Titel

Fiat Terminal Design für Energiespeicher

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines

Energiespeichers und einen Energiespeicher.

Aus dem Stand der Technik sind Energiespeicher seit langem bekannt.

Üblicherweise wird bei den Energiespeichern zwischen Batterien und

Akkumulatoren unterschieden. Die Energiespeicher sind in untereinander austauschbaren Baugrößen, wie zum Beispiel im PHEV1 -, PHEV2-, LEV40- Format, auf dem Markt erhältlich.

Nachteilig am Stand der Technik ist die gängige Höhe eines

Terminalüberstandes von Batteriezellen, wie im oben beschriebenen PHEV1 -, PHEV2-, LEV40-Format. Ferner weisen die Terminals der bekannten Batterien eine Vielzahl von Komponenten auf, die einen komplexen Aufbau der Terminals begründen.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Energiespeicher, insbesondere einem Lithium lonen-Energiespeicher, nach Gattung des unabhängigen Anspruchs 1 . Ferner geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Herstellen eines

Energiespeichers nach Gattung des unabhängigen Anspruchs 9.

Vorzugsweise ist der Energiespeicher als Batterie (Primärzelle), Batteriesatz, Akkumulator (Sekundärzelle) oder Akkumulatorsatz ausgebildet. Neben den Energiespeicherzellen weist der Energiespeicher ein Gehäuse mit

Stromableitern, nämlich einen Minuspol (Anode) und einen Pluspol (Kathode) auf. Vorzugsweise ist der Energiespeicher ein prismatischer Energiespeicher. Der Terminal ist flach ausgebildet. Unter„flach" ist ein Bauteil zu verstehen, dass gegenüber seiner Breite und Tiefe eine wesentlich geringere Höhe aufweist. Unter einem flachen Terminal ist ein„Fiat Terminal Design", ein mit Polen versehener flacher Träger, eine mit Polen versehene flache Tragstruktur oder ein flaches Energiespeicheraufsatzstück zu verstehen. Dabei weist der Terminal eine Grundfläche auf, die insbesondere rechteckig oder quadratisch ausgebildet ist.

Bevorzugt ist der Terminal eben ausgebildet. Besonders bevorzugt schließt der Terminal ein Gehäuse des Energiespeichers zu einer Seite hin bündig ab.

Ein erstes stromleitendes Material wird mit der Anode und ein zweites stromleitendes Material wird mit der Kathode verbunden. Vorzugsweise weisen die stromleitenden Materialien die Form einer Platte oder eines Plättchens auf. Bevorzugt weisen die stromleitenden Materialien eine quadratische oder rechteckige Form auf. Durch das Vorsehen des erfindungsgemäßen Energiespeichers mit dem

Terminal können eine Reduzierung eines Terminalüberstandes und damit eine Verbesserung der Volumeneffizienz der Energiespeicherzelle erfolgen.

Außerdem lassen sich die Bauteile bzw. Komponenten des Terminals reduzieren. Ferner kann auf Crimpen, wie aus der bisherigen Terminalfertigung bekannt, verzichtet werden.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorteilhaft ist eines der stromleitenden Materialien als Träger ausgebildet, der das weitere stromleitende Material in einer Aussparung aufnimmt. Hierdurch ist ebenfalls ein flacher Terminal ausbildbar. Vorzugsweise ist das stromleitende Material, das mit der Anode in Kontakt steht, aus Kupfer oder einer

Kupferlegierung. Damit wird dieses stromleitende Material wiederum selbst zur Anode. Vorzugsweise ist das stromleitende Material, das mit der Kathode in Kontakt steht, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Damit wird dieses stromleitende Material wiederum selbst zur Kathode. Bevorzugt ist der Träger als Platte oder Plättchen ausgebildet. Dabei liegt der Träger auf elektrischem Potential. Weiter vorteilhaft ist das erste stromleitende Material vom zweiten stromleitenden

Material mittels eines elektrischen Isolators getrennt. Damit lassen sich die stromleitenden Materialien mechanisch stabil miteinander verbinden und gleichzeitig elektrisch isolieren. Weiter vorteilhaft weist der Terminal alternativ einen Träger auf, der beide stromleitenden Materialien in jeweils einer Aussparung aufnimmt. Hierdurch ist ebenfalls ein besonders flacher Terminal ausbildbar. Vorzugsweise ist das stromleitende Material, das mit der Anode in Kontakt steht, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Vorzugsweise ist das stromleitende Material, das mit der Kathode in Kontakt steht, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.

