DE102021124388A1 - battery cell - Google Patents

battery cell Download PDF

Info

Publication number
DE102021124388A1
DE102021124388A1 DE102021124388.2A DE102021124388A DE102021124388A1 DE 102021124388 A1 DE102021124388 A1 DE 102021124388A1 DE 102021124388 A DE102021124388 A DE 102021124388A DE 102021124388 A1 DE102021124388 A1 DE 102021124388A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery cell
heat exchange
exchange section
face
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021124388.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Marius Ebbighausen
Stephan Leonhard Koch
Mesut Yurtseven
Miriam Kunze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102021124388.2A priority Critical patent/DE102021124388A1/en
Publication of DE102021124388A1 publication Critical patent/DE102021124388A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/148Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/15Lids or covers characterised by their shape for prismatic or rectangular cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Batteriezelle (1), zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse (2) und darin angeordnet eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen (3), umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator; wobei das Gehäuse (2) eine äußere Ummantelung (4) zur Ausbildung eines von dem Gehäuse (2) eingeschlossenen Volumens (5) sowie innerhalb des Volumens (5) eine mit der äußeren Ummantelung (4) verbundene Wärmetauscherplatte (6) umfasst, wobei die Wärmetauscherplatte (6) in einem Wärmeaustauschabschnitt (7) zumindest teilweise hohl ausgeführt ist und mindestens einen Hohlraum (9) aufweist, der zumindest teilweise mit einem Phasenwechselmaterial (10) gefüllt ist.Battery cell (1), at least comprising a dimensionally stable housing (2) and arranged therein a plurality of layers (3) at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes; wherein the housing (2) comprises an outer casing (4) to form a volume (5) enclosed by the housing (2) and, within the volume (5), a heat exchanger plate (6) connected to the outer casing (4), the The heat exchanger plate (6) is at least partially hollow in a heat exchange section (7) and has at least one cavity (9) which is at least partially filled with a phase change material (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse und darin angeordnet mindestens eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen, umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator. Die Lagen bilden mindestens einen Stapel.The invention relates to a battery cell, at least comprising a dimensionally stable housing and arranged therein at least a plurality of layers at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes. The layers form at least one stack.

Die zumindest gestapelten, ggf. zusätzlich gewickelten bzw. gefalteten, Kathoden, Anoden und Separatoren bilden insbesondere einen Stapel. Jede Elektrode ist mit einem sich aus dem Stapel nach außen erstreckenden Ableiter verbunden, so dass ein elektrischer Strom aus dem Stapel ab- oder dem Stapel zugeführt werden kann. Die Ableiter der Anoden und die Ableiter der Kathoden werden jeweils miteinander verbunden, um die jeweiligen Elektroden elektrisch parallel zu verschalten. In der Batteriezelle können auch mehrere Stapel angeordnet sein.The at least stacked, possibly additionally wound or folded, cathodes, anodes and separators form in particular a stack. Each electrode is connected to a conductor extending outwardly from the stack so that an electrical current can be drawn from or supplied to the stack. The conductors of the anodes and the conductors of the cathodes are respectively connected to each other in order to electrically connect the respective electrodes in parallel. Several stacks can also be arranged in the battery cell.

Für den Antrieb von Kraftfahrzeugen werden vermehrt Batterien, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Batterien werden üblicherweise aus Batteriezellen und/ oder aus mehrere Batteriezellen umfassenden Batteriemodulen zusammengesetzt.Batteries, in particular lithium-ion batteries, are increasingly being used to drive motor vehicles. Batteries are usually composed of battery cells and/or battery modules comprising several battery cells.

Aus der nachveröffentlichten DE 10 2021 112 444 ist eine Batteriezelle, zumindest umfassend ein Gehäuse und darin angeordnet mindestens einen Block Aktivmaterial, bekannt. Der Block Aktivmaterial weist eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen auf. Das Gehäuse umfasst ein Mantelteil mit einer offenen ersten Stirnseite und einer offenen zweiten Stirnseite, das den mindestens einen Block Aktivmaterial entlang einer Umfangsrichtung vollumfänglich umschließt, sowie ein einteilig ausgeführtes Kernteil. Das Kernteil weist ein an der ersten Stirnseite angeordnetes und mit dem Mantelteil verbundenes Bodenteil und ein entlang einer axialen Richtung beabstandet dazu an der zweiten Stirnseite angeordnetes und mit dem Mantelteil verbundenes Deckelteil auf, sowie ein das Bodenteil mit dem Deckelteil verbindendes Mittelteil. Der mindestens eine Block Aktivmaterial ist auf einer ersten Seite des Mittelteils entlang einer radialen Richtung zwischen dem Mantelteil und dem Mittelteil sowie auf einer, der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Mittelteils zwischen dem Mantelteil und dem Mittelteil angeordnet. Das Kernteil ist ein Strangpressprofil.From the post-published DE 10 2021 112 444 a battery cell, at least comprising a housing and arranged therein at least one block of active material, is known. The block of active material has a plurality of layers at least stacked on top of one another. The housing comprises a casing part with an open first end face and an open second end face, which completely encloses the at least one block of active material along a circumferential direction, and a core part designed in one piece. The core part has a base part arranged on the first end face and connected to the casing part and a cover part arranged at a distance therefrom along an axial direction on the second end face and connected to the casing part, as well as a middle part connecting the base part to the cover part. The at least one block of active material is arranged on a first side of the middle part along a radial direction between the casing part and the middle part and on a second side of the middle part opposite the first side between the casing part and the middle part. The core part is an extruded profile.

Diese Bauart einer Batteriezelle ermöglicht eine effektive Ausnutzung eines Bauraums, es wird also ein hoher Wert für diesen Parameter in Wh/I [Watt-Stunde pro Liter] erreicht.This type of battery cell enables effective use of space, so a high value is achieved for this parameter in Wh/I [watt hour per liter].

Weiterhin ist eine Anbindung der Zelle an die Kühlung im System sehr wichtig. Ein direkter Kühlpfad zwischen den Stapeln bzw. dem Block Aktivmaterial zu einer Systemkühlung ist in aktuellen Bauformen nicht vorhanden. Durch das in der DE 10 2021 112 444 vorgeschlagene, als Strangpressprofil ausgeführte Kernteil kann in dem Gehäuse entstehende Wärme einfach abgeführt werden.Furthermore, a connection of the cell to the cooling in the system is very important. Current designs do not have a direct cooling path between the stacks or the block of active material for system cooling. Through that in the DE 10 2021 112 444 The proposed core part, designed as an extruded profile, allows heat generated in the housing to be easily dissipated.

Aus der KR 102120157 B1 ist eine Kühleinrichtung für eine Batterie bekannt, bei der ein Phasenwechselmaterial zur Temperierung der Batteriezellen eingesetzt wird.From the KR 102120157 B1 a cooling device for a battery is known, in which a phase change material is used to control the temperature of the battery cells.

Aus der KR 102263291 B1 ist eine Batterie bekannt, bei der Batteriezellen in einem extrudierten Metallgehäuse angeordnet sind. Zwischen den Batteriezellen sind Kühlzonen angeordnet, die einerseits in bestimmten Bereichen von einem Kühlmittel durchströmt werden, wobei in benachbarten Bereichen ein Phasenwechselmaterial angeordnet ist.From the KR 102263291 B1 a battery is known in which battery cells are arranged in an extruded metal housing. Cooling zones are arranged between the battery cells, through which a coolant flows on the one hand in certain areas, with a phase change material being arranged in adjacent areas.

Aus der CN 212230580 U ist eine Batterie bekannt, bei der in einem Gehäuse der Batterie ein Phasenwechselmaterial zur Aufnahme von Wärme angeordnet ist. Die Wärme wird von den Batteriezellen auf das Phasenwechselmaterial durch eine an den Batteriezellen verdampfende Flüssigkeit übertragen, die an dem Phasenwechselmaterial kondensiert.From the CN 212230580 U a battery is known in which a phase change material for absorbing heat is arranged in a housing of the battery. Heat is transferred from the battery cells to the phase change material by a liquid evaporating on the battery cells and condensing on the phase change material.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Batteriezelle vorgeschlagen werden, die kostengünstig herstellbar ist, eine effektive Raumnutzung des Gehäuses ermöglicht sowie eine verbesserte Temperierung der Batteriezelle bzw. der in dem Gehäuse angeordneten Stapel gewährleistet.The object of the present invention is to at least partially solve the problems cited with reference to the prior art. In particular, a battery cell is to be proposed which can be produced cost-effectively, enables effective use of space in the housing and ensures improved temperature control of the battery cell or of the stack arranged in the housing.

Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Batteriezelle mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.A battery cell with the features according to patent claim 1 contributes to the solution of these tasks. Advantageous developments are the subject matter of the dependent patent claims. The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and/or details from the figures, with further embodiment variants of the invention being shown.

Es wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse und darin angeordnet eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen, umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator. Das Gehäuse umfasst eine äußere Ummantelung zur Ausbildung eines von dem Gehäuse eingeschlossenen Volumens sowie innerhalb des Volumens eine mit der äußeren Ummantelung verbundene Wärmetauscherplatte. Die Wärmetauscherplatte ist in einem Wärmeaustauschabschnitt zumindest teilweise hohl ausgeführt und weist mindestens einen Hohlraum auf, der zumindest teilweise mit einem Phasenwechselmaterial gefüllt ist.A battery cell is proposed, at least comprising a dimensionally stable housing and arranged therein a plurality of layers at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes. The housing includes an outer shell to form a volume enclosed by the housing and, within the volume, a heat exchanger plate connected to the outer shell. The heat exchanger plate is at least partially hollow in a heat exchange section and has at least one cavity which is at least partially filled with a phase change material.

