CN118056330A - 蓄能器元件以及制造方法 - Google Patents

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CN118056330A CN202280067316.5A CN202280067316A CN118056330A CN 118056330 A CN118056330 A CN 118056330A CN 202280067316 A CN202280067316 A CN 202280067316A CN 118056330 A CN118056330 A CN 118056330A
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Abstract

蓄能器元件(100)具有阴极(101)和阳极(102)，阴极和阳极是复合体(109)的部分，在复合体中，阴极和阳极以通过隔膜或固态电解质层(110)分离的方式以阴极(101)/隔膜或固态电解质层(110)/阳极(102)的顺序存在，其中，阴极(101)和阳极(102)包括集流体(101a和102a)，除了双侧涂覆有电极材料(117和118)的主区域(101b和102b)之外，集流体分别具有未涂覆电极材料的边条(101c和102c)。在此，阴极集流体(101a)的自由的边条(101c)从复合体(109)的一侧离开，并且阳极集流体(102a)的自由的边条(102c)从复合体(109)的另一侧离开，其中，边条(101c、102c)中的一个与第一接触片(119)直接接触，并且另一边条与第二接触片(120)直接接触。提出，使与接触片(119、120)中的一个直接接触的边条(101c、102c)中的至少一个进行变形过程，从而其具有U形或V形的横截面，并且由此在一侧上具有延伸的凹部或凹处(121)，并且在另一侧上具有与所述凹部(121、124)对应的延伸的抬高部(122、123)。

Description

蓄能器元件以及制造方法
技术领域
本发明涉及一种适合用于提供非常高的电流的蓄能器元件以及一种用于制造这种蓄能器元件的方法。
背景技术
电化学的蓄能器元件能够通过氧化还原反应将所储存的化学能转换成电能。电化学的蓄能器元件的最简单的形式是电化学电芯。电化学电芯包括通过隔膜相互分离的正电极和负电极。在放电时，在负电极处通过氧化过程释放电子。由此引起电子流，该电子流可以被外部的电负载取用，为此，电化学电池用作能源供应。同时，在电芯之内出现与电极反应相应的离子流。该离子流横穿隔膜，并且通过引导离子的电解质实现。
如果放电是可逆的，即存在再次反向实现在放电时进行的化学能到电能的转换并且由此再次给电池充电的可能性，则将其称为二次电芯。在二次电芯中，通常的负电极作为阳极并且正电极作为阴极的称谓一般涉及电化学电芯的放电功能。
目前，二次的锂离子电芯作为蓄能器元件用于多种应用，因为其能够提供高的电流并且其突出之处在于相对高的能量密度。锂离子电芯基于可以以离子的形式在电芯的电极之间往复迁移的锂的应用。锂离子电芯的负电极和正电极通常由所谓的复合电极形成，除了电化学活性的组分之外，该复合电极也包括无电化学活性的组分。
作为用于二次的锂离子电芯的电化学活性的组分(活性材料)，原则上可以考虑所有能够吸收并再次释放锂离子的材料。对于负电极，为此例如使用以碳(例如石墨碳)为基础的颗粒。也可以使用适合锂的插层的其他非石墨的碳材料。作为用于正电极的活性材料，例如可以使用钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)或其衍生物。电化学活性的材料通常以颗粒形式包含在电极中。
作为无电化学活性的组分，复合电极通常包括用作用于相应的活性材料的载体的、面形的和/或带形的集流体，例如金属膜。用于负电极的集流体(阳极集流体)例如可以由铜或镍构成，并且用于正电极的集流体(阴极集流体)例如可以由铝构成。此外，作为无电化学活性的组分，电极可以包括电极粘合剂(例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或者其他聚合物，例如羧甲基纤维素)、改善导电性能的添加剂和其他附加物。电极粘合剂保证了电极的机械稳定性并且常常也保证活性材料在集流体上的附着。
作为电解质，锂离子电芯通常包括锂盐例如六氟磷酸锂(LiPF6)在有机溶剂(例如碳酸醚和碳酸酯)中的溶液。
在制造锂离子电芯时，将复合电极与一个或多个隔膜组合成复合体。在此，电极和隔膜大多在压力下，必要时也通过层压或通过粘接相互连接。随后，可以通过利用电解质浸润该复合体建立电芯的基本功能。
在多种实施方式中，以缠绕体的形式构成复合体，或者将复合体处理成缠绕体。备选地，复合体也可以是由电极组成的垛。
对于在车辆领域中的应用，对于电动自行车，或者也对于其他具有高的能量需求的应用，例如在工具中，需要具有尽可能高的能量密度的锂离子电芯，该锂离子电芯同时能够在充电和放电时被加载高的电流。
在WO 2017/215900 Al中阐述了一种柱形的圆电芯，在其中，复合体由带形的电极构成并且以缠绕体的形式存在。电极分别具有附有电极材料的集流体。在复合体内，彼此错开地布置相反极性的电极，从而正电极的集流体的纵向边缘在一侧从缠绕体中离开，并且负电极的集流体的纵向边缘在另一侧从缠绕体中离开。为了集流体的电接触，电芯具有接触板，接触板坐落在缠绕体的端侧上并且通过焊接与集流体的纵向边缘相连接。由此实现，在其整个长度上电接触集流体以及进而同样从属的电极。这非常显著地降低了在所阐述的电芯之内的内电阻。因此，可以显著更好地截取所出现的高电流，并且也可以更好地从缠绕体中导出热。
在此的潜在问题是，在安装接触板时，集流体的边缘常常不受控地被压缩，由此可能造成不确定的褶皱。由此妨碍在端侧和接触板之间大面积的、形状配合的接触。此外，增大了例如由于布置在电极之间的隔膜损坏引起的端侧的细微短接或短路的风险。
为了解决这个问题，在WO 2020/096973 Al中提出，对集流体的边缘进行预处理，尤其是除去集流体边缘的部分，从而集流体构造成矩形。
从US2018/0190962 Al和JP 2015-149499 A中已知有目的地使集流体的边缘预变形。
已知的解决方案具有的缺点是，集流体边缘的预处理非常复杂。
发明内容
相对地，本发明的目的是，提供一种蓄能器元件，该蓄能器元件的突出之处在于由电极和必要时一个或多个隔膜组成的复合体，该复合体可更简单地借助于所述接触板接触。
该目的通过具有独立权利要求1所述的特征的蓄能器元件实现。具有权利要求10所述的特征的方法也为该目的的实现做出贡献。在从属权利要求中定义了本发明的优选的实施方式。
根据本发明的蓄能器元件
根据本发明的蓄能器元件始终具有直接下述特征a.至h.:
a.蓄能器元件包括阴极和阳极，阴极和阳极是复合体的部分，在复合体中，阴极和阳极以通过隔膜或固态电解质层分离的方式以阴极/隔膜或固态电解质层/阳极的顺序存在，
b.阴极包括阴极集流体和正的电极材料，
c.阴极集流体具有
·主区域，主区域在双侧附有由正的电极材料制成的层，以及