Vorzugsweise ist der Träger aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Bevorzugt ist der Träger als Platte oder Plättchen ausgebildet. In dieser Variante wird vermieden, dass das gesamte Gehäuse auf elektrischem Potential liegt. Weiter vorteilhaft sind das erste stromleitende Material und das zweite stromleitende Material mittels eines elektrischen Isolators vom Träger getrennt. Damit lassen sich die stromleitenden Materialien mechanisch stabil im Träger integrieren und gleichzeitig voneinander elektrisch isolieren. Weiter vorteilhaft ist der elektrische Isolator ein Spritzguss. Vorzugsweise wird der Isolator im Spritzgussverfahren zwischen die stromleitenden Materialien eingebracht. Aufgrund der Anbindung im Spritzgussverfahren kann ein hermetischer Verbund sichergestellt werden, der eine spätere Zell-Dichtigkeit gewährleistet. Bevorzugt wird als Isolator ein Kunststoffring oder Kunststoff- Retainer durch den Spritzguss ausgebildet.

Weiter vorteilhaft weist die Anode Anodenfähnchen auf, die an eines der stromleitenden Materialien angeschweißt sind und die Kathode weist

Kathodenfähnchen auf, die an das weitere der stromleitenden Materialien angeschweißt sind. Die Anbindung der Elektrodenfähnchen der Energiespeicherzelle an das jeweilige stromleitende Material kann beispielsweise mittels Ultraschallschweißen vor Einschub der Energiespeicherzelle in das Gehäuse erfolgen. Weiter vorteilhaft ist der Terminal auf ein Energiespeichergehäuse geschweißt.

Somit lässt sich der Energiespeicher auf einfache Weise zusammensetzen. Bevorzugt wird der Terminal bündig auf das Energiespeichergehäuse

aufgeschweißt. Hierdurch wird ein Energiespeicher bereitgestellt, der eine kompakte Form aufweist und bei dem keine Bauteile mehr überstehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines bekannten Energiespeichers; eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen

Energiespeichers; eine schematische Ansicht von Komponenten des

erfindungsgemäßen Energiespeichers aus Figur 2 vor dem Zusammensetzen des Energiespeichers; eine weitere schematische Ansicht von Komponenten der erfindungsgemäßen Energiespeichers aus Figur 2 vor dem Zusammensetzen des Energiespeichers; ein Querschnitt durch den Terminal des erfindungsgemäßen Energiespeichers aus Figur 2;

Figur 6 eine schematische Ansicht eines alternativen Terminals für den

Energiespeicher aus Figur 2 und Figur 7 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Teils eines Energiespeichers 15 aus dem Stand der Technik, der als Batterie ausgebildet ist. Die Batterie weist einen Terminal mit einem überstehenden Minuspol 16 und einem überstehenden Pluspol 1 auf. Sowohl der Minuspol 16 als auch der Pluspol 17 weisen ein Gewinde auf. Ferner weist die Batterie Batteriezellen (nicht dargestellt) und ein Gehäuse 18 zur Aufnahme der Batteriezellen auf. Dabei ragen die mit den Batteriezellen verbunden Pole 16, 17 über das Gehäuse 18 hinaus.

Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen

Energiespeichers 1 , wobei in den Figuren 3 und 4 schematische Ansichten von Komponenten des erfindungsgemäßen Energiespeichers 1 aus Figur 2 vor dem Zusammensetzen des Energiespeichers 1 gezeigt sind. Dabei ist der

Energiespeicher 1 als eine prismatische Batterie ausgebildet. Die Batterie weist eine Batteriezelle 4 mit einer Anode 2 und einer Kathode 3 auf. Dabei sind die Anode 2 und die Kathode 3 auf einer gemeinsamen Seite der Batteriezelle 4 angeordnet. Auf die Anode 2 und die Kathode 3 ist ein flach und eben

ausgebildeter Terminal 6 aufgesetzt. Der Terminal 6 weist eine rechteckige Grundfläche auf. Der Terminal 6 ist im sogenannten Fiat Terminal Design ausgebildet. Der Terminal 6 weist wenigstens ein erstes stromleitendes Material 7 und ein zweites stromleitendes Material 8 auf. Im zusammengebauten Zustand der Batterie liegt das erste stromleitende Material 7 an der Anode 2 an und ist mit dieser verbunden. Damit wird das erste stromleitende Material 7 selbst zur Anode. Ferner liegt das zweite stromleitende Material 7 an der Kathode 3 an und ist mit dieser verbunden. Damit wird das zweite stromleitende Material 7 selbst zur Kathode. Die stromleitenden Materialien 7 und 8 weisen die Form einer Platte bzw. eines Plättchens auf. Das erste stromleitende Material 7 besteht aus Kupfer und das zweite stromleitenden Material 8 aus Aluminium.

