DE102008059950A1 - Individual cell i.e. frame flat cell, for lithium-ion-battery of e.g. fuel cell vehicle, has shell-like housing part designed such that all sides of housing part are inwardly bent, where bent sides include angle of specific degrees - Google Patents

Individual cell i.e. frame flat cell, for lithium-ion-battery of e.g. fuel cell vehicle, has shell-like housing part designed such that all sides of housing part are inwardly bent, where bent sides include angle of specific degrees Download PDF

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Abstract

The cell (1) has a shell-like housing part (3.1) and a plate-like housing part (3.2) separated from each other by insulating housing frames (2). Electrochemical active electrode foils (6) e.g. copper foils and/or aluminum foils, are stacked in the housing parts. The shell-like housing part is designed such that all sides of the shell-like housing part are inwardly bent. The bent sides include an angle of 90 degrees. The housing parts are separated from a metallic heat conducting plate by an insulating medium. Edge regions of the foils form a current collector rim (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelzelle einer Batterie, mit einem ersten und zweiten Gehäuseteil, die durch einen isolierenden Gehäuserahmen voneinander getrennt und in welchem Elektrodenfolien gestapelt sind.The The invention relates to a single cell of a battery, with a first and second housing part passing through an insulating housing frame separated from each other and in which electrode foils are stacked.

Nach dem Stand der Technik sind Hochvolt-Batterien, z. B. Lithium-Ionen-Batterien, für Fahrzeuganwendungen bekannt, die insbesondere aus mehreren elektrisch in Reihe und/oder parallel verschalteten Einzelzellen aufgebaut sind.To the prior art are high-voltage batteries, z. B. lithium-ion batteries, known for vehicle applications, in particular from several electrically in series and / or parallel interconnected single cells are constructed.

Eine Einzelzelle, die als Rahmenflachzelle ausgebildet ist, für eine solche Hochvolt-Batterie besteht nach dem Stand der Technik, wie aus der DE 27 42 869 A1 und EP 0 952 622 P1 bekannt, aus zwei als planare ausgebildete Gehäuseteile, die durch einen Gehäuserahmen, wie zum Beispiel einen Kunststoffrahmen, elektrisch isoliert voneinander getrennt sind.A single cell, which is designed as Rahmenflachzelle, for such a high-voltage battery consists of the prior art, as shown in DE 27 42 869 A1 and EP 0 952 622 P1 known, from two trained as a planar housing parts, which are separated by a housing frame, such as a plastic frame, electrically isolated from each other.

Die mit elektrochemisch wirksamen Materialien beschichteten Elektrodenfolien sind im Gehäuserahmen zu einem Elektrodenstapel zusammengefasst, wobei die einzelnen Elektrodenfolien durch einen Separator voneinander getrennt sind. Die Gehäuseteile bestehen im Allgemeinen aus Metall und leiten die durch Ladung und Entladung der Einzelzelle entstehende Wärme an eine mit Wärmeleitmedium durchströmte Wärmeleitplatte ab. Die Wärmeleitplatte besteht ebenfalls aus Metall und ist durch ein Isolationsmedium vom Gehäuseteil getrennt. Damit ein verbesserter Wärmeübergang stattfinden kann, sind die Gehäuseteile im Bereich der Wärmeleitplatte in einem Winkel von 90° abgekantet. Die Enden der Elektrodenfolien sind als ein nach außen geführter Randbereich in Form einer Stromableiterfahne elektrisch leitend ausgeführt. Dabei sind die Stromableiterfahnen der Elektrodenfolien, z. B. durch Schweißung, elektrisch leitend zu einem Pol miteinander verbunden, wobei dieser mit dem metallischen Gehäuseteil 3.1, 3.2 elektrisch leitend verbunden ist.The electrode films coated with electrochemically active materials are combined in the housing frame to form an electrode stack, wherein the individual electrode films are separated from one another by a separator. The housing parts are generally made of metal and divert the heat generated by charging and discharging the single cell to a heat conduction medium through which the heat conduction medium flows. The heat conducting plate is also made of metal and is separated by an insulating medium from the housing part. So that an improved heat transfer can take place, the housing parts are folded in the region of the heat conduction plate at an angle of 90 °. The ends of the electrode films are designed as an outwardly guided edge region in the form of a Stromableiterfahne electrically conductive. In this case, the Stromableiterfahnen the electrode films, z. B. by welding, electrically connected to a pole with each other, this with the metallic housing part 3.1 . 3.2 is electrically connected.