·自由的边条，自由的边条沿着阴极集流体的边缘延伸并且未附有正的电极材料，
d.阳极包括阳极集流体和负的电极材料，
e.阳极集流体具有
·主区域，主区域在双侧附有由负的电极材料制成的层，以及
·自由的边条，自由的边条沿着阳极集流体的边缘延伸并且未附有负的电极材料，
f.阴极和阳极如此构造和/或彼此布置在电极隔膜复合体内，使得阴极集流体的自由的边条从复合体的一侧离开，并且阳极集流体的自由的边条从复合体的另一侧离开，
g.蓄能器元件包括与自由的边条中的一者直接接触的第一接触片和与自由的边条中的另一者直接接触的第二接触片，以及
h.与接触片中的一者直接接触的边条中的至少一者由于变形过程，例如折叠或压制，而具有U形或V形的横截面，并且由此在一侧上具有延伸的凹部或凹处，并且在另一侧上具有与凹部对应的延伸的抬高部。
因此，根据本发明的蓄能器元件的突出之处特别是在于，蓄能器元件具有这样的集流体，即，集流体的自由的边条经受了变形过程。这能够实现更好地将集流体连结在接触片处，这又可以减少电极在壳体处的热连结，并且可以降低电芯的内电阻。此外，也减少了内部短路的风险，因为U形或V形的横截面能够实现在压上接触板时以严格限定的方式折叠边条。由此不可能出现开头提到的不受控的压缩。
特别优选地，不仅阳极集流体的边条而且阴极集流体的边条都具有U形的或V形的横截面。
当然，在本发明的范围内，概念“U形”和“V形”并不如下定义成，横截面具有完美的U形或V形的形状。例如在放上接触板时，可能出现一个或多个边条的进一步变形，从而例如V形横截面非常尖，即，V的侧边包夹非常小的角度，或者U在其开口的区域内变形。
此外：由于变形过程，一个或多个边条不一定在其整体中具有U形或V形的横截面。反之优选的是，仅仅一个或多个边条的部分区域经受变形过程。由此，在该优选的实施方式中，一个或多个边条具有至少一个并未由于变形过程变形的区域。优选地，该区域沿着延伸的凹部或凹处延伸或沿着与凹部或凹处对应的延伸的抬高部延伸。
柱形的实施方式
根据本发明的蓄能器元件可以构造成柱形的圆电芯，或者也可以构造成棱柱形。在柱形的实施方式中，蓄能器元件具有直接下述特征a.至e.:
a.电极和集流体以及由电极材料制成的层构造成带形，
b.蓄能器元件包括至少一个带形的隔膜或至少一个带形的固态电解质层，
c.复合体以柱形的缠绕体的形式存在，在复合体中，电极和至少一个隔膜以螺旋形地绕缠绕轴缠绕的方式存在，其中，复合体具有第一末端端侧和第二末端端侧以及缠绕体套，并且阴极集流体的自由的边条从第一端侧离开并且阳极集流体的自由的边条从第二端侧离开，
d.蓄能器元件包括柱形的壳体，尤其是柱形的金属壳体，柱形的壳体包括环绕的壳体套，并且在端侧处具有圆形的底部和盖部，以及
e.在壳体中，构造成缠绕体的复合体轴向地定向，使得缠绕体套贴靠在环绕的壳体套的内侧处。
在该实施方式中，复合体优选地包括一个带形的隔膜或两个带形的隔膜，所述一个或两个隔膜分别具有第一和第二纵向边缘以及两个端部件。
在该实施方式中，接触片优选地平贴在两个端侧上。
通过根据本发明的蓄能器元件的柱形的实施方式带来特别的优点。从现有技术中已知，在由电极制造柱形的缠绕体时，可能由于电极带的缠绕不准确而出现所谓的“伸缩效应”，该伸缩效应可能造成缠绕体的端侧不平整。因此，出现尺寸的、机械的和焊接技术的问题。通过根据本发明的边条变形，可以避免这种效应。在缠绕时，具有U形或V形的横截面的边条可以提供引导，从而克服在制造缠绕体时的不精确性。
特别优选地，在该实施方式中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于直接下述特征a.：
a.金属壳体包括具有末端开口的、杯形的、构造成柱形的壳体件和盖构件，盖构件封闭构造成杯形的壳体件的末端开口。
优选地，盖构件具有圆形的周部，并且如此布置在构造成杯形的壳体件的圆形的开口中，使得边缘沿着环绕的接触区域贴靠在构造成杯形的壳体件的内侧处，其中，盖构件的边缘通过环绕的焊缝与构造成杯形的壳体件相连接。在这种情况中，两个壳体件优选地具有相同的极性，即，或者与正电极或者与负电极电耦接。在这种情况中，壳体还包括极通过部，极通过部用于电接触未与壳体电连接的电极。
在一种备选的实施方式中，在盖构件的边缘上装有电绝缘的密封件，电绝缘的密封件将盖构件与杯形的壳体件电分离。在这种情况中，壳体大多通过压接封闭密封。
优选地，构造成柱形的圆电芯的蓄能器元件的高度在50mm至150mm的范围内。优选地，柱形的圆电芯的直径在15mm至60mm的范围内。具有该外形尺寸的柱形的圆电芯尤其是适合用于机动车的电驱动装置的电流供给。
在其中根据本发明的电芯是柱形的圆电芯的实施方式中，阳极集流体、阴极集流体和一个或多个隔膜优选地具有以下尺寸：
-在0.5m至25m的范围内的长度
-在30mm至145mm的范围内的宽度
在该实施方式中，接触片优选地具有圆形的基础形状。
在柱形的实施方式的几种优选的变型方案中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于直接下述特征a.至d.中的至少一者：
a.在缠绕体中，带形的正电极以及进而阴极集流体的从第一端侧离开的自由的边条包括相邻绕组的径向的序列。
b.阴极集流体的自由的边条的延伸的抬高部径向面向外或径向面向内。
c.带形的正电极包括至少一个绕组，优选地包括多个绕组，在一个或多个绕组中，阴极集流体的自由的边条的延伸的抬高部被推入径向相邻的绕组的阴极集流体的自由的边条的延伸的凹部或凹处中。
d.在垂直于第一端侧的观察方向上，阴极集流体的自由的边条形成连续的金属层，该金属层覆盖端侧的至少80％。
优选地，以相互组合的方式实现直接上述特征a.至c.，特别优选地，甚至以相互组合的方式实现特征a.至d.。
这种实施方式是特别有利的。在理想情况中，连续的金属层是完全覆盖第一端侧的封闭的层。
在制造缠绕体时形成的相邻的绕组具有不同的直径。位于内部的绕组始终具有比位于外部的绕组更小的直径，或者换句话说，向外部的方向，缠绕体的直径随着缠绕体的每个绕组增大。
在柱形的实施方式的另外几种特别优选的变型方案中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于直接下述特征a.至d.中的至少一者：
a.在缠绕体中，带形的负电极以及进而阳极集流体的从端侧中的一个端侧离开的自由的边条包括相邻绕组的径向的序列。
b.阳极集流体的自由的边条的延伸的抬高部径向面向外或径向面向内。
c.带形的负电极包括至少一个绕组，优选地包括多个绕组，在一个或多个绕组中，阳极集流体的自由的边条的延伸的抬高部被推入径向相邻的绕组的阳极集流体的自由的边条的延伸的凹部或凹处中。
d.在垂直于第二端侧的观察方向上，阳极集流体的自由的边条形成连续的金属层，该金属层覆盖端侧的至少80％。
优选地，以相互组合的方式实现直接上述特征a.至c.，特别优选地，甚至以相互组合的方式实现特征a.至d.。
棱柱形的实施方式
在棱柱形的实施方式中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于直接下述特征a.至d.：