Die zumindest gestapelten, ggf. zusätzlich gewickelten bzw. gefalteten, Kathoden, Anoden und Separatoren bilden insbesondere einen Stapel. Die Elektroden weisen Aktivmaterialien insbesondere als Beschichtungen auf elektrisch leitenden Trägermaterialien auf, die insbesondere als Ableiter dienen. Die Anode, die Kathode und der Separator werden jeweils als Lage bezeichnet. Die Lagen können als Einzelblattstapel, Laminierung, Z-Faltung, Jelly Roll angeordnet sein, jeweils in beliebiger Anzahl.The at least stacked, possibly additionally wound or folded, cathodes, anodes and separators form in particular a stack. The electrodes have active materials, in particular as coatings on electrically conductive carrier materials, which serve in particular as conductors. The anode, cathode and separator are each referred to as a layer. The layers can be arranged as a single sheet stack, lamination, Z-fold, jelly roll, each in any number.

Jede Elektrode ist mit einem sich aus dem Stapel nach außen erstreckenden Ableiter verbunden, so dass ein elektrischer Strom aus dem Stapel ab- oder dem Stapel zugeführt werden kann. Die Ableiter der Anoden und die Ableiter der Kathoden werden jeweils miteinander verbunden, um die jeweiligen Elektroden elektrisch parallel zu verschalten. In der Batteriezelle können auch mehrere Stapel angeordnet sein.Each electrode is connected to a conductor extending outwardly from the stack so that an electrical current can be drawn from or supplied to the stack. The conductors of the anodes and the conductors of the cathodes are respectively connected to each other in order to electrically connect the respective electrodes in parallel. Several stacks can also be arranged in the battery cell.

Die Elektroden sind insbesondere in bekannter Weise zur Bildung des Stapels angeordnet und werden von einem Elektrolyten bzw. einer Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt.In particular, the electrodes are arranged in a known manner to form the stack and are acted upon by an electrolyte or an electrolyte liquid.

Die Elektroden sind insbesondere folienartig ausgeführt, weisen also eine große Seitenfläche und eine geringe Dicke auf. Auf der Seitenfläche bzw. auf jeder Seitenfläche der Elektrode ist insbesondere eine Beschichtung mit Aktivmaterial angeordnet. Die Separatoren sind jeweils zwischen den Seitenflächen der benachbart angeordneten unterschiedlichen Elektroden angeordnet. Insbesondere erstrecken sich unbeschichtete Teile der Elektroden als Ableiter aus dem Stapel heraus.The electrodes are designed in particular in the form of foils, ie they have a large side surface and a small thickness. In particular, a coating with active material is arranged on the side surface or on each side surface of the electrode. The separators are each arranged between the side surfaces of the adjacently arranged different electrodes. In particular, uncoated parts of the electrodes extend out of the stack as conductors.

Insbesondere sind jeweils die Anoden und die Kathoden innerhalb des Stapels miteinander parallelgeschaltet, so dass die Ableiter einer Mehrzahl von Anoden miteinander elektrisch leitend verbunden sind und die Ableiter einer Mehrzahl von Kathoden miteinander elektrisch leitend verbunden sind.In particular, the anodes and the cathodes within the stack are connected in parallel with one another, so that the conductors of a plurality of anodes are electrically conductively connected to one another and the conductors of a plurality of cathodes are electrically conductively connected to one another.

Das Gehäuse der Batteriezelle ist insbesondere nur plastisch verformbar. Das Gehäuse wird auch als „Hardcase“ bezeichnet und die Batteriezelle z. B. als eine prismatische Zelle.The housing of the battery cell is in particular only plastically deformable. The housing is also referred to as a "hard case" and the battery cell z. B. as a prismatic cell.

Die Batteriezelle ist insbesondere eine lithiumhaltige Batteriezelle, insbesondere eine Sekundärzelle, also eine wiederaufladbare Batteriezelle.The battery cell is in particular a lithium-containing battery cell, in particular a secondary cell, ie a rechargeable battery cell.

Ein Phasenwechselmaterial ist insbesondere bei normalen/tiefen Temperaturen fest und wird bei erhöhten Temperaturen flüssig oder gasförmig. Bei dem Phasenwechsel des Phasenwechselmaterials wird sehr viel thermische Energie aufgenommen. Diese Eigenschaft kann insbesondere für zwei Ziele genutzt werden:

  • • durch die Aufnahme von thermischer Energie kann ein „thermal runaway“ (ein thermisches Durchgehen der Batteriezelle bzw. „thermalpropagation“ (ein Übergreifen des Durchgehens auf benachbarte Batteriezellen) verzögert oder sogar komplett verhindert werden;
  • • durch die Aufnahme von thermischer Energie in einem gezielten Temperaturbereich kann eine „passive“ Kühlung der Batteriezelle erreicht werden; eine klassische, aktive Kühlung kann somit ggf. vollständig entfallen; stattdessen heizt sich die Batteriezelle im Betrieb bis zu der Temperatur auf, bei der der Phasenwechsel eintritt, so dass dadurch ein Übersteuern der Temperatur verhindert wird; durch Wahl des Phasenwechselmaterials kann diese Maximaltemperatur auf die Zellchemie/-auslegung abgestimmt werden.
In particular, a phase change material is solid at normal/low temperatures and becomes liquid or gaseous at elevated temperatures. During the phase change of the phase change material, a great deal of thermal energy is absorbed. This property can be used for two purposes in particular:
  • • by absorbing thermal energy, "thermal runaway" (thermal runaway of the battery cell or "thermal propagation" (runaway spreading to neighboring battery cells) can be delayed or even completely prevented;
  • • “passive” cooling of the battery cell can be achieved by absorbing thermal energy in a specific temperature range; a classic, active cooling can therefore be completely omitted; instead, the battery cell heats up during operation to the temperature at which the phase change occurs, thereby preventing temperature overshoot; this maximum temperature can be matched to the cell chemistry/design by selecting the phase change material.

Nachteilig ist insbesondere, dass durch den erhöhten Platzbedarf des Wärmetaustauschabschnitts und das erhöhte Gewicht der Batteriezelle die Energiedichte (volumetrisch sowie gravimetrisch) auf Zellebene sinkt. Auf Systemebene (Batteriemodul bzw. Batterie) kann dieser „Nachteil“ durch die Einsparungen im Batteriemodul jedoch wieder ausgeglichen werden, da Sicherheitsfeatures minimiert werden und/ oder eine „aktive“ Kühlung der Batteriezelle bzw. des Batteriemoduls entfallen kann.A particular disadvantage is that due to the increased space requirement of the heat exchange section and the increased weight of the battery cell, the energy density (volumetrically and gravimetrically) drops at cell level. At the system level (battery module or battery), however, this "disadvantage" can be offset by the savings in the battery module, since safety features are minimized and/or "active" cooling of the battery cell or battery module can be omitted.

Die vorgeschlagene Anpassung des Wärmeaustauschabschnitts bzw. der Wärmetauscherplatte stellt eine batteriezelleninterne Maßnahme dar, so dass auf der Ebene eines Batteriemoduls kein konstruktiver Mehraufwand erforderlich ist. Insbesondere verhalten sich alle Batteriezellen, auch bei Zellchemieänderungen, auf Modulebene identisch. Eine Neuentwicklung bei Modellpflegen ist insbesondere nicht erforderlich. Ebenso kann ein Modulkonzept mit verschiedenen Batteriezellen (geringe Kosten gegenüber hoher Leistungsfähigkeit; also lowcost vs. high-performance) identisch angewandt werden. Somit sinkt der Entwicklungsaufwand in einem diversen Portfolio substanziell.The proposed adaptation of the heat exchange section or the heat exchanger plate represents a battery cell-internal measure, so that no additional design effort is required at the level of a battery module. In particular, all battery cells behave identically at the module level, even with changes in cell chemistry. In particular, a new development for facelifts is not required. Likewise, a module concept with different battery cells (low costs versus high performance; i.e. low cost versus high performance) can be used identically. This substantially reduces the development effort in a diverse portfolio.

Die Herstellung zumindest des Wärmeaustauschabschnitts kann z. B. durch ein Gießverfahren erfolgen, z. B. durch ein bekanntes Druckgussverfahren. Der Wärmeaustauschabschnitt bzw. die Wärmetauscherplatte kann durch das Fügen zweier Halbschalen z. B. durch Schweißen erfolgen. Weiter kann zumindest der Wärmeaustauschabschnitt bzw. die Wärmetauscherplatte durch Strangpressprofile oder durch ein additives Herstellungsverfahren, z. B. dreidimensionales Drucken hergestellt werden.The production of at least the heat exchange section can, for. B. done by a casting process, z. B. by a known Druckgussver drive. The heat exchange section or the heat exchanger plate can be z. B. done by welding. Furthermore, at least the heat exchange section or the heat exchanger plate can be produced by extruded profiles or by an additive manufacturing process, e.g. B. three-dimensional printing can be produced.

Bei dem Verfahren Strangpressen wird ein Ausgangsmaterial auf eine Umformtemperatur erhitzt und mit hohem Druck durch eine formgebende Matrize gedrückt. Das so entstehende Profil wird aus der Matrize entlang einer Vorschubrichtung weiterbewegt.In the extrusion process, a starting material is heated to a forming temperature and pressed through a shaping die at high pressure. The resulting profile is moved out of the die along a feed direction.

Bei dem Verfahren Druckguss wird ein flüssiges Ausgangsmaterial in ein Formnegativ eingeleitet und nach Erstarrung entformt.In the die casting process, a liquid starting material is introduced into a mold negative and demolded after solidification.