Das zweite stromleitende Material 8 ist als Träger 10 ausgebildet. Der Träger 10 weist eine Aussparung auf, in der das erste stromleitende Material 7 eingelassen ist. Das erste stromleitende Material 7 wird mittels eines elektrischen Isolators 9 vom zweiten stromleitenden Material getrennt. Als Isolator 9 wird ein

Kunststoff ring bzw. ein Kunststoff-Retainer verwendet. Der Isolator 9 wird bspw. per Spritzguss zwischen die beiden stromleitenden Materialien 7, 8 eingebracht. Hierdurch werden die beiden stromleitenden Materialien 7, 8 mechanisch stabil miteinander verbunden und elektrisch voneinander isoliert.

Bei einem Verbinden des flachen Terminals 6 mit der Anode 2 und Kathode 3 werden mittels Ultraschallschweißen das erste stromleitende Material 7 an Anodenfähnchen der Anode 2 angeschweißt und das zweite stromleitende

Material 8 an Kathodenfähnchen der Kathode 3 angeschweißt. Im Anschluss daran wird der Terminal 6 auf das Batteriegehäuse 5 bündig aufgeschweißt. Hierdurch wird eine Batterie bereitgestellt, die eine kompakte Form aufweist, bei der keine Bauteile überstehen.

Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch den Terminal der erfindungsgemäßen Batterie aus Figur 2. Dabei ist eine Trennung des ersten stromleitenden Materials 7 vom zweiten stromleitenden Material 8 mittels des elektrischen Isolators 9 im Detail dargestellt.

Figur 6 zeigt eine schematische Ansicht eines alternativen Terminals 6 aus Figur 2. Der alternative Terminal 6 weist einen Träger 10 auf, der jeweils beide stromleitenden Materialien 7, 8 in einer entsprechenden Aussparung aufnimmt. Beide stromleitenden Materialien 7, 8 sind in den Träger 10 eingelassen. Dabei sind das erste stromleitende Material 7 und zweite stromleitende Material 8 mittels eines elektrischen Isolators 9,1 1 vom Träger 10 getrennt. Als Isolator 9, 1 1 wird ein Kunststoff ring bzw. ein Kunststoff-Retainer verwendet. Der Isolator 9, 1 1 wird bspw. per Spritzguss zwischen die beiden stromleitenden Materialien 7, 8 eingebracht. Damit lassen sich die stromleitenden Materialien 7, 8 mechanisch stabil im Träger 10 integrieren und gleichzeitig voneinander elektrisch isolieren.

Figur 7 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Verfahren zum Herstellen eines Energiespeichers in Form einer Batterie oder eines Akkumulators werden nachfolgende Schritte durchlaufen: Im Schritt 100 erfolgt ein Erzeugen eines flach ausgebildeten Terminals mit einem ersten

stromleitenden Material und einem zweiten stromleitenden Material. Beim

Erzeugen des flachen Terminals erfolgt im Schritt 200 ein Trennen der beiden stromleitenden Materialien voneinander mittels Spritzgießen wenigstens eines elektrischen Isolators. Im Schritt 300 wird ein Anbringen, insbesondere mittels

Ultraschallschweißen, des Terminals auf eine Anode und eine Kathode einer Energiespeicherzelle ausgeführt, wobei die Anode und die Kathode auf einer gemeinsamen Seite der Energiespeicherzelle angeordnet sind. Dabei liegt eines der stromleitenden Materialien an der Anode an und das weitere der

stromleitenden Materialien liegt an der Kathode an. In einem Schritt 400 erfolgt das Schweißen des Terminals auf ein Energiespeichergehäuse. Vorzugsweise weist der Terminal eine rechteckige Grundfläche auf. Damit schließt der Terminal das Batteriegehäuse zu einer Seite hin dicht ab. Durch das Vorsehen des erfindungsgemäßen Energiespeichers in der Form einer Batterie oder eines Akkumulators mit dem flach ausgebildeten Terminal erfolgen eine Reduzierung eines Terminalüberstandes und damit eine

Verbesserung der Volumeneffizienz der Zelle. Außerdem lassen sich die Bauteile bzw. Komponenten des Terminals reduzieren. Ferner kann auf Crimpen, wie aus der bisherigen Terminalfertigung bekannt, verzichtet werden.