a.复合体以棱柱形的垛的形式存在，在复合体中，阴极和阳极以与其他阴极和阳极共同堆垛的方式存在。
b.电极和集流体以及由电极材料制成的层构造成多边形，尤其是矩形。
c.蓄能器元件包括至少一个带形的或多边形的，尤其是矩形的隔膜或至少一个带形的或多边形的，尤其是矩形的固态电解质，
d.垛被棱柱形的壳体包围。
在垛中，相反极性的电极始终通过隔膜或固态电解质层相互分离。
优选地，棱柱形的壳体由具有末端开口的杯形的壳体件和盖构件组成。在该实施方式中，杯形的壳体件的底部和盖构件优选地具有多边形的，特别优选地具有矩形的基础面。杯形的壳体件的末端开口的形状对应于底部和盖构件的形状。此外，壳体包括多个，优选地四个矩形的侧部件，这些侧部件将底部和盖构件相互连接。
隔膜层可以由多个分别布置在相邻的电极之间的隔膜构成。但也可行的是，带形的隔膜将垛的电极相互分离。在阳极和阴极之间存在多个隔膜的情况中，优选地，隔膜同样具有多边形的、尤其是矩形的基础面。
在该实施方式中，接触片优选地具有矩形的基础形状。
在棱柱形的实施方式的几种优选的变型方案中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于直接下述特征a.至d.中的至少一者：
a.垛的阴极中的每一个的特征在于具有U形或V形横截面的边条。
b.垛的阳极中的每一个的特征在于具有U形或V形横截面的边条。
c.垛的阴极的阴极集流体的自由的边条从垛的一侧离开并且与第一接触片直接接触。
d.垛的阳极的阳极集流体的自由的边条从垛的另一侧离开并且与第二接触片直接接触。
优选地，以相互组合的方式实现直接上述特征a.和c.以及b.和d.。特别优选地，以相互组合的方式实现特征a.至d.。
在棱柱形的实施方式的其他优选的变型方案中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于直接下述特征a.至d.中的至少一者：
a.阴极集流体的自由的边条布置成彼此平行。
b.相邻的阴极集流体的自由的边条的延伸的抬高部面向相同方向。
c.阴极集流体的自由的边条中相邻的边条通过以下方式与相邻的阴极集流体的自由的边条耦接，即，其延伸的抬高部被推入相邻的阴极集流体的自由的边条的延伸的凹部或凹处中。
d.在垂直于垛的阴极集流体的自由的边条从中离开的侧的观察方向上，阴极集流体的自由的边条形成连续的金属层，该金属层完全覆盖该侧的至少80％。
优选地，以相互组合的方式实现直接上述特征a.至c.，特别优选地，甚至以相互组合的方式实现特征a.至d.。
在棱柱形的实施方式的其他优选的变型方案中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于直接下述特征a.至d.中的至少一者：
a.阳极集流体的自由的边条布置成彼此平行。
b.相邻的阳极集流体的自由的边条的延伸的抬高部面向相同方向。
c.阳极集流体的自由的边条中相邻的边条通过以下方式与相邻的阳极集流体的自由的边条耦接，即，其延伸的抬高部被推入相邻的阳极集流体的自由的边条的延伸的凹部或凹处中。
d.在垂直于垛的阳极集流体的自由的边条从中离开的侧的观察方向上，阳极集流体的自由的边条形成连续的金属层，该金属层完全覆盖该侧的至少80％。
优选地，以相互组合的方式实现直接上述特征a.至c.，特别优选地，甚至以相互组合的方式实现特征a.至d.。
优选的电化学的实施方式
在本发明的另一特别优选的实施方式中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于以下特征中的一者：
a.蓄能器元件是锂离子电芯。
b.蓄能器元件包括锂离子电芯。
特征a.尤其是涉及根据本发明的蓄能器元件作为柱形的圆电芯的所述实施方式。在该实施方式中，优选地，蓄能器元件包括刚好一个电化学电芯。
特征b.尤其是涉及根据本发明的蓄能器元件的所述棱柱形的实施方式。在该实施方式中，蓄能器元件也可以包括多于一个电化学电芯。
对于蓄能器元件的电极，基本上可以使用所有对于二次锂离子电芯已知的电极材料。
在负电极中，作为活性材料，可以使用以碳(例如石墨碳)为基础的颗粒，或者能够用于锂的插层的、非石墨的碳材料，优选地同样以颗粒形式。备选地或附加地，在负电极中也可以包含钛酸锂(Li4Ti5O12)或其衍生物，优选地同样以颗粒形式。此外，负电极可以包含具有硅、铝、锡、锑的组中的至少一种材料或者能够可逆地嵌入和转移的锂的材料的化合物或合金，例如氧化硅，必要时与以碳材料为基础的活性材料组合的方式，作为活性材料。锡、铝、锑和硅能够与锂形成金属间相。在此，尤其是在硅的情况中，用于吸收锂的能力比石墨或相似材料的用于吸收锂的能力高出多倍。此外，由金属的锂制成的薄的阳极也是合适的。
对于正电极，作为活性材料，例如可以考虑锂-金属氧化物-化合物和锂-金属磷酸盐-化合物，例如LiCoO2和LiFePO4。此外，很适合的尤其是具有化学式LiNixMnyCozO2(其中，x+y+z通常为1)的锂镍锰钴氧化物(NMC)，具有化学式LiMn2O4的锂锰尖晶石(LMO)，或者具有化学式LiNixCoyAlzO2(其中，x+y+z通常为1)的锂镍钴铝氧化物(NCA)。也可以使用其衍生物，例如具有化学式Li1.11(Ni0.40Mn0.39Co0.16Al0.05)0.89O2的锂镍锰钴铝氧化物(NMCA)，或者Li1+xM-O化合物和/或所述材料的混合物。优选地，也以颗粒的形式应用阴极的活性材料。
此外，根据本发明的蓄能器元件的电极优选地包含电极粘合剂和/或用于改善导电能力的添加剂。活性材料优选地嵌入由电极粘合剂制成的基质中，其中，在基质中的相邻的颗粒优选地直接相互接触。导电介质用于提高电极的导电能力。通常的电极粘合剂例如以聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚丙烯酸酯或羧甲基纤维素为基础。通常的导电介质是碳黑和金属粉末。
根据本发明的蓄能器元件优选地包括电解质，在锂离子电池的情况中，尤其是包含以至少一种以溶解在有机溶剂(例如有机的碳酸盐或环醚例如THF或腈的混合物)中的形式存在的锂盐，例如六氟磷酸锂(LiPF6)，为基础的电解质。其他可用的锂盐例如是四氟硼酸锂(LiBF4)，双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(LiTFSI)，双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)和双乙二酸硼酸锂(LiBOB)。
以锂离子为基础的构造成柱形的圆电芯的根据本发明的蓄能器元件的额定电容优选地为最大直至90000mAh。在作为锂离子电芯的实施方式中，通过外形尺寸21×70，蓄能器元件优选地具有在1500mAh至7000mAh的范围内的，特别优选地在3000至5500mAh范围内的额定电容。在作为锂离子电芯的实施方式中，通过外形尺寸18×65，电芯优选地具有在1000mAh至5000mAh的范围内的，特别优选地在2000至4000mAh范围内的额定电容。