Das Verschließen des mindestens einen, mit dem Phasenwechselmaterial gefüllten Hohlraum des Wärmeaustauschabschnitts kann insbesondere durch ein Anordnen von Stopfen, z. B. durch Löten oder Schweißen, an dem Hohlraum erreicht werden. Der mindestens eine Stopfen kann z. B. aus einem Metall oder auch aus einem Kunststoff ausgeführt sein.The sealing of the at least one cavity of the heat exchange section filled with the phase change material can be achieved in particular by arranging plugs, e.g. B. by soldering or welding, can be achieved at the cavity. The at least one plug can, for. B. be made of a metal or of a plastic.

Insbesondere umfasst die Wärmetauscherplatte mindestens ein Anschlusselement, das mit dem Wärmeaustauschabschnitt einteilig verbunden ist und zumindest einen Teil der äußeren Ummantelung bildet.In particular, the heat exchanger plate comprises at least one connection element which is connected in one piece to the heat exchange section and forms at least part of the outer casing.

Das Gehäuse ist bei der einsatzbereiten Batteriezelle insbesondere einteilig ausgeführt. Das Gehäuse bzw. die das Volumen umschließende Ummantelung setzt sich insbesondere aus dem mindestens einen Anschlusselement der Wärmetauscherplatte zusammen und weiteren die Ummantelung bildenden Bauteilen, die erst im Rahmen der Herstellung des Gehäuses miteinander verbunden werden, vorher aber getrennt voneinander vorliegen. Anschlusselement(-e) und Wärmetauscherplatte bilden insbesondere eine Vormontagegruppe, die dann mit den weiteren Bauteilen zur Ummantelung verbunden werden.In the case of the ready-to-use battery cell, the housing is in particular made in one piece. The housing or the casing enclosing the volume is composed in particular of the at least one connection element of the heat exchanger plate and other components forming the casing, which are only connected to one another during the manufacture of the housing, but are separate from one another beforehand. Connection element(s) and heat exchanger plate form, in particular, a pre-assembly group which is then connected to the other components for the sheathing.

Insbesondere sind der Wärmeaustauschabschnitt und ggf. zusätzlich das mindestens eine Anschlusselement einteilig als Druckgussteil, als Strangpressprofil oder als Schweißkonstruktion ausgeführt. Dabei ist es auch möglich, zwei Halbschalen zu fertigen und diese zu verbinden, z. B. durch Schweißen. Eine Herstellung durch additive Fertigungsverfahren, also z. B. durch dreidimensionalen Druck ist natürlich auch möglich.In particular, the heat exchange section and possibly also the at least one connection element are designed in one piece as a die-cast part, as an extruded profile or as a welded construction. It is also possible to manufacture two half-shells and to connect them, e.g. B. by welding. A production by additive manufacturing processes, e.g. B. by three-dimensional printing is of course also possible.

Insbesondere kann der Wärmeaustauschabschnitt elastisch und/oder plastisch verformbar sein, insbesondere abhängig vom Zustand des Phasenwechselmaterials. Dabei kann z. B. die den Hohlraum umgebende Wandung des Wärmeaustauschabschnitts so dünnwandig bzw. verformbar ausgeführt sein, dass das Phasenwechselmaterial die Wandung abstützt.In particular, the heat exchange section can be elastically and/or plastically deformable, in particular depending on the state of the phase change material. In doing so, e.g. B. the wall of the heat exchange section surrounding the cavity can be designed to be so thin-walled or deformable that the phase change material supports the wall.

Mit der elastischen und/ oder plastischen Verformbarkeit des Wärmeaustauschabschnitts können insbesondere Volumenänderungen der Batteriezelle innerhalb des Gehäuses ausgeglichen werden.With the elastic and/or plastic deformability of the heat exchange section, changes in volume of the battery cell within the housing can be compensated for in particular.

Der Wärmeaustauschabschnitt ist insbesondere als Strukturprofil-Bauteil (also mit inneren Strukturen, z. B. Waben- oder Tragwerkkonstruktion) konstruiert oder es werden in den mindestens einen Hohlraum zusätzlich Federn oder auch Schäume eingebaut. Der Wärmeaustauschabschnitt kann auch in der Art einer Honigwabenstruktur ausgeführt sein, wobei die Waben so angeordnet sind, dass eine elastische bzw. plastische Verformbarkeit des Wärmeaustauschabschnitts zwischen den einzelnen Stapeln gewährleistet ist.The heat exchange section is constructed in particular as a structural profile component (that is to say with internal structures, for example honeycomb or support structure construction) or additional springs or else foams are installed in the at least one cavity. The heat exchange section can also be designed in the manner of a honeycomb structure, the honeycombs being arranged in such a way that elastic or plastic deformability of the heat exchange section between the individual stacks is ensured.

Insbesondere wird die Batteriezelle gemäß der DE 10 2021 112 444 so verändert, dass das dort vorgeschlagene Kernteil nun mit mindestens einem Hohlraum ausgeführt ist. Dafür wird das Kernteil zumindest im Bereich des Mittelteils insbesondere mit einer größeren Breite ausgeführt, so dass mindestens ein Hohlraum bereitgestellt werden kann, der mit einem Phasenwechselmaterial gefüllt ist.In particular, the battery cell according to the DE 10 2021 112 444 changed in such a way that the core part proposed there is now designed with at least one cavity. For this purpose, the core part is designed with a greater width, at least in the area of the middle part, so that at least one cavity can be provided that is filled with a phase change material.

Insbesondere umfasst die Ummantelung zumindest ein Mantelteil mit zumindest einer offenen ersten Stirnseite. Das Mantelteil umschließt die Lagen und den Wärmeaustauschabschnitt entlang einer Umfangsrichtung vollumfänglich. Die erste Stirnseite ist zumindest teilweise durch das mindestens eine Anschlusselement verschlossen.In particular, the casing comprises at least one casing part with at least one open first end face. The jacket part completely encloses the layers and the heat exchange section along a circumferential direction. The first end face is at least partially closed by the at least one connection element.

Das Mantelteil ist insbesondere zylindrisch ausgeführt, weist also nur zueinander parallel verlaufende Flächen auf. Die erste Stirnseite erstreckt sich insbesondere quer dazu. Das Mantelteil kann als Tiefziehteil ausgeführt sein, wobei beide Stirnseiten offen oder aber eine Stirnseite geschlossen ausgeführt sein kann.The casing part is in particular of cylindrical design, ie it only has surfaces which run parallel to one another. The first end face extends in particular transversely thereto. The jacket part can be designed as a deep-drawn part, with both end faces being open or one end face being able to be closed.

Insbesondere umfasst das Mantelteil eine offene zweite Stirnseite, die durch das mindestens eine Anschlusselement, dass mit dem Wärmeaustauschabschnitt einteilig verbunden ist, zumindest teilweise verschlossen ist.In particular, the casing part comprises an open second end face which is at least partially closed by the at least one connection element which is connected in one piece to the heat exchange section.

Die Stirnseiten liegen einander entlang einer axialen Richtung gegenüber. Die axiale Richtung verläuft insbesondere parallel zu der Erstreckung der zylindrischen Flächen des Mantelteils bzw. quer zur Erstreckung der ersten Stirnseite.The end faces face each other along an axial direction. The axial direction runs in particular parallel to the extension of the cylindrical surfaces of the casing part or transversely to the extension of the first end face.

Das mindestens eine Anschlusselement bzw. die Anschlusselemente erstrecken sich, z. B. bei der Herstellung der Wärmetauscherplatte durch Strangpressen, jeweils parallel zur Vorschubrichtung, und parallel zu der mindestens einen Stirnseite.The at least one connection element or the connection elements extend, e.g. B. in the manufacture of the heat exchanger plate by extrusion, each parallel to the feed direction, and parallel to the at least one end face.

Das bzw. die Anschlusselemente weisen in einer radialen Richtung, also quer zur axialen Richtung und quer zu einer größten Seite des Wärmeaustauschabschnitts, eine größere Breite als der Wärmeaustauschabschnitt auf, insbesondere um einen Faktor größer 3, bevorzugt größer 5. Die Anschlusselemente erstrecken sich insbesondere senkrecht zum Wärmeaustauschabschnitt. Der Wärmeaustauschabschnitt weist eine Breite von 3 bis 15 Millimeter, insbesondere von höchstens 8 Millimeter, bevorzugt von höchstens 5 Millimetern, auf. Der Wärmeaustauschabschnitt weist, insbesondere parallel zur Breite des Wärmeaustauschabschnitts, eine geringste Wanddicke (also insbesondere eine Wandstärke eines Vollmaterials) von 0,2 bis 5 Millimeter, insbesondere von höchstens 3 Millimeter, bevorzugt von höchstens 2 Millimetern, auf. Die Anschlusselemente weisen insbesondere eine geringste Wanddicke auf, für die die Grenzen der Wanddicke des Wärmeaustauschabschnitts ebenfalls gelten. Die Wanddicke der einzelnen Teile kann aber voneinander unterschiedlich ausgeführt sein.In a radial direction, i.e. transversely to the axial direction and transversely to a largest side of the heat exchange section, the connection element(s) has a greater width than the heat exchange section, in particular by a factor greater than 3, preferably greater than 5. The connection elements extend in particular perpendicularly to the heat exchange section. The heat exchange section has a width of 3 to 15 millimeters, in particular at most 8 millimeters, preferably at most 5 millimeters. The heat exchange section has, in particular parallel to the width of the heat exchange section, a minimum wall thickness (ie in particular a wall thickness of a solid material) of 0.2 to 5 millimeters, in particular at most 3 millimeters, preferably at most 2 millimeters. In particular, the connection elements have a very small wall thickness, for which the limits of the wall thickness of the heat exchange section also apply. However, the wall thickness of the individual parts can be different from one another.

Die Breite der Anschlusselemente ist insbesondere so ausgeführt, dass sie die Erstreckung des mindestens einen Stapels entlang der radialen Richtung gerade überdeckt.The width of the connection elements is designed in particular in such a way that it just covers the extension of the at least one stack along the radial direction.