Nach Zusammensetzen der Einzelzelle wird eine entsprechende Menge Elektrolyt in die Einzelzelle eingefüllt. Dabei kann es zum Verlust von Elektrolyt durch Diffusion der im Elektrolyt enthaltenen Ionen durch den Gehäuserahmen kommen. Insbesondere betrifft dieses Problem den Einsatz der Einzelzelle bei hohen Temperaturen.To Assembling the single cell will add a corresponding amount of electrolyte filled into the single cell. This can lead to loss of electrolyte by diffusion of the ions contained in the electrolyte come through the case frame. In particular, this relates Problem using the single cell at high temperatures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einzelzelle einer Batterie anzugeben, bei der die Lebensdauer bei hohen Temperaturen erhöht und die mechanische Stabilität der Einzelzelle verbessert ist.Of the Invention is based on the object, a single cell of a battery specify that increases the life at high temperatures and improves the mechanical stability of the single cell is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.The The object is achieved by the in the claim 1 specified characteristics solved.

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

Die Einzelzelle für eine Batterie, insbesondere Hochvolt-Batterie, umfasst ein erstes und ein zweites Gehäuseteil, die durch einen isolierenden Gehäuserahmen räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Gehäuseteil derart schalenförmig ausgeführt, dass alle Seiten des Gehäuseteils nach innen abgewinkelt sind. Die abgewinkelten Seiten des Gehäuseteils wirken dabei als Diffusionssperre und verhindern somit einen Verlust von Elektrolyt. Darüber hinaus kann der zwischen den Gehäuseteilen angeordnete Gehäuserahmen, insbesondere dessen Dicke, reduziert werden, da die abgewinkelten Seiten stabilisierend wirken.The Single cell for a battery, in particular high-voltage battery, includes a first and a second housing part, which by an insulating housing frame spatially and are electrically isolated from each other. According to the invention at least one housing part such a bowl-shaped executed that all sides of the housing part angled inwards. The angled sides of the housing part act as a diffusion barrier and thus prevent loss of electrolyte. In addition, the between the housing parts arranged housing frame, in particular its thickness, reduced because the angled sides have a stabilizing effect.

Der aus dieser Abwinkelung resultierende Rand ist dabei so dimensioniert, dass nach Zusammensetzen der Einzelzelle das erste Gehäuseteil den Gehäuserahmen bis auf einen vorgegebenen Abstand zum zweiten Gehäuseteil überdeckt. Mit anderen Worten: Die beiden Gehäuseteile umschließen das Zellinnere und den das Zellinnere seitlich umgebenden Gehhäuserahmen weitgehend vollständig bis auf den verbleibenden Abstand in Form eines Spaltes. Hierdurch kann sowohl die Breite als auch die Dicke des Gehäuserahmens verringert werden. Zudem wird die mechanische Stabilität der Einzelzelle durch den zusätzlichen Rand verbessert. Darüber hinaus kann der Herstellungsprozess der Einzelzelle vereinfacht werden, indem der Gehäuserahmen in das schalenförmige Gehäuseteil durch ein Gussverfahren, vorzugsweise Spritzguss, eingebracht wird.Of the The edge resulting from this bend is dimensioned in this way that after assembling the single cell, the first housing part the housing frame up to a predetermined distance to Covered second housing part. In other words: The two housing parts enclose the cell interior and the cell interior laterally surrounding Gehäuserahmen largely complete except for the remaining distance in the form of a gap. This allows both the width and the Thickness of the housing frame can be reduced. In addition, will the mechanical stability of the single cell by the additional Edge improved. In addition, the manufacturing process can the single cell can be simplified by the housing frame in the cup-shaped housing part by a casting process, preferably injection molding, is introduced.

In einer möglichen Ausführungsform weisen die abgewinkelten Seiten des Gehäuseteils einen Winkel von mindestens 90° auf. Für einen effizienten Wärmeübergang ist dabei zumindest die Seite, welche parallel zur Wärmeleitplatte angeordnet ist, in einem Winkel von weitgehend genau 90° abgewinkelt.In a possible embodiment, the angled The sides of the housing part at an angle of at least 90 °. For an efficient heat transfer at least the side which is parallel to the heat conducting plate is arranged, angled at an angle of substantially exactly 90 °.

Darüber hinaus sind die Gehäuseteile metallisch ausgebildet und somit gut Wärme leitend ausgeführt. Ferner kann ein solches metallisches Gehäuseteil einen Pol der Einzelzelle bilden. Hierzu ist das Gehäuseteil mit den Elektrodenfolien einer der Polaritäten elektrisch leitend verbunden.About that In addition, the housing parts are metallic and thus good heat conducting executed. Furthermore, can such a metallic housing part a pole of the single cell form. For this purpose, the housing part with the electrode films one of the polarities electrically connected.

Zur Vermeidung einer elektrischen Kontaktierung der beiden, insbesondere Pole bildenden Gehäuseteile sind diese metallischen Gehäuseteile sowohl zueinander über den Abstand räumlich und elektrisch als auch von der gleichermaßen metallisch ausgebildeten Wärmeleitplatte räumlich und elektrisch durch ein Isolationsmedium, z. B. eine Wärmeleitfolie, getrennt.to Avoiding electrical contacting of the two, in particular Pole-forming housing parts are these metallic housing parts both to each other over the distance spatially and electrically as well as of the equally metallic trained Wärmeleitplatte spatially and electrically by an isolation medium, e.g. B. a heat-conducting, separated.