在欧盟，严格管理用于说明二次电池的额定电容的厂商数据。即，例如用于二次的镍铬电池的额定电容的数据以根据标准IEC/EN 61951-1和IEC/EN 60622的测量为基础，用于二次镍金属氢化物电池的额定电容的数据以根据标准IEC/EN 61951-2的测量为基础，用于二次锂电池的额定电容的数据以根据标准IEC/EN 61960的测量为基础，并且用于二次铅酸电池的额定电容的数据以根据标准IEC/EN 61056-1的测量为基础。任何在本申请中的额定电容的数据优选地同样以这些标准为基础。
隔膜和固态电解质的优选的实施方式
优选地，所述一个或多个隔膜由电绝缘的塑料膜构成。优选的是，隔膜可以被电解质浸透。为了该目的，所使用的塑料膜例如可以具有微孔。该膜例如可以由聚烯烃或聚醚酮制成。由塑料材料制成的无纺布和织物或者其他电绝缘的表面组织也可以用作隔膜。优选地，使用具有在5μm至50μm的范围内的厚度的隔膜。
尤其是在蓄能器元件的棱柱形的实施方式中，复合体的所述一个或多个隔膜也可以是由固态制成的一个或多个层。
例如，固态电解质是以聚合体-导电盐复合物为基础的聚合体固态电解质，这种固态电解质以没有任何液态组分方式单相地存在。聚合体固态电解质可以具有聚丙烯酸(PAA)，聚乙基乙二醇(PEG)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为聚合体基质。在聚合体基质中，可以以溶解的方式存在锂-导电盐，像例如双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)，六氟磷酸锂(LiPF6)和四氟硼酸锂(LiBF4)。
构造成缠绕体的复合体的优选的结构
在构造成缠绕体的复合体中，带形的阳极、带形的阴极和一个或多个带形的隔膜优选地以螺旋形地缠绕的方式存在。为了制造该复合体，将带形的电极与一个或多个带形的隔膜一起输送给缠绕设备，并且优选地在缠绕设备中绕缠绕轴螺旋形地缠绕。在几种实施方式中，电极和隔膜为此缠绕在柱形的或空心柱形的缠绕体芯上，缠绕体芯坐落在缠绕芯轴上并且在缠绕之后留在缠绕体中。
例如，缠绕体套可以通过塑料膜或胶带构成。也可行的是，缠绕体套通过一个或多个隔膜绕组构成。
集流体的优选的实施方式
蓄能器电元件的集流体用于，尽可能大面积地电接触包含在相应的电极材料中的电化学活性的组分。优选地，集流体由金属制成或者至少在表面上金属化。在以锂离子技术为基础的蓄能器元件的情况中，例如铜或镍，或者同样其他导电的材料，尤其是铜合金和镍合金，或者涂覆了镍的金属，适合作为用于阳极集流体的材料。原则上也可考虑不锈钢。在以锂离子技术为基础的蓄能器元件的情况中，尤其是铝，或者同样其他导电材料，也包括铝合金，适合作为用于阴极集流体的金属。
优选地，阳极集流体和/或阴极集流体分别是具有在4μm至30μm的范围内的厚度的金属膜，在蓄能器元件作为柱形的圆电芯的所述配置方案的情况中，分别具有在4μm至30μm的范围内的厚度的带形的金属膜。
然而，除了膜之外，也可以将其他带形的基质，如金属或金属化的无纺布，或者开孔的金属的泡沫，或者金属板网用作集流体。
在蓄能器元件作为柱形的圆电芯的所述配置方案的情况中，优选的是，一个或多个隔膜的纵向边缘形成构造成缠绕体的复合体的端侧。
在蓄能器元件的棱柱形的所述配置方案的情况中优选的是，一个或多个隔膜的边缘形成垛的这样的侧，即，集流体的自由的边条从该侧中伸出。
此外优选的是，集流体的从缠绕体的末端端侧或从垛的侧离开的自由的边条以不超过5500μm，优选地不超过4000μm的方式从该端侧或该侧中伸出。
特别优选地，阳极集流体的自由的边条以不超过3000μm，特别优选地不超过2000μm的方式从垛的侧或缠绕体的端侧中伸出。特别优选地，阴极集流体的自由的边条以不超过4000μm，特别优选地不超过3000μm的方式从垛的侧或缠绕体的端侧中伸出。
第一接触片的优选的实施方式/第一接触片在阳极集流体处的连结
优选地，第一接触片与阳极集流体电连接。特别优选地，第一接触片直接通过焊接与阳极集流体的自由的边条相连接。
但附加地或在一种备选的实施方式中，第一接触片也可以机械地，例如通过压连接或卡接连接或弹性连接与阳极集流体的自由的边条相连接。
在本发明的一种特别优选的实施方式中，第一接触片的突出之处在于直接下述特征a.或b.中的至少一者：
a.接触片由镍或铜或钛，或者镍合金或铜合金或钛合金，或者不锈钢制成。
b.接触片和阳极集流体由相同的材料制成。
优选的是，以相互组合的方式实现直接上述特征a.和b.。
接触片或者与壳体电连接，但是或者与被引导穿过壳体并且相对于壳体电绝缘的接触极电连接。在此，电接触可以通过直接焊接或机械连接实现。必要时，电连接也可以通过独立的电导体建立。
在本发明的另一特别优选的实施方式中，第一接触片的突出之处在于直接下述特征a.至g.中的至少一者：
a.接触片具有在50μm至600μm的范围内的，优选地在150μm至350μm的范围内的优选的均匀的厚度。
b.接触片具有两个相对的平侧并且基本上仅仅在一个维度上延伸。
c.接触片是盘或优选地矩形的板。
d.接触片的尺寸设计成，接触片覆盖阳极集流体的与接触片相连接的自由的边条从中离开的侧或端侧的至少60％，优选地至少70％，特别优选地至少80％。
e.接触片具有至少一个缺口，尤其是至少一个孔和/或至少一个刻槽。
f.接触片具有至少一个凹槽，凹槽在接触片的一个平侧上表现为长形的凹部并且在相对的平侧上表现为长形的抬高部，其中，接触片通过载有长形的抬高部的平侧坐落在阳极集流体的自由的边条上。
g.接触片在凹槽的区域中与阳极集流体的自由的边条焊接在一起，尤其是通过一个或多个布置在凹槽中的焊缝。
特别优选的是，以相互组合的方式实现直接上述特征a.和b.和d.。在一种优选的实施方式中，以与特征c.或e.中的一个特征或与特征f.和g.组合的方式实现特征a.和b.和d.。特别优选地，以相互组合的方式实现所有特征a.至g.。
尽可能大面积地覆盖端侧对于根据本发明蓄能器元件的热管理非常重要。覆盖的越多，越能实现尽可能在其整个长度上接触阳极集流体的第一边缘。由此，可以通过接触片良好地导出在复合体中形成的热。
例如，为了可以利用电解质浸润复合体，在接触片中的至少一个缺口可以是适宜的。
第二接触片的优选的实施方式/第二接触片在阳极集流体处的连结
优选地，第二接触片与阴极集流体电连接。特别优选地，第二接触片直接通过焊接与阴极集流体的自由的边条相连接。
但在一种备选的实施方式中，第二接触片也可以机械地，例如通过压连接、弹性连接或卡接连接与阴极集流体的自由的边条相连接。
在本发明的一种特别优选的实施方式中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于直接下述特征a.：
a.第二接触片由铝或铝合金制成。
接触片或者与壳体电连接，但是或者与被引导穿过壳体并且相对于壳体电绝缘的接触极电连接。在此，电接触可以通过直接焊接或机械连接实现。必要时，电连接也可以通过独立的电导体建立。