Das mindestens eine Anschlusselement umfasst insbesondere eine vollständig geschlossene Oberfläche, so dass damit eine Stirnseite auch vollständig verschließbar ist. Alternativ kann das Anschlusselement aber z. B. mindestens einen Anschluss zum Befüllen des von dem Gehäuse umschlossenen Volumens mit einem Elektrolyten aufweisen.The at least one connecting element comprises in particular a completely closed surface, so that one end face can also be completely closed with it. Alternatively, the connection element but z. B. have at least one connection for filling the volume enclosed by the housing with an electrolyte.

Als Material zumindest für den Wärmeaustauschabschnitt und die Anschlusselemente kann insbesondere Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung oder aber auch andere Werkstoffe eingesetzt werden. Dabei sollte das eingesetzte Material insbesondere eine gute Wärmeleitfähigkeit, bevorzugt vergleichbar oder höher als die Wärmleitfähigkeit von Aluminium, aufweisen.In particular, aluminum or an aluminum alloy or other materials can be used as the material at least for the heat exchange section and the connecting elements. The material used should in particular have good thermal conductivity, preferably comparable to or higher than the thermal conductivity of aluminum.

Insbesondere wird der mindestens eine Stapel so angeordnet, dass sich die Lagen im Bereich der Seiten des Wärmeaustauschabschnitts jeweils parallel zu den Seiten erstrecken. Ist nur ein Stapel vorgesehen, können die Lagen um den Wärmeaustauschabschnitt herum gewickelt angeordnet sein. Sind zwei Stapel vorgesehen, kann jeder Stapel benachbart zu der jeweiligen Seite angeordnet sein.In particular, the at least one stack is arranged in such a way that the layers in the area of the sides of the heat exchange section each extend parallel to the sides. If only one stack is provided, the layers may be wrapped around the heat exchange section. If two stacks are provided, each stack may be adjacent to the respective side.

Zur Herstellung der Batteriezelle wird insbesondere zunächst die Wärmetauscherplatte bereitgestellt. Der mindestens eine Stapel wird an dem Wärmeaustauschabschnitt der Wärmetauscherplatte, insbesondere zwischen den Stirnseiten, angeordnet.In order to produce the battery cell, the heat exchanger plate is first provided in particular. The at least one stack is arranged on the heat exchange section of the heat exchanger plate, in particular between the end faces.

Der mindestens eine Stapel kann von einer elektrischen Isolierung eingefasst sein.The at least one stack can be surrounded by electrical insulation.

Der mindestens eine Stapel kann insbesondere über eine Art Klammer an dem Wärmeaustauschabschnitt angeordnet werden. Die Klammer kann den mindestens einen Stapel außen umfassen und so eine Breite des mindestens einen Stapels fixieren. Die Breite verläuft quer zu den Seiten des Wärmeaustauschabschnitts. Insbesondere ist der mindestens eine Stapel so an dem Wärmeaustauschabschnitt angeordnet, dass er entlang der axialen Richtung fluchtend zu dem mindestens einen Anschlusselement angeordnet ist.The at least one stack can be arranged in particular via a type of clamp on the heat exchange section. The clamp can encompass the at least one stack on the outside and thus fix a width of the at least one stack. The width runs across the sides of the heat exchange section. In particular, the at least one stack is arranged on the heat exchange section in such a way that it is arranged in alignment with the at least one connection element along the axial direction.

Die Wärmetauscherplatte kann zusammen mit dem mindestens einen Stapel (insbesondere zusammen mit einer Isolierung) in das Mantelteil eingeschoben werden, insbesondere entlang der axialen Richtung.The heat exchanger plate can be pushed into the casing part together with the at least one stack (in particular together with insulation), in particular along the axial direction.

Das mindestens eine Anschlusselement kann an der jeweiligen Stirnseite mit dem Mantelteil verbunden werden, bevorzugt stoffschlüssig, z. B. durch Schweißen. Insbesondere kann das Anschlusselement zumindest an mit dem Mantelteil ausgebildeten Kontaktstellen an der jeweiligen Stirnseite mit dem Mantelteil verbunden werden. Damit kann eine zumindest flüssigkeitsdichte, ggf. auch gasdichte Verbindung zwischen Mantelteil und Anschlusselement hergestellt werden.The at least one connection element can be connected to the casing part on the respective end face, preferably in a materially bonded manner, e.g. B. by welding. In particular, the connecting element can be connected to the casing part at least at contact points formed with the casing part on the respective end face. In this way, an at least liquid-tight, possibly also gas-tight connection can be produced between the casing part and the connection element.

Das Gehäuse ist insbesondere quaderförmig ausgebildet. Die sich parallel zu den Seiten des Wärmeaustauschabschnitts erstreckenden Seitenflächen des Gehäuses weisen dabei die größten Flächen auf und werden insbesondere durch das Mantelteil gebildet. Die erste und zweite Stirnseite, an denen mindestens ein Anschlusselement angeordnet ist, können die Seitenflächen mit den jeweils kleineren Flächen bilden.The housing is in particular cuboid. The side surfaces of the housing that extend parallel to the sides of the heat exchange section have the largest surfaces and are formed in particular by the casing part. The first and second end faces, on which at least one connection element is arranged, can form the side surfaces with the respective smaller surfaces.

Insbesondere deckt das mindestens eine erste Anschlusselement mindestens 10 %, bevorzugt mindestens 20 %, der Stirnseite ab, an der es angeordnet ist.In particular, the at least one first connection element covers at least 10%, preferably at least 20%, of the end face on which it is arranged.

Insbesondere verläuft eine Längsrichtung, insbesondere die Vorschubrichtung beim Strangpressen der Wärmetauscherplatte, senkrecht zur axialen Richtung und parallel zu den Seiten des Wärmeaustauschabschnitts.In particular, there is a longitudinal direction, in particular the feed direction in the strand pressing the heat exchange plate, perpendicular to the axial direction and parallel to the sides of the heat exchange section.

Insbesondere verläuft eine Längsrichtung parallel zu dem Wärmeaustauschabschnitt und parallel zu der ersten Stirnseite und/oder zweiten Stirnseite. Die Ummantelung ist an zumindest einer der Stirnseiten durch mindestens zwei voneinander entlang der Längsrichtung beabstandete Anschlusselemente gebildet, wobei zwischen den Anschlusselementen ein Zwischenraum ausgebildet ist.In particular, a longitudinal direction runs parallel to the heat exchange section and parallel to the first end face and/or second end face. The casing is formed on at least one of the end faces by at least two connection elements spaced apart from one another in the longitudinal direction, with an intermediate space being formed between the connection elements.

Insbesondere sind zumindest an der ersten Stirnseite oder an der zweiten Stirnseite zwei Zwischenräume ausgebildet. Insbesondere sind die Zwischenräume entlang der Längsrichtung, insbesondere durch ein Anschlusselement, voneinander beabstandet angeordnet.In particular, two intermediate spaces are formed at least on the first end face or on the second end face. In particular, the intermediate spaces are arranged spaced apart from one another along the longitudinal direction, in particular by a connection element.

Insbesondere ist zumindest ein elektrischer Kontakt der Batteriezelle in einem Zwischenraum angeordnet.In particular, at least one electrical contact of the battery cell is arranged in an intermediate space.

In jedem Zwischenraum kann mindestens ein elektrischer Kontakt angeordnet sein, über den die in dem Volumen angeordneten Stapel mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Stromkreis verbindbar sind. Insbesondere sind in jedem Zwischenraum ein Kontakt oder mehrere Kontakte angeordnet.At least one electrical contact can be arranged in each intermediate space, via which the stacks arranged in the volume can be connected to a circuit arranged outside of the housing. In particular, one contact or several contacts are arranged in each intermediate space.

Infolge der Bereitstellung mehrerer Kontakte (also mehrerer Kontakte eines Pols) kann der Innenwiderstand verringert werden.As a result of the provision of multiple contacts (that is, multiple contacts of one pole), the internal resistance can be reduced.

Ein Zwischenraum kann insbesondere durch mechanische Bearbeitung aus dem Anschlusselement bzw. aus der Wärmetauscherplatte herausgearbeitet werden (z. B. bei Ausführung der Wärmetauscherplatte als Strangpressprofil) oder direkt darin vorgesehen sein (z. B. bei Ausführung der Wärmetauscherplatte als Druckgussteil oder als Schweißkonstruktion). Insbesondere weist die Wärmetauscherplatte nach dem Strangpressen keine Zwischenräume auf.An intermediate space can be machined out of the connection element or heat exchanger plate in particular by mechanical processing (e.g. when the heat exchanger plate is designed as an extruded profile) or can be provided directly therein (e.g. when the heat exchanger plate is designed as a die-cast part or as a welded construction). In particular, the heat exchanger plate has no gaps after extrusion.

Insbesondere erstreckt sich das jeweilige Anschlusselement entlang der Längsrichtung über den Wärmeaustauschabschnitt hinaus. Insbesondere können sich so die Lagen eines Stapels von einer Seite des Wärmeaustauschabschnitts hin zur anderen Seite des Wärmeaustauschabschnitts erstrecken, insbesondere durch Wickeln der Lagen entlang der Umfangsrichtung um den Wärmeaustauschabschnitt. Die Erstreckung des jeweiligen Anschlusselements entlang der Längsrichtung ist insbesondere so ausgeführt, dass sie die Erstreckung des mindestens einen Stapels entlang der Längsrichtung gerade überdeckt.In particular, the respective connection element extends along the longitudinal direction beyond the heat exchange section. In particular, the layers of a stack can thus extend from one side of the heat exchange section to the other side of the heat exchange section, in particular by wrapping the layers along the circumferential direction around the heat exchange section. The extension of the respective connection element along the longitudinal direction is in particular designed in such a way that it just covers the extension of the at least one stack along the longitudinal direction.