Im Allgemeinen sind die Elektrodenfolien Kupfer- und Aluminiumfolien, wobei diese einzeln durch einen Separator, vorzugsweise eine Separatorfolie, getrennt sind.In general, the electrode films Copper and aluminum foils, which are separated individually by a separator, preferably a Separatorfolie.

In einer sinnvollen Ausgestaltung der Erfindung ist an jeder Elektrodenfolie eine Stromableiterfahne elektrisch leitend ausgebildet. Die Stromableiterfahnen sind als ein nach außen geführter Bereich der jeweiligen Elektrodenfolie ausgebildet.In A useful embodiment of the invention is on each electrode film a Stromableiterfahne electrically conductive. The current collector flags are considered an outward-run area of formed respective electrode foil.

Darüber hinaus sind die Elektrodenfolien über deren Stromableiterfahnen elektrisch leitend zu einem Pol, z. B. durch Schweißung, zusammengeführt. Weiterhin werden diese als Pol zusammengeführten Stromableiterfahnen einer Polarität mit den jeweiligen metallischen Gehäuseteilen einer zugehörigen Polarität elektrisch leitend verbunden.About that In addition, the electrode films are on their Stromableiterfahnen electrically conductive to a pole, z. By welding, merged. Furthermore, these are merged as a pole Current collector flags of a polarity with the respective metallic housing parts of an associated polarity electrically connected.

Am Rand einer abgewinkelten Seite des schalenförmig ausgeführten Gehäuseteils ist in einer Weiterbildung der Erfindung eine Polfahne in Form einer fahnenartigen Verlängerung ausgebildet.At the Edge of an angled side of the cupped executed Housing part is in a development of the invention a Pole flag formed in the form of a flag-like extension.

An eine solche Polfahne kann zusätzlich eine Zellspannungsmesseinheit für eine Zellspannungsmessung und einen daraus resultierenden Zellspannungsausgleich angeschlossen werden.At Such a pole lug may additionally comprise a cell voltage measuring unit for a cell voltage measurement and a resulting Cell voltage compensation can be connected.

Hinsichtlich des Zellenverbundes für eine Batterie umfasst diese eine Mehrzahl von elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen, die über Druckbleche und Spannbänder miteinander verpressbar sind.Regarding of the cell assembly for a battery includes this one Plurality of individual cells electrically connected in parallel and / or in series with one another, the pressure plates and straps together are compressible.

Dabei sind die Druckbleche planparallel zu den Einzelzellen angeordnet. Die Spannbänder umgeben randseitig jeweils eine Längsseite des Zellenverbundes.there the pressure plates are arranged plane-parallel to the individual cells. The straps surround each edge of a longitudinal side of the cell network.

Die Batterie eignet sich insbesondere als Fahrzeugbatterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder für ein Brennstoffzellen-Fahrzeug.The Battery is particularly suitable as a vehicle battery, in particular as a high-voltage battery for a vehicle with hybrid drive or for a fuel cell vehicle.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Lebensdauer einer Batterie im Einsatz bei hohen Temperaturen erhöht ist, da durch den schmaleren Gehäuserahmen und die weitgehend vollständige Umschließung des Zellinneren sowie weitgehend vollständige Überdeckung des Gehäuserahmens durch die Gehäuseteile mit abgewinkelten Rand der Gehäuseseiten ein Verlust des Elektrolyten durch Diffusion der Moleküle durch den Gehäuserahmen verhindert wird. Darüber hinaus wird eine verbesserte mechanische Stabilität der Einzelzelle durch den durch die Abwinkelung resultierenden Rand erreicht.The particular advantages of the invention are that the life of a battery in use at high temperatures is increased because of the narrower body frame and the largely complete enclosure of the cell interior as well as largely complete coverage of the Housing frame through the housing parts with angled Edge of the housing sides through a loss of the electrolyte Diffusion of molecules through the body frame is prevented. In addition, an improved mechanical Stability of the single cell by the by the angulation reached the edge.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 perspektivisch eine Explosionsdarstellung einer als Rahmenflachzelle ausgebildeten Einzelzelle, 1 in perspective an exploded view of a frame flat cell designed as a single cell,

2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines schalenförmigen Gehäuseteils mit integrierten Gehäuserahmen, 2 schematically a perspective view of a cup-shaped housing part with integrated housing frame,

3 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Rahmenflachzelle gemäß 1; 3A Ansicht von hinten und 3B Ansicht von vorn, 3 schematically a perspective view of a Rahmenflachzelle according to 1 ; 3A View from behind and 3B Front view,

4 Schnittdarstellungen der in 3 gezeigten Rahmenflachzelle; (4A, 4B Querschnitt, 4C, 4D Längsschnitt), 4 Sectional views of in 3 shown frame flat cell; ( 4A . 4B Cross-section, 4C . 4D Longitudinal section)

5 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Zellenverbundes von Rahmenflachzellen, und 5 schematically a perspective view of a cell assembly of Rahmenflachzellen, and

6 eine Schnittdarstellung des in 6 gezeigten Zellenverbundes (Längsschnitt). 6 a sectional view of the in 6 shown cell network (longitudinal section).