优选地，除了其材料特性，第二接触片构造成与坐落在阳极集流体的自由的边条上的接触片相似。优选地，第二接触片的突出之处在于直接下述特征a.至g.中的至少一者：
a.第二接触片具有在50μm至600μm的范围内的，优选地在150μm至350μm的范围内的优选的均匀的厚度。
b.第二接触片具有两个相对的平侧并且基本上仅仅在一个维度上延伸。
c.第二接触片是盘或优选地矩形的板。
d.第二接触片的尺寸设计成，第二接触片覆盖阴极集流体的自由的边条从中离开的侧或端侧的至少60％，优选地至少70％，特别优选地至少80％。
e.第二接触片具有至少一个缺口，尤其是至少一个孔和或至少一个刻槽。
f.第二接触片具有至少一个凹槽，凹槽在接触片的一个平侧上表现为长形的凹部并且在相对的平侧上表现为长形的抬高部，其中，接触片通过载有长形的抬高部的平侧坐落在阴极集流体的自由的边条上。
g.第二接触片在凹槽的区域中与阴极集流体的自由的边条焊接在一起，尤其是通过一个或多个布置在凹槽中的焊缝。
在此特别优选的是，以相互组合的方式实现直接上述特征a.和b.和d.。在一种优选的实施方式中，以与特征c.或e.中的一个特征或与特征f.和g.组合的方式实现特征a.和b.和d.。特别优选地，在此也以相互组合的方式实现所有特征a.至g.。
优选地，阴极集流体的自由的边条在第二接触片上的连结或焊接与以上阐述的阳极集流体的自由的边条的连结相似地实现，即，特别优选地通过在凹槽的区域中的焊接实现。
在优选的实施方式中，第二接触片直接与杯形的壳体件的底部或与底部的一部分焊接在一起。在其他优选的实施方式中，第二接触片通过独立的载流体与杯形的壳体件的底部相连接。在后者的情况中优选的是，独立的载流体不仅与杯形的壳体件的底部而且与第二接触片焊接在一起。优选地，独立的载流体由铝或铝合金制成。
壳体件的优选的设计方案
在本发明的另一特别优选的实施方式中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于直接下述特征a.和b.中的至少一者：
a.构造成杯形的壳体件由铝、不锈钢或镀镍的钢制成。
b.盖构件由铝、不锈钢或镀镍的钢制成。
特别优选地，以组合的方式实现直接上述特征a.和b.。
在几种实施方式中，阴极集流体的自由的边条直接连结在壳体上是值得期望的。为了这个目的，例如可以借助于激光将自由的边条焊接在构造成杯形的壳体件的底部上。在这种情况中，构造成杯形的壳体件的底部用作第二接触板。
反之，在几种实施方式中可以规定，第一接触板用作盖构件，即，用作壳体的一部分。
电极的优选的设计方案
在本发明的另一特别优选的实施方式中，根据本发明的蓄能器元件的突出之处在于直接下述特征a.或b.中的一者：
a.根据本发明的蓄能器元件构造成柱形的圆电芯，并且其电极具有在40μm至300μm的范围内的，优选地在40μm至100μm的范围内的厚度。
b.根据本发明的蓄能器元件构造成棱柱形，并且其电极具有在40μm至1000μm的范围内的厚度，优选地具有>100μm直至最大300μm的厚度。
根据本发明的方法
根据本发明的方法用于制造以上阐述的蓄能器元件，尤其是具有以下特征的蓄能器元件：
a.蓄能器元件包括阴极和阳极，阴极和阳极是复合体的部分，在复合体中，阴极和阳极以通过隔膜或固态电解质层分离的方式以阴极/隔膜或固态电解质层/阳极的顺序存在，
b.阴极包括阴极集流体和正的电极材料，
c.阴极集流体具有
·主区域，主区域在双侧附有由正的电极材料制成的层，以及
·自由的边条，自由的边条沿着阴极集流体的边缘延伸并且未附有正的电极材料，
d.阳极包括阳极集流体和负的电极材料，
e.阳极集流体具有
·主区域，主区域在双侧附有由负的电极材料制成的层，以及
·自由的边条，自由的边条沿着阳极集流体的边缘延伸并且未附有负的电极材料，
f.阴极和阳极如此构造和/或彼此布置在电极隔膜复合体内，使得阴极集流体的自由的边条从复合体的一侧离开，并且阳极集流体的自由的边条从复合体的另一侧离开，以及
g.蓄能器元件包括与自由的边条中的一者直接接触的第一接触片和与自由的边条中的另一者直接接触的第二接触片。
在待制造的蓄能器元件的单个部件的优选的实施方式方面，参考以上与对根据本发明的蓄能器元件进行的解释相关的实施方案。
尤其是，该方法的突出之处在于以下步骤：
h.在构造复合体之前，使至少一个边条经受变形过程，由于该变形过程，边条具有U形或V形的横截面，并且由此在一侧上具有延伸的凹部或凹处，并且在另一侧上具有与凹部对应的延伸的抬高部。
在另一特别优选的实施方式中，方法的突出之处附加地在于以下步骤：
a.为了进行变形，引导待变形的边条穿过通过辊子或轧辊形成的V形的或U形的间隙。
在另一特别优选的实施方式中，方法的突出之处附加地在于直接下述步骤a.至e.的组合：
a.为了构造复合体，使用具有带形的集流体和由电极材料制成的带形的层的带形的电极，
b.为了构造复合体，使用至少一个带形的隔膜或至少一个带形的固态电解质层，
c.通过绕缠绕轴螺旋形地缠绕电极和至少一个带形的隔膜或至少一个带形的固态电解质层，构成以柱形的缠绕体的形式的复合体，
d.在缠绕电极时，产生相邻绕组的序列，以及
e.在缠绕电极时，将电极绕组的边条的延伸的抬高部推入相邻绕组的延伸的凹部或凹处中。
该方法变型方案用于制造以柱形的实施方式的蓄能器元件。
在另一特别优选的实施方式中，方法的突出之处附加地在于直接下述步骤a.至f.的组合：
a.为了构造复合体，使用多边形的电极，
b.复合体构造成棱柱形的垛的形式，在复合体中，阴极和阳极以与其他阴极和阳极共同堆垛的方式存在，
c.垛的阴极中的每一个阴极的特征在于具有U形或V形横截面的边条。
d.垛的阳极中的每一个阳极的特征在于具有U形或V形横截面的边条。
e.在形成垛时，通过以下方式使阴极集流体的自由的边条与相邻的阴极集流体的自由的边条耦接，即，将其延伸的抬高部推入相邻的阴极集流体的自由的边条的延伸的凹部或凹处中。
f.在形成垛时，通过以下方式使阳极集流体的自由的边条与相邻的阴极集流体的自由的边条耦接，即，将其延伸的抬高部推入相邻的阴极集流体的自由的边条的延伸的凹部或凹处中。
该方法变型方案用于制造以棱柱形的实施方式的蓄能器元件。
附图说明
从权利要求中并且从以下结合附图对本发明的优选的实施例的描述中得到本发明的其他特征和优点。在此，单个的特征可以分别单独地或以相互组合的方式实现。
在图中示意性地：
图1示出了现有技术的电芯的横截面图，在其中，接触板已经被压紧到集流体的伸出的边缘上，
图2示出了具有自由的未涂覆电极材料的边条的、双侧涂覆有正的电极材料的集流体(以从上方的俯视图以及横截面)，
图3示出了具有自由的未涂覆电极材料的边条的、双侧涂覆有负的电极材料的集流体(以从上方的俯视图以及横截面)，
图4示出了具有V形的横截面的边条的构成，
图5示出了穿过通过螺旋形地缠绕阴极和阳极构成的柱形的复合体的几个绕组的截面，
图6示出了穿过通过螺旋形地缠绕阴极和阳极构成的柱形的复合体的另一实施方式的截面，
图7示出了具有U形的横截面的边条的构成，以及
图8同样以横截面示出了根据本发明的蓄能器元件，其包括棱柱形的复合体和用于复合体的壳体。
具体实施方式