Insbesondere ist zumindest eine Stirnseite ausschließlich durch nur ein Anschlusselement verschlossen. In diesem Fall bildet das eine Anschlusselement z. B. eine komplette Stirnseite der Ummantelung aus.In particular, at least one end face is exclusively closed by only one connection element. In this case, forms a connection element z. B. from a complete end face of the casing.

Insbesondere ist das zumindest eine Anschlusselemente stoffschlüssig mit dem Mantelteil verbunden.In particular, the at least one connecting element is integrally connected to the casing part.

Mit der Verbindung von Wärmetauscherplatte und Mantelteil ist das Gehäuse der Batteriezelle insbesondere hergestellt. Das Gehäuse ist, bei stoffschlüssiger Verbindung von Wärmetauscherplatte und Mantelteil, insbesondere einteilig ausgeführt, aber dabei immer aus zumindest zwei Teilen, nämlich aus Wärmetauscherplatte und Mantelteil, hergestellt.The housing of the battery cell is produced in particular with the connection of the heat exchanger plate and the casing part. The housing is, in the case of a material connection between the heat exchanger plate and the jacket part, in particular made in one piece, but is always made from at least two parts, namely the heat exchanger plate and the jacket part.

Insbesondere ist das Mantelteil ein Strangpressprofil. Die in Bezug auf die Wärmetauscherplatte vorliegenden Ausführungen zu dem Strangpressverfahren und den Materialstärken gelten hier insbesondere entsprechend.In particular, the casing part is an extruded profile. The statements made regarding the extrusion process and the material thicknesses in relation to the heat exchanger plate apply here in particular accordingly.

Insbesondere ist die Ummantelung an den Stirnseiten vergleichbar, ggf. sogar identisch ausgeführt und weist jeweils mindestens einen Zwischenraum oder zwei Zwischenräume, ggf. sogar mehr, auf. Alternativ weist die Wärmetauscherplatte im Bereich zumindest einer Stirnseite mindestens zwei Zwischenräume auf, während sie im Bereich der anderen Stirnseite geschlossen (ohne Zwischenraum, also als durchgehendes Anschlusselement) ausgeführt ist. In particular, the casing on the end faces is comparable, possibly even identical, and has at least one gap or two gaps, possibly even more. Alternatively, the heat exchanger plate has at least two intermediate spaces in the area of at least one end face, while it is closed (without an intermediate space, ie as a continuous connection element) in the area of the other end face.

Ebenso können die Stirnseiten aber auch unterschiedliche Anzahlen von Zwischenräumen aufweisen, also keinen, einen, zwei oder sogar mehr.However, the end faces can also have different numbers of intermediate spaces, ie none, one, two or even more.

Die mindestens zwei elektrischen Kontakte der Batteriezelle können an einer Stirnseite oder auf die zwei Stirnseiten verteilt angeordnet sein.The at least two electrical contacts of the battery cell can be arranged on one end face or distributed over the two end faces.

Es können an jeder Stirnseite, oder aber an nur einer der Stirnseiten, auch mehrere elektrische Kontakte angeordnet sein. Dabei können an einer Stirnseite gleichartige oder unterschiedliche Kontakte angeordnet sein.Several electrical contacts can also be arranged on each end face, or on only one of the end faces. In this case, identical or different contacts can be arranged on one end face.

Die hier beschriebene Batteriezelle mit Wärmetauscherplatte kann insbesondere vergleichbare Abmessungen (zumindest in zwei von drei Raumdimensionen, bevorzugt in allen Raumdimensionen) wie eine übliche Pouchzelle mit verformbarem Gehäuse oder eine bekannte prismatische Batteriezelle, die keine Wärmetauscherplatte aufweist, aufweisen. Insbesondere sind die elektrischen Kontakte in nahezu beliebiger Konfiguration an dem Gehäuse anordenbar, so dass eine Adaption der vorgeschlagenen Batteriezelle an für bekannte Batteriezellen vorgesehene Anordnungen in einfacher Weise möglich ist.The battery cell described here with a heat exchanger plate can in particular have comparable dimensions (at least in two of three spatial dimensions, preferably in all spatial dimensions) as a conventional pouch cell with a deformable housing or a known prismatic battery cell that has no heat exchanger plate. In particular, the electrical contacts can be arranged on the housing in almost any configuration, so that an adaptation of the proposed Genetic battery cell to arrangements provided for known battery cells is possible in a simple manner.

Insbesondere ist der jeweilige elektrische Kontakt gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert. Z. B. kann der elektrische Kontakt einen metallischen Rahmen aufweisen, der mit dem Gehäuse, z. B. stoffschlüssig, verbindbar ist bzw. verbunden werden kann. Die elektrische Kontaktierung des Stapels erfolgt insbesondere über einen elektrischen Leiter, der sich von dem Stapel durch den elektrischen Kontakt hin zu der Umgebung der Batteriezelle erstreckt. Der elektrische Kontakt ist insbesondere gegenüber dem metallischen Rahmen elektrisch isoliert angeordnet, z. B. über eine Kontaktisolierung.In particular, the respective electrical contact is electrically insulated from the housing. For example, the electrical contact may comprise a metallic frame which is integral with the housing, e.g. B. cohesively, connectable or can be connected. The electrical contacting of the stack takes place in particular via an electrical conductor which extends from the stack through the electrical contact to the environment of the battery cell. The electrical contact is arranged electrically insulated in particular from the metal frame, z. B. via a contact insulation.

Der Kontakt ist insbesondere gegenüber dem mindestens einen Stapel durch eine Stapelisolierung elektrisch isoliert angeordnet. Insbesondere kann zumindest ein Kontakt auch gegenüber dem Gehäuse nicht isoliert angeordnet sein, so dass das Gehäuse ein elektrisches Potential aufweist.The contact is arranged electrically insulated in particular from the at least one stack by stack insulation. In particular, at least one contact can also be arranged non-insulated with respect to the housing, so that the housing has an electrical potential.

Insbesondere ist zumindest eine Elektrode des mindestens einen Stapels mit einem, in einem Zwischenraum angeordneten, ersten Kontakt oder mit einem, in einem anderen Zwischenraum angeordneten, zweiten Kontakt über einen sich nur im Bereich des Zwischenraums aus dem Stapel heraus erstreckenden Ableiter elektrisch leitend verbunden.In particular, at least one electrode of the at least one stack is electrically conductively connected to a first contact arranged in an intermediate space or to a second contact arranged in another intermediate space via an arrester extending out of the stack only in the region of the intermediate space.

Insbesondere erstrecken sich die Ableiter also nur dort aus dem Stapel bzw. der Isolierung des Stapels heraus, wo der Zwischenraum bzw. wo der mit den Ableitern zu kontaktierende elektrische Kontakt bzw. elektrische Leiter angeordnet ist. Damit muss ein sonst erforderlicher, für die Ableiter freizuhaltender Raum zwischen dem Stapel und der Stirnseite bzw. der Ummantelung nur im Bereich des Kontakts freigehalten werden. Da in diesem Bereich der Zwischenraum vorliegt, also gerade kein Anschlusselement, kann das mindestens eine Anschlusselement direkt auf dem Stapel, also ohne vorzuhaltenden Spalt, angeordnet werden. Der jeweilige Kontakt kann den für die Kontaktierung erforderlichen Bauraum zwischen Ableiter(-n) und Kontakt aufweisen, bzw. so angeordnet werden, dass dieser Bauraum vorliegt.In particular, the conductors therefore only extend out of the stack or the insulation of the stack where the intermediate space or where the electrical contact or electrical conductor to be contacted with the conductors is arranged. This means that a space between the stack and the end face or the casing that is otherwise necessary and has to be kept free for the arresters only has to be kept free in the area of the contact. Since the intermediate space is present in this area, ie no connection element, the at least one connection element can be arranged directly on the stack, ie without a gap to be provided. The respective contact can have the installation space required for contacting between arrester(s) and contact, or can be arranged in such a way that this installation space is available.

Insbesondere sind alle Ableiter einer Elektrodenart, also der Anode oder der Kathode, mit dem einen der beiden Kontakte verbunden. Bevorzugt sind alle Ableiter der anderen Elektrodenart mit dem anderen der beiden Kontakte verbunden.In particular, all conductors of one type of electrode, ie the anode or the cathode, are connected to one of the two contacts. All conductors of the other type of electrode are preferably connected to the other of the two contacts.

Der mindestens eine Stapel erstreckt sich insbesondere über mehr als 95 %, bevorzugt über mehr als 98 %, besonders bevorzugt über mehr als 99 %, einer sich entlang der axialen Richtung erstreckenden geringsten Höhe zwischen den Anschlusselementen bzw. den Stirnseiten der Ummantelung. Insbesondere weist der Stapel ein Untermaß von höchstens 1 Millimeter, bevorzugt von höchstens 0,5 Millimeter gegenüber der geringsten Höhe auf. Insbesondere kontaktiert der mindestens eine Stapel die Ummantelung an den Stirnseiten gleichzeitig.The at least one stack extends in particular over more than 95%, preferably over 98%, particularly preferably over 99%, of a minimum height extending along the axial direction between the connecting elements or the end faces of the casing. In particular, the stack has an undersize of at most 1 millimeter, preferably of at most 0.5 millimeter compared to the smallest height. In particular, the at least one stack contacts the casing at the end faces at the same time.

