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WO2024132809A1 - Cell housing, elementary electric storage cell and method for production - Google Patents
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WO2024132809A1 - Cell housing, elementary electric storage cell and method for production - Google Patents

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WO2024132809A1
WO2024132809A1 PCT/EP2023/085713 EP2023085713W WO2024132809A1 WO 2024132809 A1 WO2024132809 A1 WO 2024132809A1 EP 2023085713 W EP2023085713 W EP 2023085713W WO 2024132809 A1 WO2024132809 A1 WO 2024132809A1
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aluminum
cup
housing
cell housing
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PCT/EP2023/085713
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Mathias Widmaier
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ElringKlinger AG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/222—Inorganic material
    • H01M50/224—Metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a cell housing and an elementary electrical storage cell constructed therewith for constructing a rechargeable battery module, which is intended in particular for a high-voltage battery system, such as is installed in electric vehicles, and to a method for producing such a cell housing.
  • a connection technology between a respective cover assembly and an associated cell cup distinguishes between cell housings made of nickel-plated steel and cell housings made of aluminum.
  • Cell housings made of nickel-plated steel are generally connected by crimping, and those made of aluminum by laser welding. Crimping also requires an additional plastic seal to ensure the required liquid and gas tightness of the cell in the area of the cover.
  • Cell housings made of the two materials mentioned each have a number of advantages and disadvantages, as shown below as examples.
  • Nickel plating of steel requires toxic chemicals and has a high CCA footprint due to the necessary diffusion annealing at high temperatures.
  • the present invention has the object of creating an improved cell housing as well as an elementary electrical storage cell constructed therewith and a method for its production.
  • the cell housing comprises a cell cup or cell jacket with an aluminum-steel composite and at least one cell cover made of aluminum, which are materially bonded to one another.
  • an aluminum-steel composite represents a purely metallic sandwich structure which has no further intermediate layers, i.e., in contrast to the overall disclosure of DE 10 2012 223 551 A1, in particular no intermediate insulation layers.
  • a sleeve-shaped wall of a cell cup or cell jacket comprises, at least in some regions, an aluminum-steel composite with at least two layers.
  • this object is also achieved by an elementary electrical storage cell with the features of claim 13, inter alia, in that this storage cell comprises a cell housing with a cell cup with an aluminum-steel composite and a cell cover made of aluminum, which are materially connected to one another.
  • a method for producing a cell housing of an elementary storage cell comprising a cell cup or cell jacket and at least one cell cover, in which at least one electrical pole is arranged as a contact, with the features of claim 14, a solution to the above object, if the method is characterized in that the cell cup or the cell jacket with an aluminum-steel composite and the at least one cell cover made of aluminum are connected to one another using one or more of the following methods to form the cell housing: material-locking connection by welding with or without additional material, soldering or gluing. The material-locking connection takes place in particular at an end edge of the cell cup. Combinations of these methods can also be used.
  • the present invention is based on the knowledge that the respective advantages of aluminum and steel can be combined as partners in a common structure, whereby these partners can even mutually eliminate some of the disadvantages listed above for each design as examples.
  • the proposed cell housing made of an aluminum-steel composite with a cell cover made of aluminum combines the advantages of aluminum and steel housings in a material-tight connection:
  • the weak point of the aluminum cell cover is not critical, since this front surface of the cell housing is comparatively small and is not adjacent to other cells in a module. Furthermore, a storage module is designed in such a way that that outgassing is possible via this front surface.
  • a bursting element as a degassing opening, through which the cell can be degassed in a controlled manner in an emergency like an emergency valve to reduce the risk of propagation of the storage.
  • the overall structure of a cell housing according to the invention has better cooling properties compared to a cell housing made of steel due to the high thermal conductivity of aluminum.
  • a thickness of the housing wall of a cell housing proposed according to the invention is significantly reduced in comparison to a cell housing made only of aluminum.
  • the aluminum-steel composite is designed as a layered composite.
  • Various methods are known for producing such a layered composite.
  • a steel layer is arranged between two aluminum layers.
  • the aluminum layers thus serve to dissipate heat inside and out and to provide full-surface corrosion protection for the steel layer.
  • the different metal layers have substantially the same thickness.
  • Such materials are available under the brand name Feran®, or as inlay platings, e.g. under the product name "Edgelay” and with at least one enclosed metallic core zone within another surrounding metallic material is available on the market as “Corelay” from the Wickeder Group.
  • cut edges or end edges at the opening of the cell cup or a cell jacket are protected by a cell cover made of aluminum that is welded onto the cell cup or cell jacket.
  • a cell cup only needs to be closed on one side with a cover, whereas a cell jacket as a piece of pipe with a rectangular cross-section in particular needs to be closed with two covers at opposite ends.
  • the weld seam at the end edge of the cell cup or at the ends of a cell casing forms a permanently gas-tight connection with the cell cover, at least on the outside.
  • a cell casing is thus permanently protected at least against external influences.
  • the steel layer is provided as reinforcement of at least one wide outer surface of a cell casing.
  • the steel layer thus protects and supports the largest and therefore most mechanically vulnerable surfaces of the cell casing to pressure-related bursting, in particular of a flat-prismatic storage cell.
  • the cell jacket of a cell sleeve is closed at its periphery or at an end edge. An inner layer is thus protected from external influences.
  • the cell jacket is closed by at least one weld seam.
  • the weld seam is preferably a laser weld seam.
  • the cell jacket is then made of at least one or more different layers.
  • a connection by means of a weld seam is sufficient after appropriate bending or edge bending.
  • a material-fit connection point instead of a bending edge in the area of an edge, a material-fit connection point, in particular in the form of a laser weld seam, is provided, as is illustrated and described using embodiment examples and with reference to the drawing.
  • the cell housing is designed for a cylindrical storage cell. In another embodiment of the invention, the cell housing is designed for a prismatic storage cell.
  • a cell housing according to the invention is advantageously characterized in that it is provided with an electrically insulating plastic layer on a casing surface.
  • this plastic layer is formed from a shrunk-on hose material. After completion of the welding work to close the cell housing, such a hose can be put over the then finished elementary storage cell and shrunk around the casing of the cell housing, for example by heat radiation or a tempered air flow, whereby a cover with at least one electrical connection and possibly a relief opening as well as a base for heat dissipation to a module base are not covered with the plastic layer.
  • Figures 1a to 1c a plan view of a first embodiment of a cell housing of a prismatic unit cell with a sectional view and a detail;
  • Figures 2a and 2b a plan view of a cell housing of a prismatic unit cell with a sectional view to illustrate further embodiments for the construction of a cell housing, in particular in the region of a cell jacket;
  • Figures 3a and 3b a comparison of sectional views of a known steel cell closed by crimping with a cell lid and a laser-welded cell made of an aluminum-steel composite and a cell lid made of aluminum;
  • Figure 4 a three-dimensional representation of a known battery module with prismatic elementary cells separated by cell separators and
  • Figure 5 a three-dimensional sectional view of a known cylindrical unit cell.
  • FIG. 4 shows a module housing 1 of a known battery module 2, indicated in outline, in a three-dimensional representation.
  • elementary storage cells 3 of prismatic design according to the prior art are generally arranged in a row or column with directly adjacent elementary storage cells 3 separated by a cell separator 4, as indicated in the exploded view of Figure 4.
  • Each elementary storage cell 3 has a cell housing 5 made up of a prismatic cell cup 6 and a rectangular cell cover 7.
  • the cell cover 7 generally has two contacts 8 for the different electrical polarities and a degassing opening 9.
  • each cell separator 4 extends between directly adjacent elementary storage cells 3 from a module base 10 over a large side surface 11 as part of a shell surface 12 of the cell cups 6 of the elementary storage cells 3, which are designed here as narrow prisms, to a module cover (not shown in more detail). Only after this assembly, indicated in Figure 4, is an electrical connection of the elementary storage cells 3 made by a cell contact system (not shown in more detail here), before the module housing 1 is closed by a module cover.
  • the task of such cell separators 4 is to use thin-walled, flexible and thermally insulating materials in the In the event of a thermal overload of an individual elementary storage cell 3, the heat transfer from the cell 3 in question to neighboring cells 3 is delayed. This is intended to delay a thermal event or thermal runaway event.
  • Each of the cell separators 4 electrically separates neighboring elementary storage cells 3 from one another and thus also prevents wear due to vibration-related mechanical friction between directly neighboring elementary storage cells 3.
  • Figure 5 shows a three-dimensional sectional view of a known elementary storage cell 3 in the cylindrical design of the cell housing 5.
  • the cell cup 6 ends in an approximately S-shaped crimp, by means of which a multi-layer winding body W as the actual energy storage device is electrically insulated and fixed in its position within the cell housing 5 or in the cell cup 6.
  • this crimp further closes the cell housing 5 with the cell lid 7, which has a contact 8 and a degassing opening 9, via an additionally inserted seal G.
  • An end edge 14 of the cell cup 6 at the upper end 13 is an unprotected, bare metallic cut edge that is therefore not protected against corrosion.
  • FIG. 1 The illustration of Figure la now shows, as a side sectional view in a central plane, an embodiment of a cell housing 5 according to the invention of a prismatic storage cell 3 with advantageous properties without showing a detailed internal structure.
  • the cell cup 6 consists of a three-layer metallic Sandwich structure made of aluminum-steel composite, which in the left half of this figure is welded to the cell lid 7 made of aluminum layer a, as indicated by the different hatching of the respective cut surfaces.
  • the different metal layers of these composite layers are essentially the same thickness. However, due to a temperature set during welding, only the respective aluminum layers a melt to such an extent that a material mixture of the various aluminum layers results in a weld seam 15.
  • Each steel layer of the cell cup 6 protrudes with its end edges into the weld seam 15 made of aluminum due to the higher melting point of steel.
  • the weld seam 15 thus creates permanently gas-tight connections 16 with the cell lid 7 at the end edge 14 of the cell cup 6, particularly towards the outside.
  • Figure 1b shows a plan view of the prismatic storage cell 3 with a cell cover 7 that has been partially cut away and the other part already welded on, indicating a cutting plane A-A of Figure 1a. It can be seen from this that the width of the weld seam 15 corresponds to a thickness of the three-layer metallic sandwich structure of the cell cup 6 and is essentially flush with it.
  • FIG 1c a detail X from Figure la is shown enlarged.
  • the cell cover 7 made of aluminum, which in this embodiment is welded on and covers the cell cup 6, or the weld seam 15 as a result of a laser welding process without additional material supply in a melting zone.
  • the sketch in Figure 1c also shows that the weld seam 15 forms a melting zone on the cell cover 7 and the cell cup 6 with a material connection of the aluminum layers a, through which gas-tight connections 16 are formed around the weld seam 15.
  • the steel layer e of the cell cup 6 is thus comprehensively protected from the inside and the outside against corrosion, in particular by an electrolyte of the elementary storage cell 3, and also mechanically strengthens the wall of the cell cup 6 against the effect of a "side wall rupture" in the event of greater internal pressure in the storage cell 3 in question.
  • connection processes not shown in the drawings here such as welding with material additives in a welding zone, which can also be carried out as electric welding, soldering or gluing.
  • the material-locking connection is designed to be sufficiently electrically conductive in one exemplary embodiment using known additives in the adhesive, e.g. in the form of graphite and/or metal powder.
  • FIGS. 2a and 2b show further embodiments of cell housings 5, in particular with alternatives of a structure and a production in the area of a cell casing 6a.
  • prismatic cells 3 are considered in which the cell housing 5 has a height H of approximately 300 mm to greater than 800 mm and up to approximately 1,000 mm, wherein the dimensions of a cell cover 7 correspond to a width b and a depth t of the prismatic cell housing 5, corresponding to dimensions of approximately 20 mm x 80 - 100 mm.
  • Such a cell housing 5 represents a very slim, long and flat body.
  • a sleeve-shaped cell jacket 6a is now produced instead of a cell cup 6, as indicated in Figure 2a as a section through a central plane of the abbreviated cell housing 5.
  • a cell cover 7 welded onto the upper end 13 above the end edge 14, but also onto a lower end 18 of the cell jacket 6a after inserting a coil (not shown in more detail) with the actual electrochemically active storage material and corresponding connection lugs for contacting electrical poles 8.
  • the cell jacket 6a is thus sealed gas-tight by welding two cell covers 7 to form a closed cell housing 5.
  • weld seams 15 made of aluminum are provided at both ends of the cell casing 6a, the upper end 13 and the lower end 18, as gas-tight connections 16, through which the steel layer e in the interior of the cell 3 is completely enclosed and thus also gas-tight and corrosion-resistant.
  • FIG. 2b shows a sectional surface of the cell casing 6a in a horizontal plane.
  • the use of at least one steel layer e is essentially limited to the area of the wide side surfaces 11, since these, with the dimensions b x H, are mechanically much more susceptible to bursting under pressure load than the adjacent deep side surfaces 19 with the significantly smaller area t x H.
  • each of the four side surfaces of the essentially rectangular cross-section represents a strip. Adjacent strips are connected to one another in a gas-tight manner by weld seams 15 made of aluminum. Only the wide side surfaces 11 comprise a three-layer sandwich structure with two aluminum layers a and a steel layer e in between. The two deep side surfaces 19 with the dimensions tx H consist of with the same layer thickness only from one aluminum layer a .
  • weld seams 15 made of aluminum.
  • a cell jacket 6a constructed in this way is made from a single section of a metal sheet with the dimensions H x (b + t + b + t) to represent the jacket surface 12.
  • H x (b + t + b + t) At intervals which essentially correspond to the depth t of the side surfaces 19, the steel layers e in a sandwich metal composite sheet are tightly enclosed by aluminum like cores.
  • This metal sheet section has a constant thickness and comprises two separate sections with aluminum-steel-aluminum sandwich structures.
  • the steel sheets e are enclosed on the outside by layers a of aluminum, with almost any cross-sectional shape, as inserts, whereby a rectangular cross-sectional area is preferred for the steel layer e with a view to the task of mechanically reinforcing the wide side surfaces 11, as shown in the lower half of Figure 2b.
  • Such aluminum-steel-aluminum sandwich structures are available on the market, for example, under the name "Corelay”. In their production, parameters of the geometry and the materials used can be selected within a wide range.
  • the cell jacket 6a is closed at its periphery by only a single laser weld seam 15.
  • the cell jacket 6a is created by edge bending by 90° - indicated here with corresponding minimum bending radii - and is closed with only one Weld seam 15 is closed in the middle of a narrow or deep side surface 19.
  • two end edges of the shell surface 12, which are butt-jointed and consist only of aluminum, are welded together without additional material being added.
  • Completion of a cell shell 6a according to one of the two methods described above is followed by covering the cell cover 7 with laser welding on the edge in order to create a cell cup 6.
  • Figures 3a and 3b show a comparison of sectional views of a steel cell closed by crimping with a cell cover 7 and a laser-welded storage cell 2 made of an aluminum-steel composite, each with the same size of an outer diameter D and a height H of the cylindrical cell housing 6.
  • a wall thickness of the steel cell corresponds essentially to that of the cell made of an aluminum-steel composite, i.e. d a ⁇ d b .
  • a height of a winding body W is significantly different in these views.
  • the storage cell 3 with the cell housing 5 made of sheet steel according to Figure 3a has a dead volume 17 which in principle cannot be used for the electrochemical storage of electrical energy in the storage cell 3 over the area of the crimp connection between the cell cup 6 and the cell cover 7 up to the winding body W, so that when forming a connection geometry not shown here, etc., the following always applies: h a ⁇ h .
  • a storage cell 2 according to the invention with a cell housing 5 made of a laser-welded aluminum-steel composite has more space for a winding body W and consequently always a larger capacity, with the same external dimensions of the cell housing 5, compared to a known steel cell with a crimp connection and the same volume of a cell housing 5.
  • the cell housing 5 is provided with an electrically insulating plastic layer on the jacket surface 12 in a manner not further shown in the drawing.
  • the plastic layer is formed from a shrunk-on tubular material so that a cell lid 7 and also an area of the cell cup 6 or cell jacket 6a, via which a storage cell 3 in an installed state is in contact with the module base 10 for heat dissipation, are kept free of thermal barriers in a simple and reliable manner.
  • a cell housing offer novel possibilities for dimensioning fundamentally more powerful elementary storage cells 3 for cylindrical as well as prismatic storage cells while maintaining known external dimensions with more effective protection against corrosion and against pressure-induced bursting using materials that are generally freely available on the market with significantly reduced dead volume proportions within a storage cell constructed according to the invention, in particular in the area of a cell cover.

