DE102007063180A1 - Prismatic galvanic cell has even sectional lateral surface, and positive pole has even part of lateral surface and negative pole has another even part of lateral surface - Google Patents

Prismatic galvanic cell has even sectional lateral surface, and positive pole has even part of lateral surface and negative pole has another even part of lateral surface Download PDF

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Abstract

The prismatic galvanic cell (1) has an even sectional lateral surface. A positive pole (3) has an even part of the lateral surface and a negative pole (2) has another even part of the lateral surface. The positive pole and the negative pole are separated by an insulator (4), and are provided with a contacting structure (6.1,6.2). The contacting structure is shaped as burls or recess in the positive or negative pole, or is arranged as groove or spring element on the positive or negative pole.

Description

Die Erfindung betrifft eine prismatische galvanische Zelle mit einer zumindest abschnittsweise ebenen Mantelfläche. Solche Zellen kommen beispielsweise im Verbund als Batterien in Hybridfahrzeugen zum Einsatz. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Batterie aus einem solchen Zellenverbund.The The invention relates to a prismatic galvanic cell having a at least partially flat lateral surface. Such cells come for example used in combination as batteries in hybrid vehicles. Furthermore The invention relates to a battery of such a cell composite.

Zur Kontaktierung ist eine prismatische Zelle üblicherweise mit einer oder zwei Schweißfahnen versehen, die aus einer Grundfläche oder Deckfläche des die Zelle bildenden Prismas herausgeführt ist bzw. sind. Von der Schweißfahne aus kann ein elektrischer Kontakt zu einer benachbarten Zelle hergestellt werden. Die Schweißfahne muss im Inneren der Zelle mittels einer Zuleitung mit einer Elektrode verbunden werden. Zudem bedingt diese Art der Kontaktierung eine ungünstige Ausnutzung des durch die Batterien beanspruchten Bauraumes.to Contacting is a prismatic cell usually with one or provide two welding flags, from a base area or top surface of the the cell-forming prism is led out or are. Of the welding lug From an electrical contact can be made to an adjacent cell become. The sweat banner must be inside the cell by means of a lead with an electrode get connected. In addition, this type of contacting a unfavorable Utilization of the space occupied by the batteries.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine prismatische galvanische Zelle mit vereinfachtem Aufbau und vereinfachter Kontaktierungsmöglichkeit zu einer benachbarten Zelle anzugeben.It is therefore an object of the invention, a prismatic galvanic Cell with simplified structure and simplified contacting possibility to indicate a neighboring cell.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine prismatische galvanische Zelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The The object is achieved by a prismatic galvanic cell having the features of the claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Further developments are the subject of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße prismatische galvanische Zelle mit einer zumindest abschnittsweise ebenen Mantelfläche ist so gestaltet, dass ein Pluspol mindestens einen ersten ebenen Teil der Mantelfläche und ein Minuspol mindestens einen zweiten ebenen Teil der Mantelfläche umfasst, wobei der Pluspol und der Minuspol durch einen Isolator getrennt sind und wobei der Pluspol und/oder der Minuspol mittels einer elektrisch leitfähigen Verklebung und/oder mittels mindestens einer Kontaktierungsstruktur elektrisch zu einem Minuspol und/oder einem Pluspol einer benachbart angeordneten, gleichartig gebildeten galvanischen Zelle verbindbar ist.A prismatic according to the invention galvanic cell with an at least partially planar lateral surface designed so that a positive pole at least a first planar part the lateral surface and a negative pole comprises at least a second planar part of the lateral surface, wherein the positive pole and the negative pole are separated by an insulator are and wherein the positive pole and / or the negative pole by means of an electric conductive Bonding and / or by means of at least one contacting structure electrically to a negative pole and / or a positive pole adjacent one arranged, formed like galvanic cell connectable is.