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 perspektivisch eine Explosionsdarstellung einer Einzelzelle 1 als Rahmenflachzelle (im Weiteren Rahmenflachzelle 1 genannt) dargestellt.In 1 is a perspective exploded view of a single cell 1 as Rahmenflachzelle (hereinafter Rahmenflachzelle 1 called).

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Rahmenflachzelle 1 beschrieben.The invention is based on a frame flat cell 1 described.

Die Rahmenflachzelle 1 umfasst üblicherweise elektrochemisch aktive Elektrodenfolien 6, die in Form eines Elektrodenstapels zusammengefasst sind.The frame flat cell 1 usually includes electrochemically active electrode films 6 , which are summarized in the form of an electrode stack.

Der Elektrodenstapel ist in einem vollständig randseitig umgebenden Gehäuserahmen 2 angeordnet. Ober- und unterseitig ist der Elektrodenstapel von zwei Gehäuseteilen 3.1, 3.2 umgeben.The electrode stack is in a completely peripherally surrounding housing frame 2 arranged. On top and bottom is the electrode stack of two housing parts 3.1 . 3.2 surround.

Um zusätzlich den Gehäuserahmen 2 zur Reduzierung von Elektrolytverlusten zu umschließen oder zu überdecken, sind bei mindestens einem der Gehäuseteile 3.1, 3.2 im Ausführungsbeispiel beim Gehäuseteil 3.1 alle Seiten des Gehäuseteils 3.1 in einem Winkel von mindestens 90° abgewinkelt. Dieses Gehäuseteil 3.1 ist somit in Art einer Schale ausgeführt (= schalenförmiges Gehäuseteil). Das andere Gehäuseteil 3.2 ist planar in einer Art Platte ausgeführt (= plattenförmiges Gehäuseteil). Hierdurch ist der Gehäuserahmen 2 auch umlaufend nach außen hin abgedeckt.In addition to the case frame 2 To enclose or cover to reduce electrolyte losses are in at least one of the housing parts 3.1 . 3.2 in the embodiment of the housing part 3.1 all sides of the housing part 3.1 angled at an angle of at least 90 °. This housing part 3.1 is thus executed in the manner of a shell (= cup-shaped housing part). The other housing part 3.2 is planar in a kind of plate executed (= plate-shaped housing part). This is the case frame 2 also circumferentially outwardly covered.

Darüber hinaus ist mindestens eine Polfahne 5 der Rahmenflachzelle 1 als fahnenartige Verlängerung des Spannung führenden ersten Gehäuseteils 3.1 ausgebildet. Auch können beide Gehäuseteile 3.1, 3.2 bei unterschiedlicher Polarität jeweils mit einer Polfahne 5 versehen sein. In diesem Fall weisen dann die abgewinkelten Seiten des Gehäuseteils 3.1 eine Länge auf, die kleiner als die Tiefe des Gehäuserahmens 2 ist, so dass ein vorgegebener Abstand a der Seiten des Gehäuseteils 3.1 zum Gehäuseteil 3.2 eingestellt ist.In addition, at least one Pole flag 5 the frame flat cell 1 as a flag-like extension of the voltage-carrying first housing part 3.1 educated. Also, both housing parts 3.1 . 3.2 with different polarity, each with a pole lug 5 be provided. In this case then have the angled sides of the housing part 3.1 a length smaller than the depth of the body frame 2 is, so that a predetermined distance a of the sides of the housing part 3.1 to the housing part 3.2 is set.

Die Gehäuseteile 3.1, 3.2 sind Spannung geführt und bilden jeweils einen Pol unterschiedlicher Polarität. Bevorzugt sind die Gehäuseteile 3.1, 3.2 aus Metall. Der Gehäuserahmen 2 ist zur elektrischen Trennung bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material, z. B. Kunststoff.The housing parts 3.1 . 3.2 are voltage guided and each form a pole of different polarity. The housing parts are preferred 3.1 . 3.2 made of metal. The case frame 2 is for electrical separation preferably made of an electrically insulating material, for. B. plastic.

2 zeigt perspektivisch das schalenförmig ausgebildete Gehäuseteil 3.1 einer Rahmenflachzelle 1 mit einem integrierten Gehäuserahmen 2. 2 shows in perspective the cup-shaped housing part 3.1 a frame flat cell 1 with an integrated housing frame 2 ,

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es weiterhin möglich, den Gehäuserahmen 2 in das Gehäuseteil 3.1 durch ein Gussverfahren, z. B. Spritzguss, direkt einzubringen.In a possible embodiment of the invention, it is further possible, the housing frame 2 in the housing part 3.1 by a casting process, e.g. As injection molding, directly contribute.