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Abstract

The present invention relates to a cell housing and to an elementary electric storage cell constructed herewith for constructing a rechargeable battery module which is in particular intended for a high-voltage battery system, such as that installed in electric vehicles, for example. The invention also relates to a method for producing such a housing. In order to create an improved cell housing (5) of an elementary storage cell (3) comprising a cell cup (6) or cell casing (6a) and a cell cover (7), in which at least one electric pole (8) is arranged as a contact, and an elementary electric storage cell constructed herewith, it is proposed that the cell housing (5) comprises a cell cup (6) or cell casing (6a) with an aluminium-steel composite and a cell cover (7) of aluminium, which are integrally bonded to one another.

Description

Zellgehäuse , elementare elektrische Speicherzelle und Verfahren zur Herstellung Cell housing, elementary electrical storage cell and method of manufacturing

Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Zellgehäuse und eine damit aufgebaute elementare elektrische Speicherzelle zum Aufbau eines wiederaufladbaren Batteriemoduls , das insbesondere für ein Hochvolt-Batteriesystem vorgesehen ist , wie es z . B . in Elektrofahrzeugen verbaut ist , und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zellgehäuses . The present invention relates to a cell housing and an elementary electrical storage cell constructed therewith for constructing a rechargeable battery module, which is intended in particular for a high-voltage battery system, such as is installed in electric vehicles, and to a method for producing such a cell housing.

Aktuell wird unterschieden zwischen Zellgehäusen aus vernickeltem Stahl , die regelmäßig für Rundzellen verwendet werden, und Zellgehäusen aus Aluminium, die vor allem für prismatische Zellen, aber auch teilweise für Rundzellen verwendet werden . Eine Verbindungstechnologie zwischen einer j eweiligen Deckelbaugruppe und einem zugehörigen Zellbecher unterscheidet zwischen Zellgehäusen aus vernickeltem Stahl und Zellgehäusen aus Aluminium . So erfolgt die Verbindung bei Zellgehäusen aus vernickeltem Stahl in aller Regel durch Crimpen, und bei Aluminium durch Laserschweißen . Beim Crimpen wird außerdem eine zusätzliche Kunststof fdichtung benötigt , um eine erforderliche Flüssigkeits- und Gas-Dichtigkeit der betref fenden Zelle im Bereich des Deckels zu gewährleisten . Zellgehäuse aus den genannten beide Materialien weisen j eweils eine Reihe von Vor- und Nachteilen auf , wie nachfolgend exemplarisch auf geführt . A distinction is currently made between cell housings made of nickel-plated steel, which are regularly used for round cells, and cell housings made of aluminum, which are used primarily for prismatic cells but also partly for round cells. A connection technology between a respective cover assembly and an associated cell cup distinguishes between cell housings made of nickel-plated steel and cell housings made of aluminum. Cell housings made of nickel-plated steel are generally connected by crimping, and those made of aluminum by laser welding. Crimping also requires an additional plastic seal to ensure the required liquid and gas tightness of the cell in the area of the cover. Cell housings made of the two materials mentioned each have a number of advantages and disadvantages, as shown below as examples.