Dieses geringe Untermaß ist möglich, weil durch das Strangpressen, insbesondere bei nach dem Strangpressen kalibrierten Bauteilen, sehr hohe Genauigkeiten erzielt werden können. Es ist also seitens des Stapels oder bei der Gestaltung des Gehäuses kein Spiel vorzuhalten, um eine spätere Passung bei der Anordnung des Stapels in dem Gehäuse, wie z. B. bei tiefgezogenen Gehäuse-Bauteilen, zu gewährleisten.This slight undersize is possible because very high accuracies can be achieved through extrusion, especially in the case of components calibrated after extrusion. So there is no play on the part of the stack or in the design of the housing to allow for a later fit in the arrangement of the stack in the housing, e.g. B. with deep-drawn housing components to ensure.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.The use of indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), particularly in the claims and the description reflecting them, is to be understood as such and not as a numeral. Correspondingly introduced terms or components are to be understood in such a way that they are present at least once and in particular can also be present several times.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend. Soweit hier eine Mehrzahl von Bauteilen angesprochen ist, umfasst dies auch mehr als zwei Bauteile.As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”, ...) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory. Insofar as a plurality of components is addressed here, this also includes more than two components.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

  • 1: eine Batteriezelle in einer Explosionsdarstellung in perspektivischer Ansicht;
  • 2: ein Kernteil gemäß der DE 10 2021 112 444 .1 und eine Wärmetauscherplatte, jeweils in perspektivischer Ansicht; und
  • 3: eine Wärmetauscherplatte, jeweils in perspektivischer Ansicht.
The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the attached figures. It should be pointed out that the invention should not be limited by the exemplary embodiments given. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. Show it:
  • 1 1: a battery cell in an exploded perspective view;
  • 2 : a core part according to the DE 10 2021 112 444 .1 and a heat exchanger plate, each in a perspective view; and
  • 3 : a heat exchanger plate, each in a perspective view.

1 zeigt eine Batteriezelle 1 in einer Explosionsdarstellung in perspektivischer Ansicht. 2 zeigt ein Kernteil 21 gemäß der DE 10 2021 112 444 und eine Wärmetauscherplatte 6, jeweils in perspektivischer Ansicht. 3 zeigt eine Wärmetauscherplatte 6, jeweils in perspektivischer Ansicht. Die 1 bis 3 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. 1 shows a battery cell 1 in an exploded perspective view. 2 shows a core part 21 according to FIG DE 10 2021 112 444 and a heat exchanger plate 6, each in a perspective view. 3 shows a heat exchanger plate 6, each in a perspective view. The 1 until 3 are described together below.

Die Batteriezelle 1 umfasst ein formfestes Gehäuse 2 und darin angeordnet zwei Stapel 28 mit jeweils eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen 3, umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator. Das Gehäuse 2 umfasst eine äußere Ummantelung 4 zur Ausbildung eines von dem Gehäuse 2 eingeschlossenen Volumens 5 sowie innerhalb des Volumens 5 eine mit der äußeren Ummantelung 4 verbundene Wärmetauscherplatte 6. Die Wärmetauscherplatte 6 ist in einem Wärmeaustauschabschnitt 7 mit mindestens einem Hohlraum 9 ausgeführt. Die Wärmetauscherplatte 6 umfasst mehrere Anschlusselemente 8, die mit dem Wärmeaustauschabschnitt 7 einteilig verbunden ist und zumindest einen Teil der äußeren Ummantelung 4 bildet.The battery cell 1 comprises a dimensionally stable housing 2 and arranged therein two stacks 28 each having a plurality of layers 3 at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes. The housing 2 comprises an outer casing 4 to form a volume 5 enclosed by the housing 2 and a heat exchanger plate 6 connected to the outer casing 4 within the volume 5. The heat exchanger plate 6 is designed with at least one cavity 9 in a heat exchange section 7. The heat exchanger plate 6 comprises a plurality of connection elements 8 which are connected in one piece to the heat exchange section 7 and form at least part of the outer casing 4 .

Das Gehäuse 2 ist bei der einsatzbereiten Batteriezelle 1 einteilig ausgeführt. Das Gehäuse 2 bzw. die das Volumen 5 umschließende Ummantelung 4 setzt sich aus den Anschlusselementen 8 zusammen und weiteren die Ummantelung 4 bildenden Bauteilen (z. B. den Kontakten 17), die erst im Rahmen der Herstellung des Gehäuses 2 miteinander verbunden werden, vorher aber getrennt voneinander vorliegen. Anschlusselemente 8 und Wärmetauscherplatte 6 bilden eine Vormontagegruppe, die dann mit den weiteren Bauteilen zur Ummantelung 4 verbunden werden.The housing 2 is made in one piece when the battery cell 1 is ready for use. The housing 2 or the casing 4 enclosing the volume 5 is composed of the connection elements 8 and other components forming the casing 4 (e.g. the contacts 17), which are only connected to one another during the production of the casing 2, beforehand but separate from each other. Connection elements 8 and heat exchanger plate 6 form a pre-assembly group, which are then connected to the other components for the casing 4 .

Der Wärmeaustauschabschnitt 7 ist innerhalb des Volumens 5 angeordnet und mit den beiden größten Seiten 20 benachbart zu dem jeweiligen Stapel 28 angeordnet. Der Wärmeaustauschabschnitt 7 ist zumindest teilweise als Hohlraum 9 ausgeführt und zumindest teilweise mit einem Phasenwechselmaterial 10 gefüllt.The heat exchange section 7 is arranged within the volume 5 and arranged with the two largest sides 20 adjacent to the respective stack 28 . The heat exchange section 7 is at least partially designed as a cavity 9 and at least partially filled with a phase change material 10 .

Die Batteriezelle 1 gemäß der DE 10 2021 112 444 wird so verändert, dass das dort vorgeschlagene Kernteil 21 nun mit mindestens einem Hohlraum 9 ausgeführt ist. Dafür ist das Mittelteil 22 des Kernteils 21 nun als Wärmeaustauschabschnitt 7 mit einer größeren Breite 29 ausgeführt, so dass Dickenänderungen der Lagen 3 kompensiert werden können.The battery cell 1 according to the DE 10 2021 112 444 is changed in such a way that the core part 21 proposed there is now designed with at least one cavity 9 . For this, the central part 22 of the core part 21 is now designed as a heat exchange section 7 with a larger width 29, so that changes in the thickness of the layers 3 can be compensated for.

Die Ummantelung 4 umfasst ein Mantelteil 11 mit einer offenen ersten Stirnseite 12, das die Lagen 3 und den Wärmeaustauschabschnitt 7 entlang einer Umfangsrichtung 13 vollumfänglich umschließt. Die erste Stirnseite 12 ist teilweise durch die Anschlusselemente 8 verschlossen. Das Mantelteil 11 ist zylindrisch ausgeführt, weist also nur zueinander parallel verlaufende Flächen auf. Die erste Stirnseite 12 erstreckt sich quer dazu. Das Mantelteil 11 umfasst eine offene zweite Stirnseite 14, die durch ein weiteres Anschlusselement 8, das mit dem Wärmeaustauschabschnitt 7 einteilig verbunden ist, vollständig verschlossen ist.The casing 4 comprises a casing part 11 with an open first end face 12 which completely encloses the layers 3 and the heat exchange section 7 along a circumferential direction 13 . The first end face 12 is partially closed by the connection elements 8 . The casing part 11 is cylindrical, ie it only has surfaces which run parallel to one another. The first end face 12 extends transversely thereto. The casing part 11 comprises an open second end face 14 which is completely closed by a further connection element 8 which is connected in one piece to the heat exchange section 7 .

Die Stirnseiten 12, 14 liegen einander entlang einer axialen Richtung 18 gegenüber. Die axiale Richtung 18 verläuft parallel zu der Erstreckung der zylindrischen Flächen des Mantelteils 11 bzw. quer zur Erstreckung der Stirnseiten 12, 14.The end faces 12, 14 are opposite to one another along an axial direction 18. The axial direction 18 runs parallel to the extent of the cylindrical surfaces of the casing part 11 or transversely to the extent of the end faces 12, 14.

Die Anschlusselemente 8 erstrecken sich, z. B. bei der Herstellung der Wärmetauscherplatte 6 durch Strangpressen jeweils parallel zur Vorschubrichtung, und parallel zu den Stirnseiten 12, 14.The connection elements 8 extend, z. B. in the manufacture of the heat exchanger plate 6 by extrusion in each case parallel to the feed direction and parallel to the end faces 12, 14.

Die Anschlusselemente 8 weisen in einer radialen Richtung 19, also quer zur axialen Richtung 18 und quer zu den größten Seiten 20 des Wärmeaustauschabschnitts 7, eine größere Breite 29 als der Wärmeaustauschabschnitt 7 auf. Die Anschlusselemente 8 erstrecken sich senkrecht zum Wärmeaustauschabschnitt 7.The connection elements 8 have a greater width 29 than the heat exchange section 7 in a radial direction 19 , ie transversely to the axial direction 18 and transversely to the largest sides 20 of the heat exchange section 7 . The connection elements 8 extend perpendicularly to the heat exchange section 7.

Die Breite 29 der Anschlusselemente 8 ist so ausgeführt, dass sie die Erstreckung der Stapel 28 entlang der radialen Richtung 19 gerade überdeckt.The width 29 of the connecting elements 8 is designed such that it just covers the extent of the stack 28 along the radial direction 19 .

Die Anschlusselemente 8 weisen jeweils eine vollständig geschlossene Oberfläche auf, so dass damit die zweite Stirnseite 14 vollständig verschlossen ist.The connecting elements 8 each have a completely closed surface, so that the second end face 14 is completely closed.

Die Stapel 28 sind so angeordnet, dass sich die Lagen 3 im Bereich der Seiten 20 des Wärmeaustauschabschnitts 7 jeweils parallel zu den Seiten 20 erstrecken.The stacks 28 are arranged in such a way that the layers 3 in the area of the sides 20 of the heat exchange section 7 each extend parallel to the sides 20 .