In 3 ist die erfindungsgemäße Rahmenflachzelle 1 gemäß 1 perspektivisch in zusammengesetzter Form dargestellt.In 3 is the Rahmenflachzelle invention 1 according to 1 shown in perspective in composite form.

Dabei zeigt 3A die Rahmenflachzelle 1 rückseitig. Das Gehäuseteil 3.1 ist schalenförmig ausgeführt, so dass die abgewinkelten Seiten erfindungsgemäß einen Winkel von mindestens 90° aufweisen. Die Polfahne 5 der Rahmenflachzelle 1 ist als fahnenartige Verlängerung am oberen Rand der abgewinkelten Seite des Gehäuseteils 3.1 ausgebildet. Das schalenförmige Gehäuseteil 3.1 und das plattenförmige Gehäuseteil 3.2 umschließen dabei den Gehäuserahmen 2 bis auf einen vorgegebenen Abstand a weitgehend vollständig.It shows 3A the frame flat cell 1 back. The housing part 3.1 is designed shell-shaped, so that the angled sides according to the invention have an angle of at least 90 °. The pole flag 5 the frame flat cell 1 is as a flag-like extension at the top of the angled side of the housing part 3.1 educated. The shell-shaped housing part 3.1 and the plate-shaped housing part 3.2 enclose the case frame 2 up to a predetermined distance a largely complete.

In 3B wird die erfindungsgemäße Rahmenflachzelle 1 in Vorderansicht dargestellt.In 3B becomes the Rahmenflachzelle invention 1 shown in front view.

4 zeigt Schnittdarstellungen einer gemäß 1 gezeigten Rahmenflachzelle 1. 4 shows sectional views of a according to 1 shown frame flat cell 1 ,

Dabei wird in den 4A und 4B jeweils als Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Rahmenflachzelle 1 ein Querschnitt dargestellt.It is in the 4A and 4B each as a sectional view of the frame flat cell according to the invention 1 a cross section shown.

Im Ausführungsbeispiel 4A und 4B umschließt das schalenförmige Gehäuseteil 3.1 oberseitig und umlaufend den Gehäuserahmen 2 und das plattenförmige Gehäuseteil 3.2 unterseitig den Gehäuserahmen 2. Dabei sind die abgewinkelten Seiten des schalenförmigen Gehäuseteils 3.1 derart lang ausgebildet, dass diese bis auf einen vorgegebenen Abstand a zum plattenförmigen Gehäuseteil 3.2 angeordnet sind. Hierdurch sind diese elektrisch voneinander isoliert. Darüber hinaus ist somit das Zellinnere und der Gehäuserahmen 2 weitgehend vollständig von den Gehäuseteilen 3.1, 3.2 bis auf den umlaufenden Abstand a in Art eines Spaltes umschlossen. Hierdurch sind Elektrolytverluste gegenüber herkömmlichen Einzelzellen deutlich reduziert.In the embodiment 4A and 4B encloses the cup-shaped housing part 3.1 on top and around the case frame 2 and the plate-shaped housing part 3.2 underneath the case frame 2 , Here are the angled sides of the cup-shaped housing part 3.1 formed so long that this up to a predetermined distance a to the plate-shaped housing part 3.2 are arranged. As a result, they are electrically isolated from each other. In addition, thus, the cell interior and the housing frame 2 largely completely from the housing parts 3.1 . 3.2 enclosed up to the circumferential distance a in the manner of a gap. As a result, electrolyte losses compared to conventional single cells are significantly reduced.

Im Gehäuserahmen 2 sind die Elektrodenfolien 6 in Form eines Elektrodenstapels angeordnet, die einzeln in nicht näher dargestellter Weise durch einen Separator 7 voneinander getrennt werden.In the case frame 2 are the electrode foils 6 arranged in the form of an electrode stack, which individually in a manner not shown by a separator 7 be separated from each other.

In 4A weisen die abgewinkelten Seiten des schalenförmigen Gehäuseteils 3.1 einen Winkel von weitestgehend genau 90° auf und umschließen den Gehäuserahmen 2 umlaufend.In 4A have the angled sides of the cup-shaped housing part 3.1 an angle of almost exactly 90 ° and enclose the housing frame 2 circulating.

In 4B weist die linke abgewinkelte Seite des schalenförmigen Gehäuseteils 3.1 einen Winkel von mehr als 90° und die rechte Seite einen Winkel von weitestgehend genau 90° auf. An der mit einem weitestgehend genauen Winkel von 90° abgewinkelten Seite des schalenförmigen Gehäuseteils 3.1 kann ein geeignetes Wärmeleitelement angeordnet sein.In 4B has the left angled side of the cup-shaped housing part 3.1 an angle of more than 90 ° and the right side an angle of almost exactly 90 °. At the side of the bowl-shaped housing part which is angled at a largely exact angle of 90 ° 3.1 may be arranged a suitable heat conducting element.