Bei einer beispielsweise weitgehend quaderförmigen Zelle können der Pluspol und der Minuspol jeweils eine Gehäusehälfte der Zelle sein, die jeweils eine der beiden größeren Seitenflächen als ebene Teile der Mantelflächen des Quaders umfassen. Die Gehäusehälften können an einem über die kleineren Seitenflächen und die Grund- und Deckfläche umlaufenden Isolator so zusammengesetzt sein, dass kein elektrischer Kontakt zwischen dem Pluspol und dem Minuspol entsteht. Mehrere solcher Zellen können auf einfache Weise durch Stapeln zu einer Batterie angeordnet werden, wobei ein großflächiger elektrischer Kontakt zwischen dem Pluspol jeweils einer der Zellen und dem Minuspol jeweils einer weiteren der Zellen zustande kommt.at an example, largely cuboid cell, the Plus pole and the negative terminal each be a half of the housing cell, each one the two larger side surfaces than even parts of the lateral surfaces of the cuboid. The housing halves can one over the smaller side surfaces and the ground and top surfaces circulating insulator be composed so that no electrical Contact between the positive pole and the negative pole arises. Several such cells can simple way to be arranged by stacking to a battery, being a large-scale electrical Contact between the plus pole of one of the cells and the negative pole each one of the other cells comes about.

Die mindestens an einem der Pole vorgesehene Kontaktierungsstruktur stellt einerseits den elektrischen Kontakt zu einem der Pole der benachbarten Zelle her und sorgt andererseits für einen definierten Zwischenraum zwischen den einander benachbarten Zellen. In diesem Zwischenraum kann dann beispielsweise ein Kühlmedium geführt werden.The at least one of the poles provided contacting structure on the one hand makes electrical contact with one of the poles of on the other hand creates a defined gap between the adjacent cells. In this space then, for example, a cooling medium guided become.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.embodiments The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 Ansichten einer prismatischen galvanischen Zelle mit Pluspol, Minuspol und jeweiligen Kontaktierungsstrukturen, 1 Views of a prismatic galvanic cell with positive pole, negative pole and respective contacting structures,

2 eine Anordnung mehrerer prismatischer galvanischer Zellen in einer Batterie, 2 an arrangement of several prismatic galvanic cells in a battery,

3 eine perspektivische Ansicht einer prismatischen galvanischen Zelle, 3 a perspective view of a prismatic galvanic cell,

4 eine Draufsicht auf die prismatische galvanische Zelle aus 3, 4 a plan view of the prismatic galvanic cell 3 .

5 eine Schnittansicht der galvanischen prismatischen Zelle aus 3, 5 a sectional view of the galvanic prismatic cell 3 .

6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Anordnung mehrerer prismatischer galvanischer Zellen in einer Batterie, und 6 a perspective view of another embodiment of an arrangement of a plurality of prismatic galvanic cells in a battery, and

7 eine Schnittansicht der Anordnung aus 6. 7 a sectional view of the arrangement 6 ,

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

In 1 ist eine prismatische galvanische Zelle 1 in drei Seitenansichten gezeigt. Die Zelle 1 ist im Wesentlichen quaderförmig gestaltet. Eine der beiden größeren Seitenflächen des Quaders, die als Mantelfläche eines Prismas betrachtet werden kann, ist als Minuspol 2 in Form einer Metallfläche ausgebildet. Die andere der beiden größeren Seitenflächen des Quaders ist als Pluspol 3 in Form einer Metallfläche ausgebildet. Pluspol 2 und Minuspol 3 werden durch einen über die beiden kleineren Seitenflächen, die Grundfläche und die Deckfläche umlaufenden Isolator 4 elektrisch voneinander getrennt. Im Inneren der Zelle 1 ist eine aus Platten gebildete Elektrodenpackung 5 angeordnet, die direkt und ohne lange Leitungen mit den Polen 2 und 3 verbunden ist. Auf dem Minuspol sind vier Kontaktierungsstrukturen 6.1, auf dem Pluspol dazu passend vier Kontaktierungsstrukturen 6.2 angeordnet.In 1 is a prismatic galvanic cell 1 shown in three side views. The cell 1 is designed essentially cuboid. One of the two larger side surfaces of the cuboid, which can be regarded as a lateral surface of a prism, is as a negative pole 2 formed in the form of a metal surface. The other of the two larger side surfaces of the cuboid is a plus pole 3 formed in the form of a metal surface. positive pole 2 and negative pole 3 are formed by an over the two smaller side surfaces, the base and the top surface circulating insulator 4 electrically isolated from each other. Inside the cell 1 is an electrode package formed of plates 5 arranged directly and without long lines to the poles 2 and 3 connected is. On the negative pole are four contacting structures 6.1 , on the positive pole to match four contacting structures 6.2 arranged.