Nachteile eines Zellgehäuses aus vernickeltem Stahl : Disadvantages of a cell housing made of nickel-plated steel:

- Zwischen Deckel und Becher ist keine Laserschweißung für eine Rundzelle möglich . Ein Deckel muss auf den Becher gecrimpt werden . Daraus ergeben sich eine schlechte Raumausnutzung u . a . durch ein Totvolumen in der Zelle , da ein Bereich der Crimpung freigehalten werden muss und der Zellwickel hier nicht hineinragen kann, siehe Figur 3a der angehängten Zeichnung . - Laser welding between the lid and the cup is not possible for a round cell. A lid must be crimped onto the cup. This results in poor use of space, among other things due to a dead volume in the cell, since an area of the crimping must be kept free and the cell coil cannot protrude here, see Figure 3a of the attached drawing.

- Die Fertigung dieser Zellgehäuse bedingt ein Abhängigkeit von Nickel als verhältnismäßig seltenem Metall . Eine zukünftige Entwicklung der Kosten sowie ein Maß der Verfügbarkeit dieses Metalls sind unklar . - The production of these cell casings requires a dependency on nickel, a relatively rare metal. The future development of costs and the level of availability of this metal are unclear.

- Die Vernickelung von Stahl benötigt gi ftige Chemi kalien und hat durch notwendiges Di f fusionsglühen bei hohen Temperaturen einen hohen CCA-Abdruck . - Nickel plating of steel requires toxic chemicals and has a high CCA footprint due to the necessary diffusion annealing at high temperatures.

- Stahl hat im Vergleich zu Aluminium schlechtere Kühleigenschaften durch eine geringere Wärmeleitfähigkeit . - Compared to aluminium, steel has poorer cooling properties due to lower thermal conductivity.

- Vor allem durch an dem Becher freiliegenden und nicht durch eine Nickelschicht geschützten Stahl besteht die Ge fahr einer Schnittkantenkorrosion, siehe Figur 5 der angehängten Zeichnung . - There is a risk of cut edge corrosion, particularly if the steel is exposed on the cup and not protected by a nickel layer, see Figure 5 of the attached drawing.

- Korrosionsgefahr durch eine unvollständige oder beschädigte Nickelbeschichtung aufgrund der sehr geringen Dicke der Nickelschicht von nur einigen Mikrometern oder bereits durch Kratzer oder Risse beim Herstellprozess der Becher und der Batteriezelle insbesondere durch Tief ziehen . - Risk of corrosion due to an incomplete or damaged nickel coating due to the very low thickness of the nickel layer of only a few micrometers or already due to scratches or cracks during the manufacturing process of the cups and the battery cell, in particular by deep drawing.

- Schlechte Fügbarkeit und Korrosionsgefahr nach dem Fügen von Aluminiumzellverbindern mit Zellgehäusen aus vernickeltem Stahl , wobei das Zellgehäuse den negativen Pol der betref fenden Zelle bildet . - Poor joinability and risk of corrosion after joining aluminium cell connectors with cell casings made of nickel-plated steel, where the cell casing forms the negative pole of the cell in question.

Nachteile eines Zellgehäuses aus Aluminium : Disadvantages of an aluminum cell housing:

- Höhere Gefahr von Auf reißen, Aufplatzen und/oder Auf schmel zen einer Zellgehäusewand, sogenannte „side wall rupture" , durch eine geringere Festigkeit und eine niedrigere Schmel ztemperatur von Aluminium im Vergleich zu Stahl . Dies kann zu höherer Propagationsgefahr innerhalb des Batteriemoduls führen, wobei aus diesen Bereichen einer Zelle heiße oder sogar brennende Elekt- rolyte austreten und weitere Zellen in einen kritischen Zustand führen können . - Aufgrund der geringeren Festigkeit von Aluminium werden generell dickere Gehäusewandungen aus Aluminium im Vergleich zu Stahl benötigt , was zu einem größeren Bauraumbedarf bei Zellgehäusen aus Aluminium führt . - Higher risk of a cell housing wall tearing, bursting and/or melting, so-called "side wall rupture", due to the lower strength and lower melting point of aluminum compared to steel. This can lead to a higher risk of propagation within the battery module, with hot or even burning electrolytes escaping from these areas of a cell and leading to other cells entering a critical state. - Due to the lower strength of aluminum, generally thicker aluminum housing walls are required compared to steel, which leads to a larger installation space requirement for aluminum cell housings.

Diverse weitere Material-Kombinationen und Verbindungs formen zwischen einem Zellbecher und einem Zelldeckel sind u . a . in der DE 10 2012 223 551 Al of fenbart . Various other material combinations and connection forms between a cell cup and a cell lid are disclosed, among others, in DE 10 2012 223 551 Al.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe , ein verbessertes Zellgehäuse sowie eine damit aufgebaute elementare elektrische Speicherzelle und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaf fen . The present invention has the object of creating an improved cell housing as well as an elementary electrical storage cell constructed therewith and a method for its production.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 dadurch gelöst , dass das Zellgehäuse einen Zellbecher oder Zellmantel mit einem Aluminium-Stahl-Verbund und mindestens einen Zelldeckel aus Aluminium umfas st , die miteinander stof f schlüssig verbunden sind . Erfindungsgemäß stellt ein Aluminium-Stahl-Verbund eine rein metallische Sandwich-Struktur dar, die keine weiteren Zwischenschichten aufweist , also im Unterschied zu der Gesamtof fenbarung der DE 10 2012 223 551 Al insbesondere keine zwischenliegenden I solationsschichten . Eine hülsenförmige Wandung eines Zellbechers oder Zellmantels umfasst dabei zumindest bereichsweise einen Aluminium-Stahlverbund mit mindestens zwei Schichten . The above-mentioned object is achieved according to the invention by the features of claim 1 in that the cell housing comprises a cell cup or cell jacket with an aluminum-steel composite and at least one cell cover made of aluminum, which are materially bonded to one another. According to the invention, an aluminum-steel composite represents a purely metallic sandwich structure which has no further intermediate layers, i.e., in contrast to the overall disclosure of DE 10 2012 223 551 A1, in particular no intermediate insulation layers. A sleeve-shaped wall of a cell cup or cell jacket comprises, at least in some regions, an aluminum-steel composite with at least two layers.

Ferner wird diese Aufgabe auch durch eine elementare elektrische Speicherzelle mit den Merkmalen von Anspruch 13 u . a . dadurch gelöst, dass diese Speicherzelle ein Zellgehäuse mit einem Zellbecher mit einem Aluminium-Stahlverbund und einem Zel ldeckel aus Aluminium umfasst , die miteinander stof f schlüssig verbunden sind . Furthermore, this object is also achieved by an elementary electrical storage cell with the features of claim 13, inter alia, in that this storage cell comprises a cell housing with a cell cup with an aluminum-steel composite and a cell cover made of aluminum, which are materially connected to one another.

Schließlich ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Zellgehäuses einer elementaren Speicherzelle umfassend einen Zellbecher oder Zellmantel und mindestens einen Zelldeckel , in dem mindestens ein elektrischer Pol als Kontakt angeordnet wird, mit den Merkmalen von Anspruch 14 eine Lösung der vorstehenden Aufgabe , wenn das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist , dass der Zellbecher oder der Zellmantel mit einem Aluminium-Stahlverbund und der mindestens eine Zelldeckel aus Aluminium miteinander unter Verwendung eines oder mehrerer der folgenden Verfahren zur Bildung des Zellgehäuses verbunden werden : stof f schlüssiges Verbinden durch Verschweißen mit oder ohne Material zusatz , Löten oder Kleben . Das stof f schlüssige Verbinden findet dabei insbesondere an einer Endkante des Zellbechers statt . Auch sind Kombinationen dieser Verfahren anwendbar . Finally, a method for producing a cell housing of an elementary storage cell comprising a cell cup or cell jacket and at least one cell cover, in which at least one electrical pole is arranged as a contact, with the features of claim 14, a solution to the above object, if the method is characterized in that the cell cup or the cell jacket with an aluminum-steel composite and the at least one cell cover made of aluminum are connected to one another using one or more of the following methods to form the cell housing: material-locking connection by welding with or without additional material, soldering or gluing. The material-locking connection takes place in particular at an end edge of the cell cup. Combinations of these methods can also be used.

Die vorliegende Erfindung baut auf der Erkenntnis auf , dass die j eweiligen Vorteile von Aluminium und Stahl als Partner in einem gemeinsamen Aufbau kombiniert werden können, wobei diese Partner einige der vorstehend j e Bauform exemplarisch auf gelisteten Nachteile sogar gegenseitig eliminieren können . Das vorgeschlagene Zellgehäuse aus einem Aluminium-Stahlverbund mit einem Zelldeckel aus Aluminium vereint bei stof f schlüssiger Verbindung die Vorteile von Aluminium- und Stahlgehäusen : The present invention is based on the knowledge that the respective advantages of aluminum and steel can be combined as partners in a common structure, whereby these partners can even mutually eliminate some of the disadvantages listed above for each design as examples. The proposed cell housing made of an aluminum-steel composite with a cell cover made of aluminum combines the advantages of aluminum and steel housings in a material-tight connection:

- An einer Grenze , an der Zelldeckel und Zellbecher miteinander zur Bildung einer stof f schlüssigen Verbindung in Kontakt stehen, ist eine gute Laserschweißbarkeit gegeben, wodurch bei einer Rundzelle die Crimpung mit einer zusätzlichen Dichtungslage zur Verbindung entfällt und in der Folge kein oder nur ein geringes Totvolumen in der Zelle vorhanden ist , siehe Figuren- At a boundary where the cell lid and cell cup are in contact with each other to form a material-tight connection, good laser weldability is provided, which means that in the case of a round cell, crimping with an additional sealing layer for connection is no longer necessary and as a result there is no or only a small dead volume in the cell, see figures

3a, b und 5 der nachfolgenden Zeichnung . 3a, b and 5 of the following drawing.

- Das Risiko einer „side wall rupture" ist deutlich verringert .- The risk of a side wall rupture is significantly reduced.