图1示出了将接触板210压紧在集流体的伸出的边缘202上的结果，该伸出的边缘从由负电极和正电极以及位于其之间的隔膜(在图中未示出)组成的复合体203的一侧离开。在压紧时，可能出现集流体的边缘202的不受控的压缩。这种压缩又部分地造成不确定的褶皱，如尤其是可在边缘202的右侧区域中清楚地看到的那样。由此妨碍了在集流体边缘202和接触板201之间大面积的、形状配合的接触。
图2一方面以从上方的俯视图并且另一方面以横截面图(沿着S1的截面)示出了集流体101a，在集流体上在双侧施加有由正的电极材料117制成的层。优选地，集流体101是铝膜。
带形的集流体101a包括附有电极材料117的主区域101b和没有电极材料的条形的边条101c。
图3一方面以从上方的俯视图并且另一方面以横截面图(沿着S2的截面)示出了集流体102a，在集流体上在双侧施加有由负的电极材料118制成的层。优选地，集流体101是铜膜。
带形的集流体102a包括附有电极材料118的主区域102b和没有电极材料的条形的边条102c。
图4示出了具有V形的横截面的边条的构成。沿着纵向引导如在图2中示出的集流体101a的自由的边条101c穿过由两个辊子R1和R2形成的V形的间隙。此时，使边条101c变形并且获得为其赋予特征的V形的横截面，该横截面在一侧上具有延伸的凹部或凹处121并且在另一侧上具有与凹部121对应的延伸的抬高部122。
根据图5示出了这种处理的结果。示出了穿过柱形的复合体109的几个绕组的截面，复合体通过螺旋形地缠绕带形的阴极101和带形的阳极102形成。在复合体109之内，阴极101和阳极102通过两个带形的隔膜或固态电解质层110和111相互分离。不仅阴极101而且阳极102已经进行了根据图4的预处理，在该预处理的范围内，其集流体的自由的边条101c和102c获得了V形的横截面。
构造成柱形的缠绕体的复合体109具有第一末端端侧109a和第二末端端侧109b以及缠绕体套。阴极集流体的自由的边条101c从第一端侧109a离开，并且阳极集流体的自由的边条102c从第二端侧109b离开。
在图6中示出了穿过构造成缠绕体的柱形的复合体的另一实施方式的截面，该复合体通过螺旋形地缠绕带形的阴极和带形的阳极形成。缠绕体具有第一端侧109a和第二端侧109b。为了更清楚起见，在此仅仅示出了集流体101a和102a连同其相应的自由的边条101c和102c。未示出电极材料以及布置在电极之间的隔膜。
在缠绕体中，阴极集流体的从端侧109a离开的自由的边条101c包括相邻绕组141-156的径向的序列。在缠绕体中，阳极集流体的从端侧109b离开的自由的边条102c包括相邻绕组160-174的径向的序列。自由的边条101c和102c进行了根据图4的预处理，在该预处理的范围内，其分别获得了V形的横截面。在缠绕体自身中，阳极和阴极布置成彼此稍微错开。在图中，阴极集流体的自由的边条101c的延伸的抬高部122径向面向内，并且阳极集流体的自由的边条102c的延伸的抬高部123径向面向外。当然也可设想，在备选的实施方式中，延伸的抬高部122和123在这两种情况中都面向内或在这两种情况中都面向外，或者延伸的抬高部123径向面向内并且延伸的抬高部122径向面向外。
如此设计边条101c和102c的宽度，使得在相邻的绕组中，绕组的延伸的抬高部被推入径向相邻的绕组的延伸的凹部或凹处中。在阴极侧，在每个绕组中(除了最内部和最外部的绕组)，抬高部122被推入下一个更内部的绕组的凹部121中。在阳极侧，在每个绕组中(除了最内部和最外部的绕组)，抬高部123被推入下一个更内部的绕组的凹部124中。
因此，在垂直于端侧109a的观察方向上，阴极集流体的自由的边条101c形成连续的金属层，在这种情况中，该金属层完全覆盖该端侧109a。在阳极侧也是相似的情况，在此，在垂直于端侧109b的观察方向上，阳极集流体的自由的边条102c形成连续的金属层，在这种情况中，该金属层完全覆盖该端侧109b。
缠绕体的端侧109a和109b被接触片119和120覆盖。接触片119与边条101c直接接触，接触片120与边条102c直接接触。在装上接触片时，可以将边条101c和102c稍微压在一起。反之，边条101c和102c可以将弹性力施加到接触片上，该弹性力增强与接触片的接触。特别优选地，在接触片119和120以及边条之间存在焊接连接。
图7示出了具有U形的横截面的边条的构成。如在图2中示出的阴极101的自由的边条101c在纵向上被引导穿过由两个辊子R1和R2形成的U形的间隙。在此，使边条101c变形，并且获得为其赋予特征的U形的横截面，该横截面在一侧上具有延伸的凹部或凹处121并且在另一侧上具有与凹部121对应的延伸的抬高部122。
在图8中示出了根据本发明的蓄能器元件100。蓄能器元件包括棱柱形的复合体109和棱柱形的壳体125。棱柱形的壳体125由杯形的壳体件128和盖构件129组成。通过焊接与接触片120相连接的接触极126被引导穿过盖构件129。接触极126借助于绝缘元件127相对于盖构件129电绝缘。接触片119焊接在壳体件128的底部处。
以棱柱形的垛的形式存在的复合体109位于壳体件中。在该垛中，正电极101、103、105和107以及负电极102、104、106和108以堆垛的方式存在，正电极和负电极分别通过隔膜层110、111、112、113、114、115和116分离。电极分别具有矩形的基础形状。
正电极的自由的边条101c、103c、105c和107c和负电极的自由的边条102c、104c、106c和108c进行了根据图4的预处理，在该预处理的范围内，边条分别获得V形的横截面。由此，边条分别具有带有延伸的凹处的侧和带有延伸的抬高部的另一侧。
自由的边条101c、103c、105c和107c从棱柱形的垛的一侧离开，并且全都与接触片119直接接触。自由的边条全都彼此平行地布置，边条的延伸的抬高部全都面向相同的方向。自由的边条102c、104c、106c和108c从棱柱形的垛的相对的侧离开，并且全都与接触片120直接接触。自由的边条也全都彼此平行地布置，边条的延伸的抬高部同样全都面向相同的方向。
自由的边条101c、103c、105c和107c通过其延伸的抬高部或其延伸的凹部或凹处相互耦接。即，边条101c的延伸的抬高部被推入边条103c的延伸的凹部或凹处中，边条103c的延伸的抬高部被推入边条105c的延伸的凹部或凹处中，并且边条105c的延伸的抬高部被推入边条107c的延伸的凹部或凹处中。在阳极侧形成同样的图像，在此，边条108c的延伸的抬高部被推入边条106c的延伸的凹部或凹处中，边条106c的延伸的抬高部被推入边条104c的延伸的凹部或凹处中，并且边条104c的延伸的抬高部被推入边条102c的延伸的凹部或凹处中。由此得到，在垂直于垛的自由的边条从中离开的侧的观察方向上，自由的边条101c、103c、105c和107c形成连续的金属层，该金属层几乎完全覆盖该侧。在阳极侧，在垂直于垛的自由的边条从中离开的侧的观察方向上，自由的边条102c、104c、106c和108c形成连续的金属层，该金属层几乎完全覆盖该侧。

Claims (13)