Die Kontaktierungsstrukturen 6.1, 6.2 können als Noppen oder Vertiefungen in die Metallflächen des Minuspols 2 und/oder des Pluspols 3 eingeprägt sein. Hierzu kann ein Tiefziehverfahren angewandt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktierungsstrukturen 6.1 als kurze, runde Stecker und die Kontaktierungsstrukturen 6.2 als dazu passend geformte Buchsen gestaltet.The contacting structures 6.1 . 6.2 can as nubs or depressions in the metal surfaces of the negative pole 2 and / or the positive pole 3 be imprinted. For this purpose, a deep-drawing process can be used. In the exemplary embodiment shown, the contacting structures 6.1 as short, round plugs and the contacting structures 6.2 designed as matching shaped sockets.

In 2 ist eine mögliche Ausführungsform einer Anordnung mehrerer der prismatischen galvanischen Zellen 1 aus 1 in einer Batterie 7 gezeigt. Die Kontaktierungsstrukturen 6.1 einer der Zellen 1 stecken dabei in jeweils einer Kontaktierungsstruktur 6.2 einer benachbarten Zelle 1. Hierdurch wird zum einen ein sicherer, großflächiger elektrischer Kontakt hergestellt. Zum anderen wird ein definierter Abstand zwischen den Zellen 1 erreicht und die Lage der Zellen 1 untereinander fixiert. In einem dabei entstehenden Hohlraum 8 kann beispielsweise ein Kühlmedium geführt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Isolator 4 ebenfalls so gestaltet, dass der Abstand zwischen den Zellen 1 vorgegeben ist. Der Abstand kann jedoch auch nur durch die Kontaktierungsstrukturen 6.1, 6.2 oder nur durch den Isolator 4 oder durch geeignete, nicht näher dargestellte Distanzelemente vorgegeben werden.In 2 is a possible embodiment of an arrangement of several of the prismatic galvanic cells 1 out 1 in a battery 7 shown. The contacting structures 6.1 one of the cells 1 stuck in each case a contacting structure 6.2 a neighboring cell 1 , As a result, on the one hand, a secure, large-area electrical contact is made. On the other hand, there is a defined distance between the cells 1 achieved and the location of the cells 1 fixed together. In a resulting cavity 8th For example, a cooling medium can be performed. In the embodiment shown, the insulator 4 also designed so that the distance between the cells 1 is predetermined. However, the distance can also only by the contacting structures 6.1 . 6.2 or only through the insulator 4 or be specified by suitable, not shown spacer elements.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform einer prismatischen galvanischen Zelle 1 gezeigt, bei der die Kontaktierungsstrukturen 6.2 des Pluspols 3 als in die Metallfläche des Pluspols 3 eingeprägte Noppen ausgebildet sind.In 3 is another embodiment of a prismatic galvanic cell 1 shown in which the contacting structures 6.2 of the positive pole 3 than into the metal surface of the positive pole 3 embossed knobs are formed.