In 4C und 4D ist als Schnittdarstellung einer Rahmenflachzelle 1 parallel jeweils ein Längsschnitt dargestellt.In 4C and 4D is a sectional view of a frame flat cell 1 parallel in each case a longitudinal section shown.

An jeder Elektrodenfolie 6 sind über die Elektrodenfolien 6 nach oben und nach unten hinausgehende Randbereiche abgewinkelt und jeweils als Stromableiterfahne 4 ausgebildet. Die jeweilige Stromableiterfahne 4 ist elektrisch leitend.At every electrode foil 6 are over the electrode foils 6 angled upwards and downwards edge areas and each as a Stromableiterfahne 4 educated. The respective current collector lug 4 is electrically conductive.

Dazu sind die Elektrodenfolien 6 einer Polarität über deren Stromableiterfahnen 4 elektrisch leitend zu einem Pol, z. B. durch Schweißung, zusammengeführt. Dabei bilden die oberen Stromableiterfahnen 4 einen Pol und die unteren Stromableiterfahnen 4 den anderen Pol der Rahmenflachzelle 1.These are the electrode films 6 a polarity across their Stromableiterfahnen 4 electrically conductive to a pole, z. B. by welding, merged. The upper current collector flags form 4 a pole and the lower current collector flags 4 the other pole of the frame flat cell 1 ,

Darüber hinaus ist der jeweilige Pol mit dem Gehäuseteil 3.1, 3.2 elektrisch leitend verbunden. Dabei wird eine Polarität der Rahmenflachzelle 1 über die betreffenden Stromableiterfahnen 4 am Rand einer abgewinkelten Seite des Gehäuseteils 3.1 in Form einer fahnenartigen Verlängerung einer Polfahne 5 nach außen geführt. Die andere Polarität der Rahmenflachzelle 1 wird durch Verbindung der Stromableiterfahnen 4 der anderen Polarität mit dem plattenförmigen Gehäuseteil 3.2 auf dieses Gehäuseteil 3.2 gelegt. Die Polfahne 5 dient insbesondere zu Zellspannungsmessungen und zum Zellspannungsausgleich.In addition, the respective pole with the housing part 3.1 . 3.2 electrically connected. In this case, a polarity of the frame flat cell 1 over the relevant current discharge lugs 4 at the edge of an angled side of the housing part 3.1 in the form of a flag-like extension of a pole flag 5 led to the outside. The other polarity of the frame flat cell 1 is by connecting the current collector flags 4 the other polarity with the plate-shaped housing part 3.2 on this housing part 3.2 placed. The pole flag 5 is used in particular for cell voltage measurements and cell voltage compensation.

In 4C weisen die abgewinkelten Seiten des schalenförmigen Gehäuseteils 3.1 einen Winkel von weitestgehend genau 90° auf. An mindestens einer der mit einem weitestgehend genauen Winkel von 90° abgewinkelten Seiten des schalenförmigen Gehäuseteils 3.1 ist vorzugsweise eine in 5 dargestellte Wärmeleitplatte 11 oder ein anderes geeignetes Wärmeleitelement angeordnet, wodurch ein hinreichend guter Wärmeübergang ermöglicht wird.In 4C have the angled sides of the cup-shaped housing part 3.1 an angle of almost exactly 90 °. At least one of the sides of the shell-shaped housing part which are angled at a largely exact angle of 90 ° 3.1 is preferably an in 5 illustrated Wärmeleitplatte 11 or another suitable heat conducting element, whereby a sufficiently good heat transfer is made possible.

Der Gehäuserahmen 2 weist zwei elektrisch voneinander isolierte und sich gegenüberliegend und voneinander beabstandete Materialrücknahmen auf. In diesen Materialrücknahmen sind die Stromableiterfahnen 4 jeweils einer Polarität voneinander elektrisch isoliert angeordnet.The case frame 2 has two electrically isolated from each other and opposite and spaced apart material withdrawals. In these material withdrawals are the Stromableiterfahnen 4 each one polarity arranged electrically insulated from each other.

In 4C weisen die Seiten des schalenförmigen Gehäuseteils 3.1 einen Winkel von weitestgehend 90° auf.In 4C have the sides of the cup-shaped housing part 3.1 an angle of substantially 90 °.

In 4D weist die linke Seite des schalenförmigen Gehäuseteils 3.1 einen Winkel von mehr als 90° und die rechte Seite einen Winkel von weitestgehend genau 90° auf.In 4D indicates the left side of the cup-shaped housing part 3.1 an angle of more than 90 ° and the right side an angle of almost exactly 90 °.