Die Schwachstelle des Zelldeckels aus Aluminium ist unkritisch, da diese Stirn-Fläche des Zellgehäuses vergleichsweise klein ist und sich in einem Modul nicht anderen Zellen gegenüber angrenzend befindet . Ferner ist ein Speichermodul so ausgelegt , dass ein Ausgasen über diese Stirn-Fläche möglich i st . Im Zelldeckel befindet sich i . d . R . weiterhin ein Berst-Element als Entgasungsöf fnung, über welches die Zelle im Notfal l nach Art eines Notventils zur Verringerung der Propagationsgefahr des Speichers kontrolliert entgast werden kann . The weak point of the aluminum cell cover is not critical, since this front surface of the cell housing is comparatively small and is not adjacent to other cells in a module. Furthermore, a storage module is designed in such a way that that outgassing is possible via this front surface. In the cell lid there is usually also a bursting element as a degassing opening, through which the cell can be degassed in a controlled manner in an emergency like an emergency valve to reduce the risk of propagation of the storage.

- In diesem Aufbau eines Zellgehäuses wird kein Nickel benötigt .- No nickel is required in this cell casing construction.

- Der Gesamtaufbau eines erfindungsgemäßen Zellgehäuses weist im Vergleich zu einem Zellgehäuse aus Stahl aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit von Aluminium bessere Kühleigenschaften auf .- The overall structure of a cell housing according to the invention has better cooling properties compared to a cell housing made of steel due to the high thermal conductivity of aluminum.

- An einem erfindungsgemäßen Zellgehäuse kann keine Schnittkantenkorrosion auftreten, da eine Stahlschicht stets von Aluminium umschlossen ist . - No cut edge corrosion can occur on a cell casing according to the invention, since a steel layer is always surrounded by aluminum.

- Eine Fügbarkeit eines erfindungsgemäßen Zellgehäuses mit einem Aluminium-Zellverbinder ist sehr gut , was i . d . R . für eine Kontaktierung von Rundzellen wichtig ist . - The ability of a cell housing according to the invention to be joined to an aluminum cell connector is very good, which is usually important for contacting round cells.

- Eine Dicke der Gehäusewandung eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zellgehäuses ist im Vergleich zu einem nur aus Aluminium gebildeten Zellgehäuse deutlich verringert . - A thickness of the housing wall of a cell housing proposed according to the invention is significantly reduced in comparison to a cell housing made only of aluminum.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche . Demnach ist der Aluminium-Stahlverbund als Schichtverbund ausgeführt . Zur Herstellung eines derartigen Schichtverbundes sind diverse Verfahren bekannt . Advantageous further developments are the subject of the dependent claims. Accordingly, the aluminum-steel composite is designed as a layered composite. Various methods are known for producing such a layered composite.

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form der Erfindung liegt eine Stahlschicht zwischen zwei Aluminium-Schichten angeordnet . Die Aluminium-Schichten dienen damit innen und außen einer Wärmeableitung sowie als voll flächiger Korrosionsschutz für die Stahlschicht . According to a preferred embodiment of the invention, a steel layer is arranged between two aluminum layers. The aluminum layers thus serve to dissipate heat inside and out and to provide full-surface corrosion protection for the steel layer.

Vorzugsweise weisen die unterschiedlichen Metallschichten im Wesentlichen gleiche Dicken auf . Derartige Materialien sind u . a . unter der Marke Feran®, oder als Einlageplattierungen z . B . unter der Produktbezeichnung „Edgelay" und mit mindestens einer umschlossenen metallischen Kernzone innerhalb eines anderen umgebenden metallischen Materials als „Corelay" von der Wickeder Group am Markt verfügbar . Preferably, the different metal layers have substantially the same thickness. Such materials are available under the brand name Feran®, or as inlay platings, e.g. under the product name "Edgelay" and with at least one enclosed metallic core zone within another surrounding metallic material is available on the market as "Corelay" from the Wickeder Group.

In einer Aus führungs form der Erfindung sind Schnittkanten bzw . Endkanten an der Öf fnung des Zellbechers oder eines Zellmantels durch einen den Zellbecher oder Zellmantel abdeckend aufgeschweißten Zelldeckel aus Aluminium geschützt überdeckt . Ein Zellbecher ist nur an einer Seite durch einen Deckel zu verschließen, ein Zellmantel als Rohrstück mit insbesondere rechteckigem Querschnitt hingegen mit zwei Deckeln an j eweils gegenüberliegenden Enden . In one embodiment of the invention, cut edges or end edges at the opening of the cell cup or a cell jacket are protected by a cell cover made of aluminum that is welded onto the cell cup or cell jacket. A cell cup only needs to be closed on one side with a cover, whereas a cell jacket as a piece of pipe with a rectangular cross-section in particular needs to be closed with two covers at opposite ends.

Vorteilhafterweise bildet die Schweißnaht an der Endkante des Zellbechers bzw . an Enden eines Zellmantels mindestens nach außen hin eine dauerhaft gasdichte Verbindungen mit dem Zelldeckel . Ein Zellgehäuse ist damit zumindest gegen äußere Einflüsse dauerhaft geschützt . Advantageously, the weld seam at the end edge of the cell cup or at the ends of a cell casing forms a permanently gas-tight connection with the cell cover, at least on the outside. A cell casing is thus permanently protected at least against external influences.

Vorzugsweise ist die Stahlschicht als Verstärkung mindestens einer breiten Außenfläche eines Zellmantels angeordnet vorgesehen . Damit schützt und unterstützt die Stahlschicht j eweils die größten und damit gegen druckgedingtes Bersten mechanisch anfälligsten Flächen des Zellmantels insbesondere einer flach-prismatischen Speicherzelle . Preferably, the steel layer is provided as reinforcement of at least one wide outer surface of a cell casing. The steel layer thus protects and supports the largest and therefore most mechanically vulnerable surfaces of the cell casing to pressure-related bursting, in particular of a flat-prismatic storage cell.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Zellmantel einer Zell-Hülse an seinem Umfang bzw . einer Endkante geschlossen . Eine innenliegende Schicht ist damit vor äußeren Einflüs sen geschützt . In a further development of the invention, the cell jacket of a cell sleeve is closed at its periphery or at an end edge. An inner layer is thus protected from external influences.

In einem Aus führungsbeispiel der Erfindung ist der Zellmantel durch mindestens eine Schweißnaht geschlossen . Bevorzugter Weise handelt es sich bei der Schweißnaht um eine Laser-Schweißnaht . Der Zellmantel wird danach aus mindestens einem mehrere unterschiedliche Schichten aufweisenden Blechstück zusammengesetzt . Bei nur einem Blechstück mit einem vorstehend angedeuteten mindestens abschnittsweisen dreischichtigen Innenaufbau reicht nach entsprechendem Biegen bzw . Kant-Biegen eine Verbindung durch eine Schweißnaht aus . Bei einem Aufbau aus mehreren Blechstücken, insbesondere j e einem Blechstück für eine Seitenfläche , ist in einer Aus führungs form der Erfindung statt einer Biegekante im Bereich einer Kante eine stof f schlüssig Verbindungsstelle insbesondere in Form einer Laser-Schweißnaht vorgesehen sein, wie anhand von Aus führungsbeispielen noch anhand der Zeichnung illustriert und beschrieben wird . In one embodiment of the invention, the cell jacket is closed by at least one weld seam. The weld seam is preferably a laser weld seam. The cell jacket is then made of at least one or more different layers. In the case of just one piece of sheet metal with an internal structure of at least three layers in sections as indicated above, a connection by means of a weld seam is sufficient after appropriate bending or edge bending. In the case of a structure made up of several pieces of sheet metal, in particular one piece of sheet metal for each side surface, in one embodiment of the invention, instead of a bending edge in the area of an edge, a material-fit connection point, in particular in the form of a laser weld seam, is provided, as is illustrated and described using embodiment examples and with reference to the drawing.

In einer bevorzugten Aus führungs form der Erfindung ist das Zellgehäuse für eine zylindrische Speicherzelle ausgeführt . In einer anderen Aus führungs form der Erfindung ist das Zellgehäuse für eine prismatische Speicherzelle ausgebildet . In a preferred embodiment of the invention, the cell housing is designed for a cylindrical storage cell. In another embodiment of the invention, the cell housing is designed for a prismatic storage cell.

Vorteilhafterweise zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Zellgehäuse dadurch aus , dass es an einer Mantel fläche mit einer elektrisch isolierenden Kunststof f schicht versehen ist . In einer Aus führungs form der Erfindung ist diese Kunststof f schicht aus einem auf geschrumpften Schlauchmaterial gebildet . Ein derartiger Schlauch kann nach Abschluss der Schweißarbeiten zum Verschließen des Zellgehäuses über die dann fertige elementare Speicherzelle gestülpt und z . B . durch Wärmestrahlung oder einen temperierten Luftstrom um den Mantel des Zellgehäuses herum auf geschrumpft werden, wobei ein Deckel mit mindestens einem elektrischen Anschluss sowie evtl , einer Entlastungsöf fnung sowie ein Boden zur Wärmeabfuhr an einen Modulboden hin nicht mit der Kunststof fschicht überzogen sind . A cell housing according to the invention is advantageously characterized in that it is provided with an electrically insulating plastic layer on a casing surface. In one embodiment of the invention, this plastic layer is formed from a shrunk-on hose material. After completion of the welding work to close the cell housing, such a hose can be put over the then finished elementary storage cell and shrunk around the casing of the cell housing, for example by heat radiation or a tempered air flow, whereby a cover with at least one electrical connection and possibly a relief opening as well as a base for heat dissipation to a module base are not covered with the plastic layer.

Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Aus führungs formen unter Bezugnahme auf Aus führungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert . Darin zeigen in schematischer Darstellung : Further features and advantages of embodiments of the invention are described below with reference to embodiments explained in more detail using the drawing. It shows in schematic representation:

Figuren la bis 1c : eine Draufsicht auf ein erstes Aus führungsbeispiel eines Zellgehäuses einer prismatischen Elementarzelle mit einer Schnittansicht und einer Einzelheit ; Figures 1a to 1c: a plan view of a first embodiment of a cell housing of a prismatic unit cell with a sectional view and a detail;

Figuren 2a und 2b : eine Draufsicht auf ein Zell-Gehäuse einer prismatischen Elementarzelle mit einer Schnittansicht zur Darstellung weiterer Aus führungsbeispiele für den Aufbau eines Zell- Gehäuses insbesondere im Bereich eines Zellmantels ; Figures 2a and 2b: a plan view of a cell housing of a prismatic unit cell with a sectional view to illustrate further embodiments for the construction of a cell housing, in particular in the region of a cell jacket;

Figuren 3a und 3b : eine Gegenüberstellung von Schnittdarstellungen einer durch Crimpen mit einem Zelldeckel verschlossenen bekannten Stahl zelle und einer laserverschweißten Zelle aus einem Aluminium-Stahl-Verbund und einem Zelldeckel aus Aluminium; Figures 3a and 3b: a comparison of sectional views of a known steel cell closed by crimping with a cell lid and a laser-welded cell made of an aluminum-steel composite and a cell lid made of aluminum;

Figur 4 : eine dreidimensionale Darstellung eines bekannten Batteriemoduls mit durch Zell-Separatoren voneinander getrennten prismatischen Elementarzellen und Figure 4 : a three-dimensional representation of a known battery module with prismatic elementary cells separated by cell separators and

Figur 5 : eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer bekannten zylindrischen Elementarzelle . Figure 5 : a three-dimensional sectional view of a known cylindrical unit cell.

Über die verschiedenen Abbildungen der Zeichnung hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugs zeichen verwendet . Ohne Beschränkung der Erfindung wird nachfolgend primär ein Einsatz von Aus führungsbeispielen der Erfindung in Form eines prismatischen Zellgehäuses vor dem Hintergrund eines Einsatzes in einem Batteriemodul für einen Batteriespeicher in einem Personen- Fahrzeug in Form eines Autos dargestellt und beschrieben . Es ist aber für den Fachmann of fensichtlich, dass in gleicher Weise auch eine Anpassung eines nachstehend beschriebenen Zellgehäuses auf ein Batteriemodul mit zylindrischen Elementarzellen sowie auf einen Einsatz in sonstigen Fahrzeugen, wie Flugzeuge oder Boote mit elektro-motorischem Antrieb, sowie auch auf stationäre Einsätze z . B . zur Stromversorgung möglich ist . Throughout the various illustrations of the drawing, the same reference numerals are used for the same elements. Without limiting the invention, the following primarily describes the use of embodiments of the invention in the form of a prismatic cell housing against the background of use in a battery module for a battery storage unit in a passenger vehicle in the form of a car is shown and described. However, it is obvious to the person skilled in the art that in the same way an adaptation of a cell housing described below to a battery module with cylindrical elementary cells and to use in other vehicles, such as airplanes or boats with electric motor drive, as well as to stationary uses, e.g. for power supply, is also possible.

Figur 4 zeigt ein in Umrissen angedeutetes Modulgehäuse 1 eines bekannten Batteriemoduls 2 in dreidimensionaler Darstellung . In dem Batteriemodul 2 sind elementare Speicherzellen 3 prismatischer Bauform nach dem Stand der Technik in der Regel unter Trennung direkt benachbarter elementarer Speicherzellen 3 in einer Reihe bzw . Spalte durch j e einen Zell-Separator 4 angeordnet , wie in der Explosionsdarstellung von Figur 4 angedeutet . Jede elementare Speicherzelle 3 weist ein Zellgehäuse 5 aus einem prismatischen Zellbecher 6 und einem rechteckigen Zelldeckel 7 auf . Der Zelldeckel 7 trägt bei prismatischen Speicherzellen 3 in der Regel zwei Kontakte 8 für die unterschiedlichen elektrischen Polaritäten sowie eine Entgasungsöf fnung 9 . Figure 4 shows a module housing 1 of a known battery module 2, indicated in outline, in a three-dimensional representation. In the battery module 2, elementary storage cells 3 of prismatic design according to the prior art are generally arranged in a row or column with directly adjacent elementary storage cells 3 separated by a cell separator 4, as indicated in the exploded view of Figure 4. Each elementary storage cell 3 has a cell housing 5 made up of a prismatic cell cup 6 and a rectangular cell cover 7. In the case of prismatic storage cells 3, the cell cover 7 generally has two contacts 8 for the different electrical polarities and a degassing opening 9.

Gemäß der Darstellung von Figur 4 erstreckt sich j eder Zell-Separator 4 zwischen direkt benachbarten elementaren Speicherzellen 3 von einem Modulboden 10 über eine große Seitenfläche 11 als Teil einer Mantel fläche 12 der hier als schmale Prismen ausgebildeten Zellbecher 6 der elementaren Speicherzellen 3 zu einem nicht weiter dargestellten Modul-Deckel hin . Erst nach diesem in Figur 4 angedeuteten Zusammenbau schließt sich eine elektri sche Verschaltung der elementaren Speicherzellen 3 durch ein hier nicht weiter dargestelltes Zellkontaktiersystem an, bevor das Modulgehäuse 1 durch einen Modul-Deckel geschlossen wird . Nach dem Stand der Technik besteht die Aufgabe derartiger Zell-Separatoren 4 darin, durch dünnwandige , flexible und thermisch dämmende Materialien im Fall einer thermischen Überlast einer einzelnen elementaren Speicherzelle 3 eine Verzögerung des Wärmeübertrags von der betreffenden Zelle 3 zu benachbarten Zellen 3 hin zu bewirken . Damit soll ein thermisches Ereignis bzw . Thermal runaway event verzögert werden . Jeder der Zell-Separatoren 4 trennt benachbarte elementare Speicherzellen 3 elektrisch voneinander und verhindert damit auch einen Verschleiß durch vibrationsbedingte mechanische Reibung direkt benachbarter elementarer Speicherzel len 3 aneinander . According to the illustration in Figure 4, each cell separator 4 extends between directly adjacent elementary storage cells 3 from a module base 10 over a large side surface 11 as part of a shell surface 12 of the cell cups 6 of the elementary storage cells 3, which are designed here as narrow prisms, to a module cover (not shown in more detail). Only after this assembly, indicated in Figure 4, is an electrical connection of the elementary storage cells 3 made by a cell contact system (not shown in more detail here), before the module housing 1 is closed by a module cover. According to the state of the art, the task of such cell separators 4 is to use thin-walled, flexible and thermally insulating materials in the In the event of a thermal overload of an individual elementary storage cell 3, the heat transfer from the cell 3 in question to neighboring cells 3 is delayed. This is intended to delay a thermal event or thermal runaway event. Each of the cell separators 4 electrically separates neighboring elementary storage cells 3 from one another and thus also prevents wear due to vibration-related mechanical friction between directly neighboring elementary storage cells 3.

Figur 5 zeigt eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer bekannten elementaren Speicherzelle 3 in zylindrischer Bauform des Zellgehäuses 5 . An einem oberen Ende 13 eines Zellbechers 6 dieser elementaren Speicherzelle 3 läuft der Zellbecher 6 in eine ungefähr S- förmige Crimpung aus , durch die ein mehrschichtiger Wickelkörper W als eigentlicher Energiespeicher elektrisch isoliert in seiner Position innerhalb des Zellgehäuses 5 bzw . in dem Zellbecher 6 fixiert ist . Zudem schließt diese Crimpung im weiteren Verlauf über eine zusätzlich eingefügte Dichtung G das Zellgehäuse 5 mit dem Zelldeckel 7 , der einen Kontakt 8 sowie eine Entgasungsöf fnung 9 trägt . Eine Endkante 14 des Zel lbechers 6 an dem oberen Ende 13 zeigt sich als ungeschützt blanke und damit nicht gegen Korrosion geschützte metallische Schnittkante . Zudem zeigt sich unter dem Zelldeckel 7 ein Totvolumen 17 , das prinzipiell nicht für die Speicherung elektrischer Energie nutzbar ist und damit nur einen Verlust an Bauraum innerhalb eines Modulgehäuses 1 eines Batteriemoduls 2 darstellt . Figure 5 shows a three-dimensional sectional view of a known elementary storage cell 3 in the cylindrical design of the cell housing 5. At an upper end 13 of a cell cup 6 of this elementary storage cell 3, the cell cup 6 ends in an approximately S-shaped crimp, by means of which a multi-layer winding body W as the actual energy storage device is electrically insulated and fixed in its position within the cell housing 5 or in the cell cup 6. In addition, this crimp further closes the cell housing 5 with the cell lid 7, which has a contact 8 and a degassing opening 9, via an additionally inserted seal G. An end edge 14 of the cell cup 6 at the upper end 13 is an unprotected, bare metallic cut edge that is therefore not protected against corrosion. In addition, there is a dead volume 17 under the cell cover 7, which in principle cannot be used for storing electrical energy and thus only represents a loss of installation space within a module housing 1 of a battery module 2.