4 zeigt eine Draufsicht auf den Pluspol 3 der Zelle 1 aus 3. Die Linie A-A bezeichnet eine Schnittebene für die in 5 gezeigte Schnittansicht der Zelle 1. 4 shows a plan view of the positive pole 3 the cell 1 out 3 , The line AA denotes a cutting plane for the in 5 shown sectional view of the cell 1 ,

5 zeigt eine Schnittansicht der Zelle 1 aus den 3 und 4 in der in 4 eingezeichneten Schnittebene A-A. Der Minuspol 2 und der Pluspol 3 sind als Metallflächen ausgebildet, die jeweils eine der beiden größeren Seitenflächen des Quaders umfassen. Durch Tiefziehen oder Prägen sind sowohl am Minuspol 2 als auch am Pluspol 3 je vier noppenartige Kontaktierungsstrukturen 6.1, 6.2 angeordnet. Der Minuspol 2 und der Pluspol 3 werden durch einen über die beiden kleineren Seitenflächen, die Grundfläche und die Deckfläche umlaufenden Isolator 4 elektrisch voneinander getrennt. Im Inneren der Zelle 1 ist die Elektrodenpackung 5 angeordnet. 5 shows a sectional view of the cell 1 from the 3 and 4 in the in 4 Plotted sectional plane AA. The negative pole 2 and the positive pole 3 are formed as metal surfaces, each comprising one of the two larger side surfaces of the cuboid. By deep drawing or embossing are both at the negative pole 2 as well as at the positive pole 3 four knob-like contacting structures each 6.1 . 6.2 arranged. The negative pole 2 and the positive pole 3 are formed by an over the two smaller side surfaces, the base and the top surface circulating insulator 4 electrically isolated from each other. Inside the cell 1 is the electrode package 5 arranged.

6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Anordnung mehrerer prismatischer galvanischer Zellen 1 in einer Batterie 7. Die Zellen 1 sind ähnlich wie in den 3 bis 5 gebildet. Jedoch ist nur der Pluspol 3 mit noppenförmigen Kontaktierungsstrukturen 6.2 versehen, was in der in 7 gezeigten Schnittansicht der Batterie 7 verdeutlicht wird. 6 shows a perspective view of another embodiment of an arrangement of several prismatic galvanic cells 1 in a battery 7 , The cells 1 are similar in the 3 to 5 educated. However, only the plus pole 3 with nub-shaped contacting structures 6.2 provided, what in the in 7 shown sectional view of the battery 7 is clarified.

Alternativ zu den in den 6 und 7 gezeigten Zellen 1 kann auch nur der Minuspol 2 mit Kontaktierungsstrukturen 6.1 versehen sein.Alternatively to the in the 6 and 7 shown cells 1 can also only the negative pole 2 with contacting structures 6.1 be provided.

Es kann eine andere Anzahl Kontaktierungsstrukturen 6.1, 6.2 vorgesehen sein. Eine hohe Anzahl stellt jedoch einen hohen Strom bei geringem Spannungsabfall zwischen den Zellen 1 sicher. Alternativ oder zusätzlich zu den Kontaktierungsstrukturen 6.1, 6.2 kann eine elektrische Verbindung eines Minuspols 2 einer der Zellen 1 mit dem Pluspol 3 einer benachbarten der Zellen 1 mittels elektrisch leitender Verklebung erfolgen. Bei elektrisch leitender Verklebung können in die Metallflächen der Pole 2, 3 eingeformte Kühlmittelkanäle vorgesehen sein. Die Kontaktierungsstrukturen 6.1, 6.2 können auch auf die Pole 2, 3 aufgesetzt und gegebenenfalls angeschweißt sein. Hierzu können die Kontaktierungsstrukturen 6.1, 6.2 insbesondere als Nut/Feder-Elemente ausgebildet sein. Auf diese Weise sind die Zellen 1 in ihrer Lage gegeneinander fixiert.There may be a different number of contacting structures 6.1 . 6.2 be provided. However, a high number represents a high current with low voltage drop between the cells 1 for sure. Alternatively or in addition to the contacting structures 6.1 . 6.2 can be an electrical connection of a negative pole 2 one of the cells 1 with the positive pole 3 an adjacent one of the cells 1 done by means of electrically conductive bonding. In electrically conductive bonding can in the metal surfaces of the poles 2 . 3 molded coolant channels may be provided. The contacting structures 6.1 . 6.2 can also go to the pole 2 . 3 fitted and possibly welded. For this purpose, the contacting structures 6.1 . 6.2 be designed in particular as a tongue and groove elements. That's how the cells are 1 fixed in position against each other.