In 5 ist perspektivisch ein Zellenverbund Z miteinander verschalteter, als Rahmenflachzellen ausgeführter Einzelzellen 1 dargestellt.In 5 is in perspective a cell network Z interconnected with each other, designed as a frame flat cells single cells 1 shown.

Dabei sind die Rahmenflachzellen 1 planparallel nebeneinander angeordnet, wobei die Gehäuseteile 3.1, 3.2 der Rahmenflachzellen 1 mit gleicher Polarität aneinander grenzen.Here are the frame flat cells 1 plane-parallel arranged side by side, wherein the housing parts 3.1 . 3.2 the frame flat cells 1 border each other with the same polarity.

Die Rahmenflachzellen 1 sind dabei derart ausgerichtet, dass deren Polfahnen 5 an einer Längsseite des Zellenverbundes Z ausgerichtet sind.The frame flat cells 1 are aligned in such a way that their pole lugs 5 are aligned on a longitudinal side of the cell assembly Z.

An den Rahmenflachzellen 1 ist zur Temperierung des Zellenverbundes Z unter- oder bodenseitig die Wärmeleitplatte 11 angeordnet, welche von einem Wärmeleitmedium, beispielsweise einem Kühlmittel, durchströmt wird. Zum Zu- und Abführen des Wärmeleitmediums sind die Anschlussstellen 10 vorgesehen.At the frame flat cells 1 is for temperature control of the cell assembly Z bottom or bottom side, the heat conduction 11 arranged, which is flowed through by a heat transfer medium, for example a coolant. For supplying and removing the heat transfer medium are the connection points 10 intended.

In einer nicht näher dargestellten Art und Weise befindet sich zwischen der Wärmeleitplatte 11 und den Rahmenflachzellen 1 ein Isolationsmedium 12, z. B. eine Wärmeleitfolie.In a manner not shown is located between the heat conduction 11 and the frame flat cells 1 an isolation medium 12 , z. B. a heat conducting foil.

Über Druckbleche 9 und Spannbänder 8 werden die elektrisch in Reihe geschalteten Rahmenflachzellen zusammengepresst.About pressure plates 9 and straps 8th The electrically connected in series Rahmenflachzellen be pressed together.

Die Druckbleche 9 sind dabei planparallel zu den Rahmenflachzellen 1 an Vorder- und Rückseite des Zellenverbundes Z angeordnet. Die Spannbänder 8 umgeben randseitig jeweils eine Längsseite des Zellenverbundes Z.The pressure plates 9 are plane-parallel to the frame flat cells 1 arranged at the front and back of the cell assembly Z. The tension bands 8th surround each edge of a longitudinal side of the cell assembly Z.

6 zeigt eine Schnittdarstellung des in 5 gezeigten Zellenverbundes Z. Nur die äußere Rahmenflachzelle 1 auf der rechten Seite des Zellenverbundes Z ist mit Elektrodenfolien 6 dargestellt, die einzeln in nicht näher dargestellter Weise durch einen Separator 7 voneinander getrennt werden. 6 shows a sectional view of the in 5 shown Z cell cell only the outer frame flat cell 1 on the right side of the cell composite Z is with electrode foils 6 represented, which individually in a manner not shown by a separator 7 be separated from each other.

11
RahmenflachzelleFlat-cell frame
22
Gehäuserahmenhousing frame
33
Gehäuseteilehousing parts
3.13.1
Gehäuseteil schalenförmighousing part cupped
3.23.2
Gehäuseteil plattenförmighousing part plate-shaped
44
Stromableiterfahnedischarge lug
55
PolfahnePolfahne
66
Elektrodenfolienelectrode foils
77
Separatorseparator
88th
Spannbänderstraps
99
Druckblechpressure plate
1010
Anschlussstellejunction
1111
Wärmeleitplatteheat conduction
1212
Isolationsmediuminsulation medium
aa
Abstanddistance
ZZ
Zellenverbundcell assembly

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 2742869 A1 [0003] DE 2742869 A1 [0003]
  • - EP 0952622 P1 [0003] EP 0952622 P1 [0003]

Claims (17)