Die Abbildung von Figur la zeigt nun als seitliche Schnittansicht in einer Mittelebene ein Aus führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zellgehäuses 5 einer prismatischen Speicherzelle 3 mit vorteilhaften Eigenschaften ohne Darstellung eines detaillierten Innenaufbaus . In diesem Aus führungsbeispiel eines Zel lgehäuses 5 besteht der Zellbecher 6 aus einem als dreischichtige metallische Sandwich-Struktur ausgeführten Aluminium-Stahlverbund, der in der linken Häl fte dieser Abbildung mit dem Zelldeckel 7 aus einer Aluminiumschicht a verschweißt ist , wie durch die unterschiedlichen Schraf furen der j eweiligen Schnittflächen angedeutet . Die unterschiedlichen Metallschichten dieser Verbundschichten weisen im Wesentlichen gleiche Dicken auf . Durch eine beim Verschweißen eingestellte Temperatur schmel zen aber nur die j eweiligen Aluminium-Schichten a soweit auf , dass sich eine stof fliche Vermischung der verschiedenen Aluminium-Schichten in einer Schweißnaht 15 ergibt . Eine j eweilige Stahlschicht e des Zellbechers 6 ragt mit Endkanten damit aufgrund des höheren Schmel zpunktes von Stahl in die aus Aluminium bestehende Schweißnaht 15 hinein . Die Schweißnaht 15 erzeugt damit an der Endkante 14 des Zellbechers 6 insbesondere nach außen hin dauerhaft gasdichte Verbindungen 16 mit dem Zelldeckel 7 . The illustration of Figure la now shows, as a side sectional view in a central plane, an embodiment of a cell housing 5 according to the invention of a prismatic storage cell 3 with advantageous properties without showing a detailed internal structure. In this embodiment of a cell housing 5, the cell cup 6 consists of a three-layer metallic Sandwich structure made of aluminum-steel composite, which in the left half of this figure is welded to the cell lid 7 made of aluminum layer a, as indicated by the different hatching of the respective cut surfaces. The different metal layers of these composite layers are essentially the same thickness. However, due to a temperature set during welding, only the respective aluminum layers a melt to such an extent that a material mixture of the various aluminum layers results in a weld seam 15. Each steel layer of the cell cup 6 protrudes with its end edges into the weld seam 15 made of aluminum due to the higher melting point of steel. The weld seam 15 thus creates permanently gas-tight connections 16 with the cell lid 7 at the end edge 14 of the cell cup 6, particularly towards the outside.

Figur 1b zeigt eine Draufsicht auf die prismatische Speicherzelle 3 mit einem teilweise weggeschnittenen und zum anderen Teil bereits auf geschweißten Zelldeckel 7 unter Andeutung einer Schnittebene A-A von Figur la . Hieran ist ersichtlich, das s die Schweißnaht 15 in ihrer Breite einer Dicke der dreischichtigen metallischen Sandwich-Struktur des Zellbechers 6 entspricht und mit diesem im Wesentlichen bündig abschließt . Figure 1b shows a plan view of the prismatic storage cell 3 with a cell cover 7 that has been partially cut away and the other part already welded on, indicating a cutting plane A-A of Figure 1a. It can be seen from this that the width of the weld seam 15 corresponds to a thickness of the three-layer metallic sandwich structure of the cell cup 6 and is essentially flush with it.

In Figur 1c ist eine Einzelheit X von Figur la vergrößert dargestellt . Vormalige Endkanten 14 des Zellbechers 6 sind durch den in diesem Aus führungsbeispiel auf geschweißten Zelldeckel 7 aus Aluminium, der den Zellbecher 6 abdeckt , bzw . die Schweißnaht 15 als Ergebnis eines Laser-Schweißprozesses ohne zusätzliche Material zufuhr in eine Auf schmel z zone geschützt überdeckt . An der Ski z ze von Figur 1c ist ferner erkennbar, dass die Schweißnaht 15 eine Auf schmel z zone an dem Zelldeckel 7 sowie dem Zellbecher 6 unter stof flicher Verbindung der Aluminium-Schichten a bildet , durch die gasdichte Verbindungen 16 um die in die Schweißnaht 15 hinein vorstehende Stahlschicht e des Zellbechers 6 schaf ft . Die Stahlschicht e des Zellbechers 6 ist damit von innen wie von außen her umfassend vor Korrosion insbesondere durch ein Elektrolyt der elementaren Speicherzelle 3 geschützt und stärkt die Wand des Zellbechers 6 zudem bei stärkerem Innendruck der betref fenden Speicherzelle 3 mechanisch vor dem Ef fekt einer „side wall rupture" . In Figure 1c, a detail X from Figure la is shown enlarged. Former end edges 14 of the cell cup 6 are protected by the cell cover 7 made of aluminum, which in this embodiment is welded on and covers the cell cup 6, or the weld seam 15 as a result of a laser welding process without additional material supply in a melting zone. The sketch in Figure 1c also shows that the weld seam 15 forms a melting zone on the cell cover 7 and the cell cup 6 with a material connection of the aluminum layers a, through which gas-tight connections 16 are formed around the weld seam 15. The steel layer e of the cell cup 6 is thus comprehensively protected from the inside and the outside against corrosion, in particular by an electrolyte of the elementary storage cell 3, and also mechanically strengthens the wall of the cell cup 6 against the effect of a "side wall rupture" in the event of greater internal pressure in the storage cell 3 in question.

Die Verwendung eines Laser-Schweißprozesses ohne zusätzliche Material zufuhr in eine definiert temperierte Auf schmel zzone hinein wird im Rahmen der Aus führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schon aufgrund des in einem Verbindungsbereich ausreichend zur Verfügung stehenden und vergleichsweise leicht bzw . niedrig schmel zbaren Aluminiums bevorzugt . Vergleichbare Ergebnisse mit Schutz vor Korrosion sowie Sicherstellung von Gasdichtigkeit und mechanischer Belastbarkeit sind aber auch als Ergebnis hier nicht weiter zeichnerisch dargestellter Verbindungsverfahren realisierbar, wie z . B . Verschweißen mit Material zusatz in einer Schweißzone , was auch als elektrisches Schweißen durchführbar ist , Löten oder auch Kleben . Bei letzterer Lösung ist die stof f schlüssige Verbindung in einem Aus führungsbeispiel unter Einsatz bekannter Zusätze im Kleber z . B . in Form von Graphit- und/oder Metallpulver ausreichend elektrisch leitfähig ausgebildet . The use of a laser welding process without additional material supply into a defined temperature melting zone is preferred within the scope of the exemplary embodiments of the present invention due to the relatively easy and low-melting aluminum that is sufficiently available in a connection area. Comparable results with protection against corrosion and ensuring gas-tightness and mechanical resilience can also be achieved as a result of connection processes not shown in the drawings here, such as welding with material additives in a welding zone, which can also be carried out as electric welding, soldering or gluing. In the latter solution, the material-locking connection is designed to be sufficiently electrically conductive in one exemplary embodiment using known additives in the adhesive, e.g. in the form of graphite and/or metal powder.

Die Abbildungen der Figuren 2a und 2b stellen weitere Aus führungsbeispiele von Zellgehäusen 5 dar, insbesondere mit Alternativen eines Aufbaus sowie einer Herstellung im Bereich eines Zellmantels 6a . Hierzu werden prismatische Zellen 3 betrachtet , bei denen das Zellgehäuse 5 eine Höhe H von ca . 300 mm bis größer als 800 mm und bis ca . 1 . 000 mm aufweist , wobei die Abmessung eines Zelldeckels 7 einer Breite b sowie einer Tiefe t des prismatischen Zellgehäuses 5 entsprechend Abmessungen von ca . 20 mm x 80 - 100 mm betragen . Ein derartiges Zellgehäuse 5 stellt einen sehr schlanken, langen und flachen Körper dar . Zur Herstellung eines derartigen Zellgehäuses 5 wird nun statt eines Zellbechers 6 ein hülsenförmiger Zellmantel 6a hergestellt , wie in Figur 2a als Schnitt durch eine Mittelebene des verkürzt dargestellten Zellgehäuses 5 angedeutet . Nun wird hier nicht nur an dem oberen Ende 13 ein Zelldeckel 7 über der Endkante 14 auf geschweißt , sondern nach einem Einschieben eines nicht weiter dargestellten Wickels mit dem eigentlich elektro-chemisch aktiven Speichermaterial und entsprechenden Anschluss-Fahnen zur Kontaktierung elektrischer Pole 8 auch an einem unteren Ende 18 des Zellmantels 6a . Der Zellmantel 6a wird also durch Aufschweißen von zwei Zelldeckeln 7 zu einem geschlossenen Zellgehäuse 5 gasdicht verschlossen . Damit sind Schweißnähte 15 aus Aluminium an beiden Enden des Zellmantels 6a, dem oberen Ende 13 und dem unteren Ende 18 , als gasdichte Verbindungen 16 vorgesehen, durch die auch die Stahlschicht e im Innenbereich der Zelle 3 vollständig und damit auch gasdicht und korrosionsbeständig umschlossen i st . The illustrations in Figures 2a and 2b show further embodiments of cell housings 5, in particular with alternatives of a structure and a production in the area of a cell casing 6a. For this purpose, prismatic cells 3 are considered in which the cell housing 5 has a height H of approximately 300 mm to greater than 800 mm and up to approximately 1,000 mm, wherein the dimensions of a cell cover 7 correspond to a width b and a depth t of the prismatic cell housing 5, corresponding to dimensions of approximately 20 mm x 80 - 100 mm. Such a cell housing 5 represents a very slim, long and flat body. For the production of such a cell housing 5, a sleeve-shaped cell jacket 6a is now produced instead of a cell cup 6, as indicated in Figure 2a as a section through a central plane of the abbreviated cell housing 5. Now, not only is a cell cover 7 welded onto the upper end 13 above the end edge 14, but also onto a lower end 18 of the cell jacket 6a after inserting a coil (not shown in more detail) with the actual electrochemically active storage material and corresponding connection lugs for contacting electrical poles 8. The cell jacket 6a is thus sealed gas-tight by welding two cell covers 7 to form a closed cell housing 5. Thus, weld seams 15 made of aluminum are provided at both ends of the cell casing 6a, the upper end 13 and the lower end 18, as gas-tight connections 16, through which the steel layer e in the interior of the cell 3 is completely enclosed and thus also gas-tight and corrosion-resistant.

Die Abbildung von Figur 2b stellt eine Schnittfläche des Zellmantels 6a in einer hori zontalen Ebene dar . Im Gegensatz zu der in Figur 1b dargestellten Aus führungs form wird ein Einsatz mindestens einer Stahlschicht e im Wesentlichen auf den Bereich der breiten Seitenflächen 11 beschränkt , da diese mit den Maßen b x H hinsichtlich einer Druckbelastung mechanisch wesentlich anfälliger für ein Bersten als die angrenzenden tiefen Seitenflächen 19 mit der deutlich kleineren Fläche t x H sind . The illustration in Figure 2b shows a sectional surface of the cell casing 6a in a horizontal plane. In contrast to the embodiment shown in Figure 1b, the use of at least one steel layer e is essentially limited to the area of the wide side surfaces 11, since these, with the dimensions b x H, are mechanically much more susceptible to bursting under pressure load than the adjacent deep side surfaces 19 with the significantly smaller area t x H.