1.一种蓄能器元件(100)，具有特征
a.所述蓄能器元件包括阴极(101)和阳极(102)，所述阴极和所述阳极是复合体(109)的部分，在所述复合体中，所述阴极和所述阳极以通过隔膜或固态电解质层(110)分离的方式以阴极(101)/隔膜或固态电解质层(110)/阳极(102)的顺序存在，
b.所述阴极(101)包括阴极集流体(101a)和正的电极材料(117)，
c.所述阴极集流体(101a)具有
·主区域(101b)，该主区域在双侧附有由所述正的电极材料(117)制成的层，以及
·自由的边条(101c)，该自由的边条沿着所述阴极集流体(101a)的边缘延伸并且未附有所述正的电极材料(117)，
d.所述阳极(102)包括阳极集流体(102a)和负的电极材料(118)，
e.所述阳极集流体(102a)具有
·主区域(102b)，该主区域在双侧附有由所述负的电极材料(118)制成的层，以及
·自由的边条(102c)，该自由的边条沿着所述阳极集流体(102a)的边缘延伸并且未附有所述负的电极材料(118)，
f.所述阴极(101)和所述阳极(102)如此构造和/或彼此布置在电极隔膜复合体(109)内，使得所述阴极集流体(101a)的自由的边条(101c)从所述复合体(109)的一侧(109a)离开，并且所述阳极集流体(102a)的自由的边条(102c)从所述复合体(109)的另一侧(109b)离开，
g.所述蓄能器元件包括与自由的边条(101c、102c)中的一者直接接触的第一接触片(119)和与自由的边条(101c、102c)中的另一者直接接触的第二接触片(120)，并且
h.与接触片(119、120)中的一者直接接触的边条(101c、102c)中的至少一者由于变形过程而具有U形或V形的横截面，并且由此在一侧上具有延伸的凹部或凹处(121)，并且在另一侧上具有与所述凹部(121)对应的延伸的抬高部(122)。
2.根据权利要求1所述的蓄能器元件，具有以下附加特征：
a.电极(101、102)和集流体(101a、102a)以及由电极材料(117、118)制成的层构造成带形，
b.所述蓄能器元件包括至少一个带形的隔膜(110、111)或至少一个带形的固态电解质层(110)，
c.所述复合体(109)以柱形的缠绕体的形式存在，在所述复合体中，电极(101、102)和至少一个隔膜(110、111)以螺旋形地绕缠绕轴缠绕的方式存在，其中，所述复合体(109)具有第一末端端侧(109a)和第二末端端侧(109b)以及缠绕体套，并且所述阴极集流体(101a)的自由的边条(101c)从所述第一端侧(109a)离开并且所述阳极集流体(102a)的自由的边条(102c)从所述第二端侧(109b)离开，
d.所述蓄能器元件包括柱形的壳体，尤其是柱形的金属壳体，所述柱形的壳体包括环绕的壳体套，并且在端侧处具有圆形的底部和盖部，以及
e.在所述壳体中，构造成缠绕体的所述复合体(109)轴向地定向，使得所述缠绕体套贴靠在所述环绕的壳体套的内侧处。
3.根据权利要求2所述的蓄能器元件，具有以下附加特征中的至少一者：
a.在所述缠绕体中，带形的正电极(101)以及进而所述阴极集流体(101a)的从所述第一端侧(109a)离开的自由的边条(101c)包括相邻绕组(160-174)的径向的序列，
b.所述阴极集流体(101a)的自由的边条(101c)的延伸的抬高部(122)径向面向外或径向面向内，
c.所述带形的正电极(101)包括至少一个绕组，优选地包括多个绕组(141-156)，在所述一个或多个绕组中，所述阴极集流体(101a)的自由的边条(101c)的延伸的抬高部(122)被推入径向相邻的绕组的阴极集流体(101a)的自由的边条(101c)的延伸的凹部或凹处(121)中，
d.在垂直于所述第一端侧(109a)的观察方向上，所述阴极集流体(101a)的自由的边条(101c)形成连续的金属层，该金属层覆盖所述端侧(109a)的至少80％。
4.根据权利要求2或根据权利要求3所述的蓄能器元件，具有以下附加特征中的至少一者：
a.在所述缠绕体中，带形的负电极(102)以及进而所述阳极集流体(102)的从所述第二端侧(109b)离开的自由的边条(102c)包括相邻绕组(141-156)的径向的序列，
b.所述阳极集流体(102)的自由的边条(102c)的延伸的抬高部(123)径向面向外或径向面向内，
c.所述带形的负电极(102)包括至少一个绕组，优选地包括多个绕组(160-175)，在所述一个或多个绕组中，所述阳极集流体(102a)的自由的边条(102c)的延伸的抬高部(123)被推入径向相邻的绕组的阳极集流体(102a)的自由的边条(102c)的延伸的凹部或凹处(124)中，
d.在垂直于所述第二端侧(109b)的观察方向上，所述阳极集流体(102a)的自由的边条(102c)形成连续的金属层，该金属层覆盖所述端侧(109b)的至少80％。
5.根据权利要求1所述的蓄能器元件，具有以下附加特征：
a.所述复合体(109)以棱柱形的垛的形式存在，在所述复合体中，所述阴极(101)和所述阳极(102)以与其他阴极(103、105、107)和阳极(104、106、108)共同堆垛的方式存在，
b.电极(101、102、103、104、105、106、107和108)和集流体(101a、102a、103a、104a、105a、106a、107a和108a)以及由电极材料制成的层构造成多边形，尤其是矩形，
c.所述蓄能器元件包括至少一个带形的或多边形的，尤其是矩形的隔膜(110、111、112、113、114、115、116)或至少一个带形的或多边形的，尤其是矩形的固态电解质，
d.所述垛被棱柱形的壳体(125)包围。
6.根据权利要求5所述的蓄能器元件，具有以下附加特征中的至少一者：
a.所述垛的阴极(101、103、105、107)中的每一个的特征在于具有U形或V形横截面的边条(101c、103c、105c、107c)，
b.所述垛的阳极(102、104、106、108)中的每一个的特征在于具有U形或V形横截面的边条(102c、104c、106c、108c)，
c.所述垛的阴极的阴极集流体的自由的边条(101c、103c、105c、107c)从所述垛的一侧离开并且与所述第一接触片(119)直接接触，
d.所述垛的阳极的阳极集流体的自由的边条(102c、104c、106c、108c)从所述垛的另一侧离开并且与所述第二接触片(120)直接接触。
7.根据权利要求5或根据权利要求6所述的蓄能器元件，具有以下附加特征中的至少一者：
a.所述阴极集流体的自由的边条(101c、103c、105c、107c)布置成彼此平行，
b.相邻的阴极集流体的自由的边条(101c、103c、105c、107c)的延伸的抬高部面向相同方向，
c.所述阴极集流体的自由的边条(101c、103c、105c、107c)中的相邻的边条通过以下方式相互耦接，即，其延伸的抬高部推入相邻的阴极集流体的自由的边条的延伸的凹部或凹处中，