Einzelzelle (1) für eine Batterie, umfassend ein erstes Gehäuseteil (3.1) und ein zweites Gehäuseteil (3.2), die durch einen isolierenden Gehäuserahmen (2) voneinander getrennt sind, in welchem Elektrodenfolien (6) gestapelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Gehäuseteile (3.1) derart schalenförmig ausgeführt ist, dass alle Seiten des betreffenden Gehäuseteils (3.1) nach innen abgewinkelt sind.Single cell ( 1 ) for a battery comprising a first housing part ( 3.1 ) and a second housing part ( 3.2 ), which are protected by an insulating housing frame ( 2 ) are separated from each other, in which electrode films ( 6 ) are stacked, characterized in that at least one of the housing parts ( 3.1 ) is designed shell-shaped that all sides of the relevant housing part ( 3.1 ) are angled inwards. Einzelzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus der Abwinkelung resultierender Rand auf allen Seiten des betreffenden Gehäuseteils (3.1) so dimensioniert ist, dass nach Zusammensetzen der Einzelzelle (1) dieses Gehäuseteil (3.1) den Gehäuserahmen (2) bis auf einen vorgegebenen Abstand (a) zum anderen Gehäuseteil (3.2) überdeckt.Single cell according to claim 1, characterized in that a resulting edge of the bend on all sides of the respective housing part ( 3.1 ) is dimensioned so that after assembling the single cell ( 1 ) this housing part ( 3.1 ) the case frame ( 2 ) up to a predetermined distance (a) to the other housing part ( 3.2 ) covered. Einzelzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle abgewinkelten Seiten des betreffenden Gehäuseteils (3.1) einen Winkel von mindestens 90° aufweisen.Single cell according to claim 1 or 2, characterized in that all angled sides of the relevant housing part ( 3.1 ) have an angle of at least 90 °. Einzelzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine abgewinkelte Seite des Gehäuseteils (3.1) einen Winkel von weitgehend genau 90° aufweist und diese abgewinkelte Seite parallel zur Wärmeleitplatte (11) angeordnet ist.Single cell according to claim 1, characterized in that at least one angled side of the housing part ( 3.1 ) has an angle of substantially exactly 90 ° and this angled side parallel to the heat conduction ( 11 ) is arranged. Einzelzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (3.1, 3.2) metallisch sind.Single cell according to claim 1, characterized in that the housing parts ( 3.1 . 3.2 ) are metallic. Einzelzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Gehäuseteil (3.1, 3.2) durch ein Isolationsmedium (12) von der metallischen Wärmeleitplatte (11) getrennt ist.Single cell according to claim 5, characterized in that the metallic housing part ( 3.1 . 3.2 ) through an isolation medium ( 12 ) of the metallic heat conducting plate ( 11 ) is disconnected. Einzelzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenfolien (6) Kupfer- und/oder Aluminiumfolien sind.Single cell according to claim 1, characterized in that the electrode films ( 6 ) Are copper and / or aluminum foils. Einzelzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Elektrodenfolien (6) durch einen Separator (7), vorzugsweise eine Separatorfolie, voneinander getrennt sind.Single cell according to claim 1, characterized in that the individual electrode films ( 6 ) through a separator ( 7 ), preferably a separator film, are separated from each other. Einzelzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach außerhalb der Elektrodenfolien (6) geführter Randbereich einer jeweiligen Elektrodenfolien (6) eine Stromableiterfahne (4) bildet.Single cell according to claim 1, characterized in that an outward of the electrode films ( 6 ) guided edge region of a respective electrode films ( 6 ) a current collector flag ( 4 ). Einzelzelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableiterfahnen (4) einer Polarität elektrisch leitend miteinander zu einem Pol verbunden sind.Single cell according to claim 9, characterized in that the current discharge lugs ( 4 ) of a polarity are electrically connected to each other to a pole. Einzelzelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableiterfahnen (4) eines Pols elektrisch leitend mit dem zugehörigen Gehäuseteil (3.1, 3.2) verbunden sind.Single cell according to claim 9, characterized in that the current discharge lugs ( 4 ) of a pole electrically conductive with the associated housing part ( 3.1 . 3.2 ) are connected. Einzelzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der oder beide Gehäuseteile (3.1) eine Polfahne (5) in Form einer fahnenartigen Verlängerung aufweisen.Single cell according to claim 1, characterized in that at least one or both housing parts ( 3.1 ) a pole flag ( 5 ) in the form of a flag-like extension. Zellenverbund (Z) aus einer Mehrzahl von elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 für eine Batterie, beispielsweise für eine Lithium-Ionen-Batterie.Cell group (Z) of a plurality of electrically parallel and / or series interconnected single cells ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 to 12 for a battery, for example for a lithium-ion battery. Zellenverbund (Z) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (1) durch vorder- und rückseitig angeordnete Druckbleche (9) miteinander verpresst sind.Cell composite (Z) according to claim 13, characterized in that the individual cells ( 1 ) by front and rear pressure plates ( 9 ) are pressed together. Zellenverbund (Z) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an den Längsseiten des Zellenverbundes (Z) Spannbänder angeordnet sind.Cell composite (Z) according to claim 14, characterized in that that on the longitudinal sides of the cell composite (Z) tension bands are arranged. Batterie mit einem Zellenverbund (Z) nach einem der Ansprüche 13 bis 15 mit Einzelzellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.Battery with a cell assembly (Z) according to one of claims 13 to 15 with single cells ( 1 ) according to one of claims 1 to 12. Batterie nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist.Battery according to Claim 16, characterized that the battery is a vehicle battery, in particular a battery for a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle is.
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