Dazu sind in Figur 2b zwei Aus führungs formen angedeutet . In der oberen Häl fte von Figur 2b stellt j ede der vier Seitenflächen des im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts einen Streifen dar . Benachbart angrenzende Strei fen sind durch Schweißnähte 15 aus Aluminium miteinander gasdicht verbunden . Nur die breiten Seitenflächen 11 umfassen eine dreischichtige Sandwich-Struktur mit zwei Aluminium-Schichten a und dazwischenliegender Stahl schicht e . Die beiden tiefen Seitenflächen 19 mit den Abmessungen t x H bestehen bei gleicher Schichtdicke nur aus einer Aluminium-Schicht a . Zur Ausbildung der vier Laser-Schweißnähte 15 wird auch hier auf die Einzelheit von Figur 1c verwiesen . Two embodiments are indicated in Figure 2b. In the upper half of Figure 2b, each of the four side surfaces of the essentially rectangular cross-section represents a strip. Adjacent strips are connected to one another in a gas-tight manner by weld seams 15 made of aluminum. Only the wide side surfaces 11 comprise a three-layer sandwich structure with two aluminum layers a and a steel layer e in between. The two deep side surfaces 19 with the dimensions tx H consist of with the same layer thickness only from one aluminum layer a . For the formation of the four laser weld seams 15, reference is also made here to the detail in Figure 1c .

Da die Stahlschicht e mindestens eine große bzw . breite Außenfläche 11 des schlanken Hohlkörpers verstärkend abdecken soll , kann die Stahlschicht e auch bis in die beidseitig an dem Zellmantel 6a angrenzenden tiefen Außenflächen 19 hinein gezogen sein, wie deutlich in der unteren Häl fte von Figur 2b gezeigt . Ein derartig aufgebauter Zellmantel 6a wird in diesem Aus führungsbeispiel aus einem einzigen Abschnitt eines Metallblechs mit den Abmessungen H x (b + t + b + t ) zur Darstellung der Mantel fläche 12 hergestellt . In Abständen, die im Wesentlichen der Tiefe t der Seitenflächen 19 entsprechen, sind in einem Sandwich-Metallverbund- Blech die Stahlschichten e nach Art von Kernen von Aluminium dicht umschlossen . Dieser Metallblech-Abschnitt wei st eine konstante Dicke auf und umfasst dabei zwei voneinander getrennte Abschnitte mit Aluminium-Stahl-Aluminium-Sandwich-Strukturen . Die Stahlbleche e sind dabei bei fast beliebiger Querschnitts form quasi als Einlagen außenseitig durch Schichten a aus Aluminium umschlossen, wobei für die Stahlschicht e mit Blick auf die Aufgabe einer mechanischen Verstärkung der breiten Seitenflächen 11 j eweils eine rechteckige Querschnitts fläche bevorzugt ist , wie in Figur 2b in der unteren Häl fte dargestellt . Derartige Aluminium- Stahl-Aluminium-Sandwich-Strukturen sind z . B . unter der Bezeichnung „Corelay" am Markt erhältlich . Dabei sind in deren Herstellung Parameter der Geometrie sowie der verwendeten Materialien in weiten Bereichen auswählbar . Since the steel layer e is intended to reinforce at least one large or wide outer surface 11 of the slender hollow body, the steel layer e can also be drawn into the deep outer surfaces 19 adjacent to the cell jacket 6a on both sides, as clearly shown in the lower half of Figure 2b. In this exemplary embodiment, a cell jacket 6a constructed in this way is made from a single section of a metal sheet with the dimensions H x (b + t + b + t) to represent the jacket surface 12. At intervals which essentially correspond to the depth t of the side surfaces 19, the steel layers e in a sandwich metal composite sheet are tightly enclosed by aluminum like cores. This metal sheet section has a constant thickness and comprises two separate sections with aluminum-steel-aluminum sandwich structures. The steel sheets e are enclosed on the outside by layers a of aluminum, with almost any cross-sectional shape, as inserts, whereby a rectangular cross-sectional area is preferred for the steel layer e with a view to the task of mechanically reinforcing the wide side surfaces 11, as shown in the lower half of Figure 2b. Such aluminum-steel-aluminum sandwich structures are available on the market, for example, under the name "Corelay". In their production, parameters of the geometry and the materials used can be selected within a wide range.

Der Zellmantel 6a ist in dem zweiten Aus führungsbei spiel von Figur 2b durch nur eine einzige Laser-Schweißnaht 15 an seinem Umfang geschlossen . In diesem Aus führungsbeispiel entsteht der Zellmantel 6a durch Kant-Biegen um 90 ° - hier mit entsprechenden Mindest-Biegeradien angedeutet - und ist mit nur einer Schweißnaht 15 in einer Mitte einer schmalen bzw . tiefen Seitenfläche 19 geschlossen . Dazu sind in diesem Aus führungsbeispiel zwei stumpf voreinander stehende Endkanten der Mantelfläche 12 , die nur aus Aluminium bestehen, miteinander ohne zusätzlichen Materialeintrag verschweißt . An die Fertigstellung eines Zellmantels 6a nach einem der beiden vorstehend beschriebenen Verfahren schließt sich ein abdeckendes Auflegen eines Zelldeckels 7 mit randseitiger Laser-Verschweißung an, um damit einen Zellbecher 6 zu schaf fen . In the second embodiment of Figure 2b, the cell jacket 6a is closed at its periphery by only a single laser weld seam 15. In this embodiment, the cell jacket 6a is created by edge bending by 90° - indicated here with corresponding minimum bending radii - and is closed with only one Weld seam 15 is closed in the middle of a narrow or deep side surface 19. For this purpose, in this exemplary embodiment, two end edges of the shell surface 12, which are butt-jointed and consist only of aluminum, are welded together without additional material being added. Completion of a cell shell 6a according to one of the two methods described above is followed by covering the cell cover 7 with laser welding on the edge in order to create a cell cup 6.

Figuren 3a und 3b zeigen eine Gegenüberstellung von Schnittdarstellungen einer durch Crimpen mit einem Zelldeckel 7 verschlossenen Stahl zelle und einer laserverschweißten Speicherzelle 2 aus einem Aluminium-Stahl-Verbund bei j eweils gleichen Größen eines Außendurchmessers D sowie einer Höhe H der zylindri schen Zellgehäuse 6 . Eine Wandstärke der Stahl zelle entspricht im Wesentlichen derj enigen der aus einem Aluminium-Stahl-Verbund gefertigten Zelle , also da ~ db . Allerdings ist eine Höhe eines hier nur angedeuteten Wickelkörpers W innerhalb des Zellgehäuses 6 in diesen Darstellungen deutlich unterschiedlich . Wie schon in der Schnittdarstellung von Figur 5 angedeutet weist die Speicherzelle 3 mit dem aus Stahlblech gebildeten Zellgehäuse 5 nach Figur 3a ein für die elektro-chemische Speicherung elektrischer Energie in der Speicherzelle 3 prinzipiell nicht nutzbares Totvolumen 17 über den Bereich der Crimp-Verbindung von Zellbecher 6 und Zelldeckel 7 bis zu dem Wickelkörper W auf , so dass bei Ausbildung einer hier nicht weiter dargestellten Anschlussgeometrie etc . stets gilt : ha < h . Damit weist eine erfindungsgemäße Speicherzelle 2 mit einem Zellgehäuse 5 aus einem laserverschweißten Aluminium- Stahl-Verbund bei j eweils gleichen Außenabmessungen des Zellgehäuses 5 gegenüber einer bekannten Stahl zelle mit Crimpverbindung bei gleichen Volumen eines Zellgehäuses 5 mehr Plat z für einen Wickelkörper W und folglich stets eine größere Kapazität auf . Auch bei einem Einsatz gemäß der Darstellung von Figur 4 wird aus Sicherheitsgründen eine zusätzliche I solierung an Außenbereichen der elementaren Speicherzellen 3 angebracht . Hierzu wird das Zellgehäuse 5 an der Mantel fläche 12 in nicht weiter zeichnerisch dargestellter Weise mit einer elektrisch isolierenden Kunststof fschicht versehen . Die Kunststof f schicht ist aus einem aufgeschrumpften Schlauchmaterial gebildet , so dass in vorbestimmter Weise ein Zelldeckel 7 und auch ein Bereich des Zel lbechers 6 bzw . Zellmantels 6a, über den eine Speicherzelle 3 in einem verbauten Zustand zur Wärmeabfuhr in Kontakt mit dem Modulboden 10 steht , einfach und zuverlässig frei von thermischen Barrieren gehalten werden . Figures 3a and 3b show a comparison of sectional views of a steel cell closed by crimping with a cell cover 7 and a laser-welded storage cell 2 made of an aluminum-steel composite, each with the same size of an outer diameter D and a height H of the cylindrical cell housing 6. A wall thickness of the steel cell corresponds essentially to that of the cell made of an aluminum-steel composite, i.e. d a ~ d b . However, a height of a winding body W, only indicated here, within the cell housing 6 is significantly different in these views. As already indicated in the sectional view of Figure 5, the storage cell 3 with the cell housing 5 made of sheet steel according to Figure 3a has a dead volume 17 which in principle cannot be used for the electrochemical storage of electrical energy in the storage cell 3 over the area of the crimp connection between the cell cup 6 and the cell cover 7 up to the winding body W, so that when forming a connection geometry not shown here, etc., the following always applies: h a < h . Thus, a storage cell 2 according to the invention with a cell housing 5 made of a laser-welded aluminum-steel composite has more space for a winding body W and consequently always a larger capacity, with the same external dimensions of the cell housing 5, compared to a known steel cell with a crimp connection and the same volume of a cell housing 5. Even when used as shown in Figure 4, additional insulation is applied to the outer areas of the elementary storage cells 3 for safety reasons. For this purpose, the cell housing 5 is provided with an electrically insulating plastic layer on the jacket surface 12 in a manner not further shown in the drawing. The plastic layer is formed from a shrunk-on tubular material so that a cell lid 7 and also an area of the cell cup 6 or cell jacket 6a, via which a storage cell 3 in an installed state is in contact with the module base 10 for heat dissipation, are kept free of thermal barriers in a simple and reliable manner.

Die vorstehend beschriebenen Aus führungsbeispiele eines Zellgehäuses bieten für zylindrische wie auch prismatische Speicherzellen neuartige Möglichkeiten einer Dimensionierung grundsätzlich leistungs fähigerer elementarer Speicherzellen 3 unter Einhaltung bekannter Außen-Dimensionen bei ef fektiverem Schutz vor Korrosion und gegen druckbedingtes Bersten unter Verwendung grundsätzlich frei am Markt bekannter Materialien bei deutlich geminderten Totvolumen-Anteilen innerhalb einer erfindungsgemäß aufgebauten Speicherzelle insbesondere im Bereich eines Zelldeckels . The above-described embodiments of a cell housing offer novel possibilities for dimensioning fundamentally more powerful elementary storage cells 3 for cylindrical as well as prismatic storage cells while maintaining known external dimensions with more effective protection against corrosion and against pressure-induced bursting using materials that are generally freely available on the market with significantly reduced dead volume proportions within a storage cell constructed according to the invention, in particular in the area of a cell cover.

Bezugszeichenliste List of reference symbols

1 Modulgehäuse 1 module housing

2 Batteriemodul 2 Battery module

3 elementare Speicherzelle als prismatische Rundzelle 3 elementary storage cell as prismatic round cell

4 Zell-Separator 4 Cell separator

5 Zellgehäuse 5 Cell housing

6 Zellbecher 6 Cell cups

6a Zellmantel , Rohrkörper mit rechteckigem Querschnitt6a Cell jacket, tubular body with rectangular cross-section

7 Zelldeckel 7 Cell lid

8 Kontakt / elektrischer Pol 8 Contact / electrical pole

9 Entgasungsöf fnung 9 Degassing opening

10 Modulboden 10 Module floor

11 breite Seitenfläche (b x H) als Teil einer Mantel fläche 12 des Zellbechers 6 der elementaren Speicherzelle 3 11 wide side surface (b x H) as part of a shell surface 12 of the cell cup 6 of the elementary storage cell 3

12 Mantel fläche 12 Shell surface

13 oberes Ende des Zellbechers 6/des Zellmantels 6a 13 upper end of the cell cup 6/the cell mantle 6a

14 Endkante am oberen Ende 13 d . Zellbechers 6 / Zellmantels 6a14 End edge at the upper end 13 d . Cell cup 6 / cell shell 6a

15 Schweißnaht aus Aluminium 15 Aluminium weld

16 gasdichte Verbindung 16 gas-tight connection

17 Totvolumen 17 Dead volume

18 unteres Ende des Zellmantels 6a als Teil der Mantel fläche 1218 lower end of the cell mantle 6a as part of the mantle surface 12

19 tiefe bzw . schmale Seitenfläche ( t x H) a Aluminiumschicht b Breite des prismatischen Zellgehäuses 6 19 deep or narrow side surface (d x H) a Aluminium layer b Width of the prismatic cell housing 6

D Außendurchmesser des zylindrischen Zellgehäuses 6 e Stahlschicht D Outer diameter of the cylindrical cell casing 6 e Steel layer

G Dichtung G Seal

H Höhe des Zellgehäuses 6 da Innendurchmesser des Zellgehäuses 6 db Innendurchmesser des Zellgehäuses 6 ha Höhe eines Wickelkörpers innerhalb des Zellgehäuses 6 h Höhe eines Wickelkörpers innerhalb des Zellgehäuses 6 t Tiefe des prismatischen Zellgehäuses 6 H Height of the cell housing 6 da Inner diameter of the cell housing 6 db Inner diameter of the cell housing 6 h a Height of a winding body within the cell housing 6 h Height of a winding body within the cell housing 6 t Depth of the prismatic cell housing 6

W Wickelkörper W winding body

Claims

Ansprüche Expectations 1. Zellgehäuse (5) einer elementaren Speicherzelle (3) umfassend einen Zellbecher (6) oder Zellmantel (6a) und einen Zelldeckel (7) , in dem mindestens ein elektrischer Pol (8) als Kontakt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellgehäuse (5) einen Zellbecher (6) oder Zellmantel (6a) mit einem Aluminium-Stahlverbund und mindestens einen Zelldeckel (7) aus Aluminium umfasst, die miteinander stoffschlüssig verbunden sind. 1. Cell housing (5) of an elementary storage cell (3) comprising a cell cup (6) or cell jacket (6a) and a cell cover (7) in which at least one electrical pole (8) is arranged as a contact, characterized in that the cell housing (5) comprises a cell cup (6) or cell jacket (6a) with an aluminum-steel composite and at least one cell cover (7) made of aluminum, which are materially connected to one another. 2. Zellgehäuse nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Stahlverbund als Schichtverbund ausgeführt ist. 2. Cell housing according to the preceding claim, characterized in that the aluminum-steel composite is designed as a layered composite. 3. Zellgehäuse nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schichtverbund eine Stahlschicht (e) zwischen zwei Aluminium-Schichten (a) angeordnet ist. 3. Cell housing according to the preceding claim, characterized in that in the layer composite a steel layer (e) is arranged between two aluminum layers (a). 4. Zellgehäuse nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Metallschichten (a, e) im Wesentlichen gleiche Dicken aufweisen. 4. Cell housing according to the preceding claim, characterized in that the different metal layers (a, e) have substantially equal thicknesses. 5. Zellgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Endkanten (14) des Zellbechers (6) oder eines Zellmantels (6a) durch einen abdeckend auf geschweißten Zelldeckel (7) aus Aluminium bzw. eine Schweißnaht (15) geschützt überdeckt sind. 5. Cell housing according to one of the preceding claims, characterized in that end edges (14) of the cell cup (6) or of a cell jacket (6a) are protected by a cell cover (7) made of aluminum welded on or by a weld seam (15). 6. Zellgehäuse nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (15) an der Endkante (14) des Zellbechers (6) oder an Enden (13, 18) eines Zellmantels (6a) mindestens nach außen hin eine dauerhaft gasdichte Verbindungen (16) mit dem Zelldeckel (7) bildet. 6. Cell housing according to the preceding claim, characterized in that the weld seam (15) on the end edge (14) of the cell cup (6) or on ends (13, 18) of a cell casing (6a) forms a permanently gas-tight seal at least towards the outside. Connections (16) with the cell lid (7). 7. Zellgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlschicht (e) als Verstärkung mindestens einer breiten Außenfläche (11) eines Zellmantels7. Cell housing according to one of the preceding claims, characterized in that the steel layer (e) serves as reinforcement of at least one wide outer surface (11) of a cell casing (6a) angeordnet ist. (6a) is arranged. 8. Zellgehäuse nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellmantel (6a) an seinem Umfang bzw. einer Endkante (14) geschlossen ist. 8. Cell housing according to the preceding claim, characterized in that the cell jacket (6a) is closed at its circumference or an end edge (14). 9. Zellgehäuse nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellmantel (6a) durch mindestens eine Laser-Schweißnaht (15) geschlossen ist. 9. Cell housing according to the preceding claim, characterized in that the cell jacket (6a) is closed by at least one laser weld seam (15). 10. Zellgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellgehäuse (5) für eine prismatische Speicherzelle (3) ausgebildet ist. 10. Cell housing according to one of the preceding claims, characterized in that the cell housing (5) is designed for a prismatic storage cell (3). 11. Zellgehäuse einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellgehäuse (5) an einer Mantelfläche (12) mit einer elektrisch isolierenden Kunststoff schicht versehen ist. 11. Cell housing according to one of the preceding claims, characterized in that the cell housing (5) is provided on a jacket surface (12) with an electrically insulating plastic layer. 12. Zellgehäuse nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff schicht aus einem aufgeschrumpften Schlauchmaterial gebildet ist. 12. Cell housing according to the preceding claim, characterized in that the plastic layer is formed from a shrunk-on tubular material. 13. Elementare elektrische Speicherzelle (3) zum Aufbau eines wiederaufladbaren Batteriemoduls, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzelle (3) ein Zellgehäuse (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist. 13. Elementary electrical storage cell (3) for constructing a rechargeable battery module, characterized in that the storage cell (3) has a cell housing (5) according to one of the preceding claims. 14. Verfahren zur Herstellung eines Zellgehäuses (5) einer elementaren Speicherzelle (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Zellbecher oder Zellmantel und mindestens einen Zelldeckel, in dem mindestens ein elektrischer Pol (8) als Kontakt angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellbecher (6) oder der Zellmantel (6a) mit einem Aluminium-Stahlverbund und mindestens einen Zelldeckel (7) aus Aluminium miteinander zur Bildung des Zellgehäuses (5) durch stoff schlüssiges Verbinden durch Verschweißen mit oder ohne Materialzusatz, Löten oder Kleben verbunden werden, insbesondere an einer Endkante (14) des Zellbechers (6) . 14. Method for producing a cell housing (5) of a elementary storage cell (3) according to one of the preceding claims, comprising a cell cup or cell jacket and at least one cell cover in which at least one electrical pole (8) is arranged as a contact, characterized in that the cell cup (6) or the cell jacket (6a) with an aluminum-steel composite and at least one cell cover (7) made of aluminum are connected to one another to form the cell housing (5) by material-locking connection by welding with or without additional material, soldering or gluing, in particular at an end edge (14) of the cell cup (6).
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