Die Kontaktierung zwischen benachbarten Zellen 1 kann alternativ oder zusätzlich durch Verschweißen oder Zusammendrücken der Zellen erfolgen.The contact between adjacent cells 1 may alternatively or additionally be done by welding or squeezing the cells together.

Der Isolator 4 kann als ein Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet sein, das zusätzlich der Abdichtung der Zelle 1 dient.The insulator 4 may be formed as a plastic injection molded part, which additionally seals the cell 1 serves.

11
prismatische galvanische Zelleprismatic galvanic cell
22
Minuspolminuspol
33
Pluspolpositive pole
44
Isolatorinsulator
55
Elektrodenpackungpad package
66
Kontaktierungsstrukturcontacting structure
77
Batteriebattery

Claims (5)

Prismatische galvanische Zelle (1) mit einer zumindest abschnittsweise ebenen Mantelfläche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pluspol (3) mindestens einen ersten ebenen Teil der Mantelfläche und ein Minuspol (2) mindestens einen zweiten ebenen Teil der Mantelfläche umfasst, wobei der Pluspol (3) und der Minuspol (2) durch einen Isolator (4) getrennt sind.Prismatic galvanic cell ( 1 ) with an at least partially planar lateral surface, characterized in that a positive pole ( 3 ) at least a first planar part of the lateral surface and a negative pole ( 2 ) comprises at least a second planar part of the lateral surface, wherein the positive pole ( 3 ) and the negative pole ( 2 ) by an isolator ( 4 ) are separated. Prismatische galvanische Zelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Pluspol (3) und/oder der Minuspol (2) mit einer Kontaktierungsstruktur (6.1, 6.2) versehen sind.Prismatic galvanic cell ( 1 ), thereby characterized in that the positive pole ( 3 ) and / or the negative pole ( 2 ) with a contacting structure ( 6.1 . 6.2 ) are provided. Prismatische galvanische Zelle (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsstruktur (6.1, 6.2) als Noppen und/oder Vertiefung in den Pluspol (3) und/oder Minuspol (2) geprägt ist oder als Nut- und/oder Federelement auf dem Pluspol (3) und/oder Minuspol (2) angeordnet ist.Prismatic galvanic cell ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the contacting structure ( 6.1 . 6.2 ) as nubs and / or depression in the positive pole ( 3 ) and / or negative pole ( 2 ) or as groove and / or spring element on the positive pole ( 3 ) and / or negative pole ( 2 ) is arranged. Prismatische galvanische Zelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kontaktierungsstruktur (6.1, 6.2) und/oder mittels mindestens eines Distanzelements und/oder mittels einer Gestaltung des Isolators (4) ein Abstand zwischen einander benachbarten galvanischen Zellen (1) definierbar ist.Prismatic galvanic cell ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that by means of the contacting structure ( 6.1 . 6.2 ) and / or by means of at least one spacer element and / or by means of a design of the insulator ( 4 ) a distance between adjacent galvanic cells ( 1 ) is definable. Batterie (7), umfassend mindestens zwei prismatische galvanische Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pluspol (3) und/oder der Minuspol (2) einer der galvanischen Zellen (1) mittels einer elektrisch leitfähigen Verklebung und/oder mittels mindestens einer der Kontaktierungsstrukturen (6.1, 6.2) elektrisch zum Minuspol (2) und/oder zum Pluspol (3) einer weiteren der prismatischen galvanischen Zellen (1) verbunden ist/sind.Battery ( 7 ) comprising at least two prismatic galvanic cells ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the positive pole ( 3 ) and / or the negative pole ( 2 ) one of the galvanic cells ( 1 ) by means of an electrically conductive bond and / or by means of at least one of the contacting structures ( 6.1 . 6.2 ) electrically to the negative pole ( 2 ) and / or to the positive pole ( 3 ) another of the prismatic galvanic cells ( 1 ) is / are connected.
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