Zur Herstellung der Batteriezelle 1 wird insbesondere zunächst die Wärmetauscherplatte 6 bereitgestellt. Die Stapel 28 werden an dem Wärmeaustauschabschnitt 7 der Wärmetauscherplatte 6 zwischen den Stirnseiten 12, 14 angeordnet. Jeder Stapel 28 ist von einer elektrischen Isolierung 23 eingefasst.In order to produce the battery cell 1 , the heat exchanger plate 6 is provided in particular first. The stacks 28 are attached to the heat exchange section 7 of the heat exchanger plate 6 between the end faces 12, 14 arranged. Each stack 28 is surrounded by electrical insulation 23 .

Die Stapel 28 werden über eine Art Klammer 26 an dem Wärmeaustauschabschnitt 7 angeordnet. Die Klammer 26 umfasst die Stapel 28 außen und fixiert so eine sich entlang der radialen Richtung 19 erstreckende Breite 29 der Stapel 28. Die Breite 29 verläuft quer zu den Seiten 20 des Wärmeaustauschabschnitts 7. Die Stapel 28 sind so an dem Wärmeaustauschabschnitt 7 angeordnet, dass sie entlang der axialen Richtung 18 fluchtend zu den Anschlusselementen 8 angeordnet sind.The stacks 28 are arranged on the heat exchange section 7 via a type of clamp 26 . The clamp 26 surrounds the stacks 28 on the outside and thus fixes a width 29 of the stacks 28 extending along the radial direction 19. The width 29 runs transversely to the sides 20 of the heat exchange section 7. The stacks 28 are arranged on the heat exchange section 7 in such a way that they are arranged in alignment with the connection elements 8 along the axial direction 18 .

Die Wärmetauscherplatte 6 wird zusammen mit den Stapeln 28 und zusammen mit der Isolierung 23 in das Mantelteil 11 entlang der axialen Richtung 18 eingeschoben.The heat exchanger plate 6 is pushed into the jacket part 11 along the axial direction 18 together with the stacks 28 and together with the insulation 23 .

Die Anschlusselemente 8 sind an der jeweiligen Stirnseite 12, 14 mit dem Mantelteil 11 über eine Schweißnaht 27 verbunden. Das Gehäuse 2 ist quaderförmig ausgebildet. Die sich parallel zu den Seiten 20 des Wärmeaustauschabschnitts 7 erstreckenden Seitenflächen des Gehäuses 2 weisen dabei die größten Flächen auf und werden durch das Mantelteil 11 gebildet. Die erste und zweite Stirnseite 12, 14, an denen die Anschlusselemente 8 angeordnet sind, bilden die Seitenflächen mit den jeweils kleineren Flächen.The connection elements 8 are connected to the casing part 11 via a weld seam 27 on the respective end face 12 , 14 . The housing 2 is cuboid. The side surfaces of the housing 2 extending parallel to the sides 20 of the heat exchange section 7 have the largest surfaces and are formed by the casing part 11 . The first and second end faces 12, 14, on which the connection elements 8 are arranged, form the side surfaces with the respective smaller surfaces.

Eine Längsrichtung 15, die Vorschubrichtung beim Strangpressen der Wärmetauscherplatte 6, verläuft senkrecht zur axialen Richtung 18 und parallel zu den Seiten 20 des Wärmeaustauschabschnitts 7.A longitudinal direction 15, the feed direction when extruding the heat exchanger plate 6, runs perpendicular to the axial direction 18 and parallel to the sides 20 of the heat exchange section 7.

Die Längsrichtung 15 verläuft parallel zu dem Wärmeaustauschabschnitt 7 und parallel zu der ersten Stirnseite 12 und zweiten Stirnseite 14. Die Ummantelung 4 ist an der ersten Stirnseite 12 durch drei voneinander entlang der Längsrichtung 15 beabstandete Anschlusselemente 8 gebildet, wobei zwischen den Anschlusselementen 8 jeweils ein Zwischenraum 16 ausgebildet ist. An der ersten Stirnseite 12 sind zwei Zwischenräume 16 ausgebildet. Die Zwischenräume 16 sind entlang der Längsrichtung 15 durch das eine Anschlusselement 8 voneinander beabstandet angeordnet.The longitudinal direction 15 runs parallel to the heat exchange section 7 and parallel to the first end face 12 and second end face 14. The casing 4 is formed on the first end face 12 by three connection elements 8 spaced apart from one another along the longitudinal direction 15, with a gap between the connection elements 8 in each case 16 is formed. Two intermediate spaces 16 are formed on the first end face 12 . The intermediate spaces 16 are arranged spaced apart from one another along the longitudinal direction 15 by the one connecting element 8 .

In jedem Zwischenraum 16 ist jeweils ein elektrischer Kontakt 17 angeordnet, über den die in dem Volumen 5 angeordneten Stapel 28 mit einem außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Stromkreis verbindbar sind.An electrical contact 17 is arranged in each intermediate space 16 , via which the stacks 28 arranged in the volume 5 can be connected to a circuit arranged outside of the housing 2 .

Die anderen Anschlusselemente 8 erstrecken sich entlang der Längsrichtung 15 über den Wärmeaustauschabschnitt 7 hinaus. Die Erstreckung des jeweiligen Anschlusselements 8 entlang der Längsrichtung 15 ist so ausgeführt, dass sie die Erstreckung der Stapel 28 entlang der Längsrichtung 15 gerade überdeckt.The other connection elements 8 extend along the longitudinal direction 15 beyond the heat exchange section 7 . The extension of the respective connecting element 8 along the longitudinal direction 15 is designed in such a way that it just covers the extension of the stack 28 along the longitudinal direction 15 .

Mit der Verbindung von Wärmetauscherplatte 6 und Mantelteil 11 ist das Gehäuse 2 der Batteriezelle 1 hergestellt. Das Gehäuse 2 ist, bei stoffschlüssiger Verbindung von Wärmetauscherplatte 6 und Mantelteil 11, einteilig ausgeführt, aber dabei immer aus mehreren Teilen, nämlich zumindest aus Wärmetauscherplatte 6 und Mantelteil 11, hergestellt.With the connection of the heat exchanger plate 6 and the casing part 11, the housing 2 of the battery cell 1 is produced. The housing 2 is designed in one piece with a material connection between the heat exchanger plate 6 and the jacket part 11 , but it is always made up of several parts, namely at least the heat exchanger plate 6 and the jacket part 11 .

Der jeweilige elektrische Kontakt 17 ist gegenüber dem Gehäuse 2 elektrisch isoliert. Der elektrische Kontakt 17 weist einen metallischen Rahmen 30 auf, der mit dem Gehäuse, z. B. stoffschlüssig, verbindbar ist bzw. verbunden werden kann. Die elektrische Kontaktierung des Stapels 28 erfolgt über einen elektrischen Leiter, der sich von dem Stapel 28 durch den elektrischen Kontakt 17 hin zu der Umgebung der Batteriezelle 1 erstreckt. Der elektrische Kontakt 17 ist gegenüber dem metallischen Rahmen 30 über eine Kontaktisolierung 24 elektrisch isoliert angeordnet. Der Kontakt 17 ist gegenüber den Stapeln 28 durch eine Stapelisolierung 25 elektrisch isoliert angeordnet.The respective electrical contact 17 is electrically insulated from the housing 2 . The electrical contact 17 has a metal frame 30 which is connected to the housing, e.g. B. cohesively, connectable or can be connected. Stack 28 is electrically contacted via an electrical conductor that extends from stack 28 through electrical contact 17 to the area surrounding battery cell 1 . The electrical contact 17 is arranged electrically isolated from the metal frame 30 via a contact insulation 24 . The contact 17 is arranged electrically insulated from the stacks 28 by stack insulation 25 .

Die Ableiter 31 erstrecken sich nur dort aus dem Stapel 28 bzw. der Isolierung 23 des Stapels 28 heraus, wo der Zwischenraum 16 bzw. wo der mit den Ableitern 31 zu kontaktierende elektrische Kontakt 17 bzw. elektrische Leiter angeordnet ist. Damit muss ein sonst erforderlicher, für die Ableiter 31 freizuhaltender Raum zwischen dem Stapel 28 und der ersten Stirnseite 12 bzw. der Ummantelung 4 nur im Bereich des Kontakts 17 freigehalten werden. Da in diesem Bereich der Zwischenraum 16 vorliegt, also gerade kein Anschlusselement 8, kann das Anschlusselement 8 direkt auf dem Stapel 28, also ohne vorzuhaltenden Spalt, angeordnet werden. Der jeweilige Kontakt 17 kann den für die Kontaktierung erforderlichen Bauraum zwischen Ableitern 31 und Kontakt 17 aufweisen, bzw. so angeordnet werden, dass dieser Bauraum vorliegt.The collectors 31 only extend out of the stack 28 or the insulation 23 of the stack 28 where the intermediate space 16 or where the electrical contact 17 or electrical conductor to be contacted with the collectors 31 is arranged. This means that a space between the stack 28 and the first end face 12 or the casing 4 that is otherwise required and is to be kept free for the arresters 31 only has to be kept free in the area of the contact 17 . Since the intermediate space 16 is present in this area, ie no connection element 8, the connection element 8 can be arranged directly on the stack 28, ie without a gap to be kept. The respective contact 17 can have the installation space required for contacting between conductors 31 and contact 17, or can be arranged in such a way that this installation space is available.