d.在垂直于所述垛的阴极集流体的自由的边条从其中离开的侧的观察方向上，所述阴极集流体的自由的边条(101c、103c、105c、107c)形成连续的金属层，该金属层完全覆盖该侧的至少80％。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的蓄能器元件，具有以下附加特征中的至少一者：
a.所述阳极集流体的自由的边条(102c、104c、106c、108c)布置成彼此平行，
b.相邻的阳极集流体的自由的边条(102c、104c、106c、108c)的延伸的抬高部面向相同方向，
c.所述阳极集流体的自由的边条(102c、104c、106c、108c)中相邻的边条通过以下方式相互耦接，即，其延伸的抬高部推入相邻的阳极集流体的自由的边条的延伸的凹部或凹处中，
d.在垂直于所述垛的阳极集流体的自由的边条从其中离开的侧的观察方向上，所述阳极集流体的自由的边条(102c、104c、106c、108c)形成连续的金属层，该金属层完全覆盖该侧的至少80％。
9.根据权利要求1所述的蓄能器元件，具有以下附加特征：
a.所述第一接触片(119)通过焊接与所述阴极集流体(101a)的自由的边条(101c)连接，和/或所述第二接触片(120)通过焊接与所述阳极集流体(102a)的自由的边条(102c)连接，
b.所述第一接触片(119)与所述阴极集流体(101a)的自由的边条(101c)机械地连接，和/或所述第二接触片(120)与所述阳极集流体的自由的边条(102c)机械地连接。
10.一种用于制造蓄能器元件(100)的方法，所述蓄能器元件具有特征
a.所述蓄能器元件包括阴极(101)和阳极(102)，所述阴极和所述阳极是复合体(109)的部分，在所述复合体中，所述阴极和所述阳极以通过隔膜或固态电解质层(110)分离的方式以阴极(101)/隔膜或固态电解质层(110)/阳极(102)的顺序存在，
b.所述阴极(101)包括阴极集流体(101a)和正的电极材料(117)，
c.所述阴极集流体(101a)具有
·主区域(101b)，该主区域在双侧附有由所述正的电极材料(117)制成的层，以及
·自由的边条(101c)，该自由的边条沿着所述阴极集流体(101a)的边缘延伸并且未附有所述正的电极材料(117)，
d.所述阳极(102)包括阳极集流体(102a)和负的电极材料(118)，
e.所述阳极集流体(102a)具有
·主区域(102b)，该主区域在双侧附有由所述负的电极材料(118)制成的层，以及
·自由的边条(102c)，该自由的边条沿着所述阳极集流体(102a)的边缘延伸并且未附有所述负的电极材料(118)，
f.所述阴极(101)和所述阳极(102)如此构造和/或彼此布置在电极隔膜复合体(109)内，使得所述阴极集流体(101a)的自由的边条(101c)从所述复合体(109)的一侧(109a)离开，并且所述阳极集流体(102a)的自由的边条(102c)从所述复合体(109)的另一侧(109b)离开，以及
g.所述蓄能器元件包括与自由的边条(101c、102c)中的一者直接接触的第一接触片(119)和与自由的边条(101c、102c)中的另一者直接接触的第二接触片(120)，
其中，所述方法包括以下步骤：
h.在构造所述复合体(109)之前，使至少一个边条(101c、102c)经受变形过程，由于所述变形过程，该边条具有U形或V形的横截面，并且由此在一侧上具有延伸的凹部或凹处(121)，并且在另一侧上具有与所述凹部(121)对应的延伸的抬高部(122)。
11.根据权利要求10所述的方法，具有以下附加特征：
a.为了进行变形，引导待变形的边条穿过通过辊子或轧辊形成的V形的或U形的间隙。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的方法，具有以下附加特征：
a.为了构造所述复合体(109)，使用具有带形的集流体(101a、102a)和由电极材料(117、118)制成的带形的层的带形的电极(101、102)，
b.为了构造所述复合体(109)，使用至少一个带形的隔膜或至少一个带形的固态电解质层(110、111)，
c.通过绕缠绕轴螺旋形地缠绕所述电极(101、102)和所述至少一个带形的隔膜或所述至少一个带形的固态电解质层(110、111)，构成以柱形的缠绕体的形式的复合体(109)，
d.在缠绕所述电极时，产生相邻绕组的径向序列，以及
e.在缠绕所述电极时，将电极绕组的边条的延伸的抬高部推入相邻绕组的延伸的凹部或凹处中。
13.根据权利要求10或11中任一项所述的方法，具有以下附加特征：
a.为了构造所述复合体(109)，使用多边形的电极，
b.所述复合体(109)构造成棱柱形的垛的形式，在所述复合体中，所述阴极(101)和所述阳极(102)以与其他阴极(103、105、107)和阳极(104、106、108)共同堆垛的方式存在，
c.所述垛的阴极(101、103、105、107)中的每一个阴极的特征在于具有U形或V形横截面的边条(101c、103c、105c、107c)，
d.所述垛的阳极(102、104、106、108)中的每一个阳极的特征在于具有U形或V形横截面的边条(102c、104c、106c、108c)，
e.在形成所述垛时，通过以下方式使所述阴极集流体的自由的边条(101c、103c、105c、107c)与相邻的阴极集流体的自由的边条耦接，即，将其延伸的抬高部推入相邻的阴极集流体的自由的边条的延伸的凹部或凹处中，
f.在形成所述垛时，通过以下方式使所述阳极集流体的自由的边条(102c、104c、106c、108c)与相邻的阴极集流体的自由的边条耦接，即，将其延伸的抬高部推入相邻的阴极集流体的自由的边条的延伸的凹部或凹处中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20090280406A1 (en) * 2006-06-02 2009-11-12 Kiyomi Kozuki Secondary battery
WO2010030606A2 (en) * 2008-09-09 2010-03-18 Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions Llc Electrochemical cell having a folded electrode
JP5979273B2 (ja) 2015-04-13 2016-08-24 日本ケミコン株式会社 コンデンサの製造方法
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JP2019125565A (ja) * 2018-01-19 2019-07-25 株式会社豊田自動織機 蓄電モジュール及びその製造方法
JP2022512776A (ja) 2018-11-05 2022-02-07 テスラ，インコーポレイテッド タブレス構造電極を有するセル

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