beispielsweise am Gehäusedeckel, erfolgt dann mit Vor- teil durch den Eintrag von Wärme, beispielsweise auf das Gehäuse und/oder das Einsatzteil. Zweckmäßigerweise sind bzw. werden das Gehäuse und das Einsatzteil also formschlüssig oder form- und/oder stoffschlüssig verbunden. Eine ausgezeichnete Dichtwirkung ist die Folge. Ein großer Vorteil, welcher auch zu einer Reduzierung der Komplexität der gesamten Anordnung führt, besteht unter anderem auch darin, dass das Einsatzteil nicht als separates Bauteil hergestellt wird, sondern dieses direkt an den Anschlusspol (an- )gespritzt wird. Flierzu wird beispielsweise der Anschlusspol in ein entspre- chend ausgebildetes Spritzgusswerkzeug eingelegt (und dann umspritzt). Beim Anordnen des Einsatzteils ist dann quasi der Anschlusspol automatisch mit montiert, ohne dass weitere Verfahrensschritte notwendig sind. Durch das direkte Anspritzen des Anschlusspols sind weiter keine zusätzlichen Dichtelemente oder dergleichen notwendig. Hinzu kommt, dass das Einsatz- teil sich quasi jeder beliebigen Geometrie des Anschlusspols anpassen kann. Zwischen dem Anschlusspol und dem Einsatzteil kann eine entsprechende Struktur oder dergleichen vorgesehen sein, um einen dazwischen wirkenden Formschluss zu verbessern. Durch die Einleitung von Wärme kann ebenfalls zusätzlich ein Form- und/oder Stoffschluss vorgesehen sein, welcher unter anderem der Lebensdauer der gesamten Anordnung zugutekommen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Einsatzteil einen Stützabschnitt auf, welcher eine Stützfläche umfasst, welche an eine Innen- seite oder an eine Außenseite des Gehäuses gefügt ist. Eine Anordnung an der Innenseite ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da ein Druck im Gehäu- seinneren zu einer verstärkten Dichtung durch das Einsatzteil führt und damit in keiner Weise schädlich ist. Mit anderen Worten kann sich das Einsatzteil über seine Stützfläche innen am Gehäuse abstützen, wodurch die Dichtwir- kung sogar erhöht wird. Eine Anordnung an der Außenseite kann aus Platz- gründen vorteilhaft sein.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Innenseite oder die Außenseite des Gehäuses zur Verbindung mit der Stützfläche strukturiert, gemäß einer be- vorzugten Ausführungsform beispielsweise mittels eines Lasers, wodurch ein Strukturbereich gebildet ist. Mittels Laserstrukturieren können definierte Oberflächenstrukturen geschaffen werden, welche geeignet sind, eine Adhä- sion für das thermische Fügen zu erhöhen. Darüber hinaus können Ver- schmutzungen, wie Öle und Fette, entfernt werden. Durch die hohen Tempe- raturen beim Laserstrukturieren können mit Vorteil Oxidschichten erzeugt werden, welche maßgeblich zur Verbesserung der Verbindung beitragen.

Das Gehäuse ist insbesondere in einem zur Stützfläche des Einsatzteils kor- respondierenden Bereich strukturiert. Auch die vorgenannte Durchbrechung bzw. Öffnung kann strukturiert werden, sodass das Einsatzteil auch in radia- ler Richtung optimal formschlüssig beziehungsweise ggf. auch stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden ist. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Struktur Rillen, Löcher, punktförmige Vertiefungen, Hinterschneidungen etc. Wie bereits angedeutet, kann auch der Anschlusspol gemäß einer Ausfüh- rungsform einen Strukturbereich umfassen. Die vorgenannten Vorteile gelten entsprechend.

Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei einem Werkstoff des Ein- satzteils um einen Kunststoff. Gemäß verschiedener Ausführungsformen kann es sich dabei um einen Thermoplast oder um einen thermoplastischen Elastomer handeln. Mit Vorteil kann also zwischen dem Einsatzteil und dem Gehäuse, welches beispielsweise aus einem Aluminiumwerkstoff bzw. einer Aluminiumlegierung besteht, eine hybride Werkstoffverbindung geschaffen werden. An dieser Stelle sei erwähnt, dass das thermische Fügen gemäß einer Ausführungsform unter Druckbeaufschlagung stattfindet. Insbesondere wirkt also insbesondere im Bereich der Stützfläche beispielsweise ein Füge- druck gleichzeitig mit der Wärmeeinbringung.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Einsatzteil einen Schaftabschnitt auf, welcher den Durchgang durchragt. Liegt die Stützfläche an der Innensei- te des Gehäuses an, überragt der Schaftabschnitt das Gehäuse zweckmäßi- gerweise nach außen, andernfalls nach innen. Mit Vorteil endet das Einsatz- teil also nicht innerhalb der Durchbrechung bzw. der Öffnung, sondern geht durch diese hindurch und überragt sogar das Gehäuse nach außen bzw. ggf. nach innen. Gemäß einer Ausführungsform schließt das Einsatzteil auch bündig mit dem Gehäuse ab, durchdringt dabei die Durchbrechung bzw. Öff- nung aber vollständig. Durch das vollständige Durchragen der Öffnung wird eine sehr stabile Anordnung geschaffen, welche durch den allseitigen bzw. umseitigen Formschluss auch höchste Stabilität verleiht. Zudem kann durch das vollumfängliche Anliegen innerhalb und entlang der Öffnung eine ausge- zeichnete Dicht- wie auch Isolationswirkung sichergestellt werden.

Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Stützabschnitt flanschartig bzw. radial von dem Schaftabschnitt weg. Das Einsatzteil weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform also eine etwa T-förmige Gestalt auf. Ein Querschnitt der Einsatzteils kann rund, beispielsweise kreisrund, aber auch eckig, insbesondere mehreckig, ausgeführt sein. Der Spritzguss ermöglicht an dieser Stelle eine sehr hohe Gestaltungsfreiheit.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Anschlusspol eine Verbindungsstel- le auf, an welcher ein Leitungselement befestigt ist, wobei die Verbindungs- Stelle in das Einsatzteil eingebettet ist. Mit anderen Worten umgibt das Ein- satzteil die Verbindungsstelle mit Vorteil vollständig, wodurch diese bestmög- lich geschützt und zusätzlich stabilisiert ist. Die Verbindungsstelle wird ge- mäß einer Ausführungsform stoffschlüssig, beispielsweise mittels eines La- serschweißprozesses, gebildet bzw. realisiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem elektri schen Speicher um eine Lithium-Ionen-Zelle bzw. um eine/n Lithium-Ionen- Batterie/Akku, wobei das Leitungselement ein Ableiter ist, welcher mit der entsprechenden Elektrode bzw. allgemein dem Zellwickel des Speichers elektrisch leitend verbunden ist. Bevorzugt ist der Speicher eine prismatische Zelle, gemäß VDA-Standard. Anstelle des Ausdrucks Anschlusspol wird in diesem Zusammenhang auch der Begriff Terminal oder auch nur„Pol“ ver- wendet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem in Rede stehenden Anschlusspol um die Anodenkontaktierung des Spei- chers. Diese ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus Kupfer oder auch aus Kupfer und Aluminium (wegen der besseren Schweißbarkeit). Ge- mäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlusspol als walzplat- tierte Aluminium-Kupfer-Scheibe ausgebildet, welche mittels des vorgenann- ten Laserschweißprozesses mit dem entsprechenden Ableiter verbunden ist. Die vorgenannte Werkstoffkombination kann alternativ auch z. B. mittels Reibschweißen realisiert werden. Der Ableiter auf der Anodenseite ist aus Kupfer. Typischerweise ist ein zweiter Anschlusspol vorgesehen, welcher die Kathodenkontaktierung bereitstellt. Diese ist ebenfalls über ein Leitungsele- ment bzw. einen Ableiter entsprechend mit dem Zellwickel verbunden, wobei der Ableiter sowie das Terminal auf der Kathodenseite aus Aluminium gebil- det sind. Gemäß einer Ausführungsform sind die Kathodenkontaktierung so- wie die Elektrodenkontaktierung der Kathode mit Hilfe eines Laserschweiß- prozesses an den Gehäusedeckel gefügt. Gemäß einer Ausführungsform wird (auch) auf der Kathodenseite ein Einsatzteil verwendet. Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Anschlusspol also um die Katho- denkontaktierung des Speichers. Der Grundaufbau entspricht dem auf der Anodenseite, lediglich bei den verwendeten Materialen kann es Unterschiede geben. So sind der Anschlusspol und der Ableiter beispielsweise aus Alumi- nium. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Speicher zwei Anschluss- pole, wobei beide Anschlusspole jeweils über Einsatzteile in den entspre- chenden Öffnungen eines Gehäuses des Speichers angeordnet sind, und wobei die Einsatzteile mittels Spritzguss an die Anschlusspole angespritzt und thermisch an das Gehäuse gefügt sind.

Der Gehäusedeckel bzw. das ganze Gehäuse sind bevorzugt aus Alumini- um. Es hat sich gezeigt, dass durch das thermische Fügen des Einsatzteils an das Aluminiumgehäuse eine alterungsbeständige Verbindung geschaffen werden kann, welche zwischen Kupfer und Kunststoff so nicht möglich wäre. Insofern ist es besonders von Vorteil, dass der Ableiter, zumindest ab- schnittsweise zum Formen des Einsatzteils umspritzt ist und anschließend an das Gehäuse gefügt wird.

Gemäß einer Ausführungsform ragt das Leitungselement, insbesondere also der Ableiter bzw. das Leitungselement durch den Durchgang bzw. die Öff- nung des Gehäuses hindurch. Mit Vorteil ist in diesem Bereich das Einsatz- teil vorgesehen, sodass das Leitungselement vorteilhafterweise durch das Einsatzteil gestützt wird.

Zweckmäßigerweise umgibt der Schaftabschnitt das Leitungselement zumin- dest abschnittsweise. Hierdurch kann eine Stützwirkung erreicht werden, welche insbesondere bei den im Fahrzeugbetrieb auftretenden Vibrationen von Vorteil sein kann. Auch die Verbindungsstelle ist gut geschützt, da sie ebenfalls in das Einsatzteil eingebettet ist. Zweckmäßigerweise wird der Ab- leiter an den Anschlusspol befestigt, in ein entsprechendes Spritzgusswerk- zeug eingelegt und dann umspritzt. Die gesamte Anordnung kann einfach gehandhabt und als Ganzes in das Gehäuse bzw. in den Gehäusedeckel eingesetzt werden.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Speichers, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, umfas- send die Schritte:

- Bereitstellen eines Anschlusspols sowie eines Gehäuses;

- Bereichsweise Umspritzen des Anschlusspols und Formen eines Ein- satzteils;

- Thermisches Fügen des Einsatzteils an das Gehäuse.

Die im Zusammenhang mit dem elektrischen Speicher erwähnten Vorteile und Merkmale ergeben sich analog und entsprechend für das Verfahren so- wie umgekehrt und untereinander.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Fügen des Einsatzteils von innen oder außen an das Gehäuse.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Befestigen eines Leitungselements an den Anschlusspol und ab- schnittsweise Umspritzen zusammen mit dem Anschlusspol.

Bei dem Leitungselement handelt es sich gemäß einer bevorzugten Ausfüh- rungsform um einen Ableiter bzw. um eine Elektrode. Diese wird beispiels- weise mittels eines Laserschweißprozesses an den Anschlusspol bzw. das Terminal geschweißt. Die gesamte Anordnung kann dann in ein entspre- chendes Spritzgusswerkzeug eingelegt und umspritzt werden, wobei hierbei mit Vorteil direkt an dieser Anordnung das Einsatzteil ausgebildet werden kann. Dieses wird dann in einem weiteren Schritt in das Gehäuse angeordnet und anschließend gefügt. Zweckmäßigerweise ist das Gehäuse in einem pa- rallelen Verfahrensschritt bereits entsprechend vorbehandelt worden, bei spielsweise indem es an den Kontaktstellen zum Einsatzteil strukturiert wur- de, beispielsweise mechanisch oder mittels eines Lasers bzw. auch che- misch.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Be- schreibung einer Ausführungsform eines Anschlusspols bzw. Einsatzteils mit Bezug auf die beigefügten.

Es zeigen:

Fig. 1 : eine Ausführungsform eines Anschlusspols nebst Leitungsele- ment;

Fig. 2: ein Einsatzteil, angespritzt an die aus Fig. 1 bekannte Anord- nung;

Fig. 3: das aus der Fig. 2 bekannte Einsatzteil, angeordnet in einem

Gehäuse einer Batterie.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Anschlusspol 20, welcher mit einem Lei- tungselement 24 verbunden ist. Bei dem Anschlusspol 20 bzw. dem Terminal oder dem Kontaktierelement 20 handelt es sich beispielsweise um eine Ano- denkontaktierung einer hier nicht weiter dargestellten Batterie, welche mit dem Leitungselement, insbesondere einem Ableiter bzw. einer Elektrode der Batterie, verbunden bzw. an dieser befestigt ist. Hierzu ist eine Verbindungs- Stelle 22 geformt, welche beispielsweise mittels eines Laserschweißprozes- ses gebildet wurde. Alternativ kann es sich bei dem Anschlusspol 20 aber auch um die Kathodenkontaktierung einer Batterie handeln etc.

Fig. 2 zeigt nun ein Einsatzteil 40, welches an die aus der Fig. 1 bekannte Anordnung, umfassend den Anschlusspol 20 sowie das Leitungselement 24, angespritzt ist. Ein Teil des Leitungselements 24 sowie die Verbindungsstelle 22 sind durch das Einsatzteil 40 verdeckt. Mit Vorteil umhüllt das Einsatzteil 40 das Leitungselement 24 abschnittsweise bzw. die Verbindungsstelle, vgl. hierzu auch die Fig. 1 , vollständig. Das Einsatzteil weist einen Stützabschnitt 42 auf, welcher eine Stützfläche 46 sowie einen Schaftabschnitt 44 ausbildet. Das Einsatzteil weist eine im Wesentlichen T-förmige Gestalt auf.

Fig. 3 zeigt nun, wie die aus Fig. 2 bekannte Anordnung in ein Gehäuse 60, insbesondere in einen Durchgang oder in eine Öffnung 62 des Gehäuses 60, eingesetzt ist, insbesondere von innen. Die im Wesentlichen kreisringförmige Stützfläche 46 stützt sich mit Vorteil an einer Innenseite des Gehäuses 60 ab. Der Schaftabschnitt 44 durchragt die Öffnung mit Vorteil vollständig und überragt dabei auch eine Gehäuseaußenseite. Durch die radiale Abstützung des Schaftabschnitts 44 in der Öffnung 62 und die flächige Abstützung über die Stützfläche 46 innen am Gehäuse 60 wird eine äußerst stabile, sichere und gut dichtende Anordnung erreicht. Insbesondere im Bereich der Stützflä- che 46, ggf. auch im Bereich der Öffnung 62 selbst, wird mit Vorteil, bei spielsweise durch Wärmeeintrag in Verbindung mit einer Laserstrukturierung, ein Form- bzw. ein Form- und/oder Stoffschluss erzeugt. In der Folge wird eine extrem kompakte und kostengünstige Anordnung möglich, welche die Anzahl der benötigten Bauteile sowie etwaiger Verfahrensschritte bei der Herstellung auf ein Minimum reduziert. Bei einer Anordnung von außen wäre die Form des Einsatzteils z. B. umgedreht, d.h. der Anschlusspol wäre dann z. B. am Stützabschnitt angeordnet und der Schaftabschnitt würde die Öff- nung von außen nach innen durchragen. Bezugszeichenliste

20 Anschlusspol, Kontaktierelement 22 Verbindungsstelle

24 Leitungselement

40 Einsatzteil

42 Stützabschnitt

44 Schaftabschnitt

46 Stützfläche

60 Gehäuse

62 Durchgang, Öffnung