Bezugszeichenlistereference list

11
Batteriezellebattery cell
22
GehäuseHousing
33
LagePosition
44
Ummantelungsheathing
55
Volumenvolume
66
Wärmetauscherplatteheat exchanger plate
77
Wärmeaustauschabschnittheat exchange section
88th
Anschlusselementconnection element
99
Hohlraumcavity
1010
Phasenwechselmaterialphase change material
1111
Mantelteiljacket part
1212
erste Stirnseitefirst face
1313
Umfangsrichtungcircumferential direction
1414
zweite Stirnseitesecond face
1515
Längsrichtunglongitudinal direction
1616
Zwischenraumspace
1717
KontaktContact
1818
axiale Richtungaxial direction
1919
radiale Richtungradial direction
2020
SeitePage
2121
Kernteilcore part
2222
Mittelteilcenter part
2323
Isolierunginsulation
2424
Kontaktisolierungcontact insulation
2525
Stapelisolierungstack insulation
2626
Klammerbracket
2727
SchweißnahtWeld
2828
Stapelstack
2929
BreiteBroad
3030
RahmenFrame
3131
Ableiterarrester

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102021112444 [0004, 0006, 0033, 0077, 0078, 0082]DE 102021112444 [0004, 0006, 0033, 0077, 0078, 0082]
  • KR 102120157 B1 [0007]KR 102120157 B1 [0007]
  • KR 102263291 B1 [0008]KR 102263291 B1 [0008]
  • CN 212230580 U [0009]CN 212230580U [0009]

Claims (10)

Batteriezelle (1), zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse (2) und darin angeordnet eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen (3), umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator; wobei das Gehäuse (2) eine äußere Ummantelung (4) zur Ausbildung eines von dem Gehäuse (2) eingeschlossenen Volumens (5) sowie innerhalb des Volumens (5) eine mit der äußeren Ummantelung (4) verbundene Wärmetauscherplatte (6) umfasst, wobei die Wärmetauscherplatte (6) in einem Wärmeaustauschabschnitt (7) zumindest teilweise hohl ausgeführt ist und mindestens einen Hohlraum (9) aufweist, der zumindest teilweise mit einem Phasenwechselmaterial (10) gefüllt ist.Battery cell (1), at least comprising a dimensionally stable housing (2) and arranged therein a plurality of layers (3) at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes; wherein the housing (2) comprises an outer casing (4) to form a volume (5) enclosed by the housing (2) and, within the volume (5), a heat exchanger plate (6) connected to the outer casing (4), the The heat exchanger plate (6) is at least partially hollow in a heat exchange section (7) and has at least one cavity (9) which is at least partially filled with a phase change material (10). Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 1, wobei die Wärmetauscherplatte (6) mindestens ein Anschlusselement (8) umfasst, das mit dem Wärmeaustauschabschnitt (7) einteilig verbunden ist und zumindest einen Teil der äußeren Ummantelung (4) bildet.Battery cell (1) after Claim 1 , wherein the heat exchanger plate (6) comprises at least one connection element (8) which is integrally connected to the heat exchange section (7) and forms at least part of the outer casing (4). Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Wärmeaustauschabschnitt (7) und das mindestens eine Anschlusselement (8) einteilig als Druckgussteil, als Strangpressprofil oder als Schweißkonstruktion ausgeführt sind.Battery cell (1) according to one of the preceding claims, wherein the heat exchange section (7) and the at least one connection element (8) are designed in one piece as a die-cast part, as an extruded profile or as a welded construction. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Ummantelung (4) zumindest ein Mantelteil (11) mit zumindest einer offenen ersten Stirnseite (12) umfasst, das die Lagen (3) und den Wärmeaustauschabschnitt (7) entlang einer Umfangsrichtung (13) vollumfänglich umschließt, wobei die erste Stirnseite (12) zumindest teilweise durch das mindestens eine Anschlusselement (8) verschlossen ist.Battery cell (1) according to one of the preceding patent claims, wherein the casing (4) comprises at least one casing part (11) with at least one open first end face (12), which encloses the layers (3) and the heat exchange section (7) along a circumferential direction (13 ) encloses the entire circumference, the first end face (12) being at least partially closed by the at least one connecting element (8). Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 4, wobei das Mantelteil (11) eine offene zweite Stirnseite (14) umfasst, die durch das mindestens eine Anschlusselement (8) zumindest teilweise verschlossen ist.Battery cell (1) after patent claim 4 , wherein the casing part (11) comprises an open second end face (14) which is at least partially closed by the at least one connection element (8). Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 4 oder 5, wobei eine Längsrichtung (15) parallel zu dem Wärmeaustauschabschnitt (7) und parallel zu der zweiten Stirnseite (14) verläuft, wobei die Ummantelung (4) an zumindest einer der Stirnseiten (12, 14) durch mindestens zwei voneinander entlang der Längsrichtung (15) beabstandete Anschlusselemente (8) gebildet ist, wobei zwischen den Anschlusselementen (8) ein Zwischenraum (16) ausgebildet ist.Battery cell (1) after patent claim 4 or 5 , wherein a longitudinal direction (15) runs parallel to the heat exchange section (7) and parallel to the second end face (14), wherein the casing (4) is separated from one another on at least one of the end faces (12, 14) by at least two along the longitudinal direction (15 ) spaced connection elements (8) is formed, wherein between the connection elements (8) an intermediate space (16) is formed. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 4 bis 6, wobei zumindest an der ersten Stirnseite (12) oder an der zweiten Stirnseite (14) zwei Zwischenräume (16) ausgebildet sind.Battery cell (1) according to any one of the preceding patent claims 4 until 6 , wherein at least on the first end face (12) or on the second end face (14) two intermediate spaces (16) are formed. Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei zumindest ein elektrischer Kontakt (17) der Batteriezelle (1) in dem Zwischenraum (16) angeordnet ist.Battery cell (1) after claim 6 or 7 , wherein at least one electrical contact (17) of the battery cell (1) is arranged in the intermediate space (16). Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 4 bis 8, wobei zumindest eine Stirnseite (12, 14) ausschließlich durch ein Anschlusselement (8) verschlossen ist.Battery cell (1) according to any one of the preceding patent claims 4 until 8th , wherein at least one end face (12, 14) is closed exclusively by a connecting element (8). Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das zumindest eine Anschlusselemente (8) stoffschlüssig mit dem Mantelteil (11) verbunden ist.Battery cell (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least one connection element (8) is materially connected to the casing part (11).
DE102021124388.2A 2021-09-21 2021-09-21 battery cell Pending DE102021124388A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021124388.2A DE102021124388A1 (en) 2021-09-21 2021-09-21 battery cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021124388.2A DE102021124388A1 (en) 2021-09-21 2021-09-21 battery cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021124388A1 true DE102021124388A1 (en) 2023-03-23

Family

ID=85383891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021124388.2A Pending DE102021124388A1 (en) 2021-09-21 2021-09-21 battery cell

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021124388A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102120157B1 (en) 2018-07-31 2020-06-08 주식회사 성우하이텍 Thermal management system of battery for electric vehicle
CN212230580U (en) 2020-08-11 2020-12-25 大连理工大学 Two-phase immersed battery liquid cooling device utilizing phase-change material for energy storage
KR102263291B1 (en) 2019-03-19 2021-06-10 주식회사 성우하이텍 Battery module structure for electric vehicle
DE102021112444A1 (en) 2020-12-02 2022-06-02 Volkswagen Aktiengesellschaft battery cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102120157B1 (en) 2018-07-31 2020-06-08 주식회사 성우하이텍 Thermal management system of battery for electric vehicle
KR102263291B1 (en) 2019-03-19 2021-06-10 주식회사 성우하이텍 Battery module structure for electric vehicle
CN212230580U (en) 2020-08-11 2020-12-25 大连理工大学 Two-phase immersed battery liquid cooling device utilizing phase-change material for energy storage
DE102021112444A1 (en) 2020-12-02 2022-06-02 Volkswagen Aktiengesellschaft battery cell

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Produktionsprozess einer Lithium-Ionen-Batteriezelle. In: PEM und VDMA Eigendruck, 2. überarbeitete Auflage, Oktober 2015, 1 - 16. https://www.pem.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaaaaoqixv [abgerufen am 18.08.2022]

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10085271B3 (en) Electrochemical energy storage device with improved housing arrangement
EP2596540B1 (en) Battery comprising cuboid cells which contain a bipolar electrode
DE69925532T2 (en) Electrical connection arrangement in a lithium secondary battery
DE69824005T2 (en) Thermal conductor for electrochemical high energy cells
DE102021112444A1 (en) battery cell
DE60300048T2 (en) battery module
DE102008034873A1 (en) Battery i.e. automotive lithium ion battery, for e.g. motor vehicle, has cells connected with each other in series and/or parallel, and cooling element formed as sink with recesses, where cells are arranged in extension in recesses
DE102016109199A1 (en) Manufacturing method of a composite battery
WO2010076055A1 (en) Battery module with insulating layer element
WO2008125257A1 (en) Battery cell and method for production thereof
DE102016213142A1 (en) Battery cell, battery module and method of manufacture
DE102014019074A1 (en) Cell block for a motor vehicle battery
DE102019116701A1 (en) BATTERY CELL WITH A VARIETY OF ELECTRODES AND BATTERY MODULE WITH SUCH A BATTERY CELL
WO2019158346A1 (en) Battery for a motor vehicle
WO2015052006A1 (en) Battery cell, production method for said battery cell, and battery
DE102012218764A1 (en) Cooling fin for cooling e.g. electrochemical cell of battery module for e.g. hybrid car, has thermally conductive material layer provided in base portion outer surface which is thermally connected with electrochemical cell
WO2008043699A1 (en) Battery apparatus with at least one battery cell
DE102021124388A1 (en) battery cell
DE102021124056A1 (en) battery cell
DE102021120492A1 (en) battery cell
DE102019007812B4 (en) Battery cell for an electrical energy store and electrical energy store
DE102021124057A1 (en) battery cell
WO2011012203A1 (en) Individual battery cells comprising a housing
DE102021120890A1 (en) battery cell
DE102020125856A1 (en) battery module

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication