DE102009037850A1 - Elektrochemische Zelle - Google Patents

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Abstract

Elektrochemische Zelle 1, umfassend zumindest einen Elektrodenstapel 4, zumindest einen Stromableiter 3, welcher mit zumindest einem Elektrodenstapel 4 verbunden ist, eine Umhüllung 2, 10, welche den Elektrodenstapel 4 zumindest teilweise umschließt, wobei sich zumindest ein Stromableiter 3 aus einer Öffnung 9 teilweise aus der Umhüllung 2, 10 erstreckt, wobei die Umhüllung 2, 10 eine erste Schicht 5 umfasst, die aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist, wobei zumindest ein Isolationskörper 6, 8 zwischen der ersten Schicht 5 und dem Stromableiter 3 im Bereich der Öffnung 9 angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Elektrochemische Zelle, insbesondere Flachbatteriezelle. Derartige Zellen finden beispielsweise Anwendung in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen.
  • Es sind grundsätzlich Speicherelemente für elektrische Energie in Form von elektrochemischen Elementen bekannt. Die elektrische Energie wird dabei in elektrochemischen Elementen gespeichert, die beispielsweise mittels einer folienartigen Verpackung umschlossen sind. Stromableiter bilden die elektrischen Anschlüsse zu diesen elektrischen Zelle und erstrecken sich dabei teilweise aus der Umhüllung. insbesondere aufgrund verbesserter Wärmeleiteigenschaften ist die Umhüllung bei derartigen Elektrochemischen Zellen mittels einem Material ausgeführt, welches gute Wärmeleiteigenschaften aufweist.
  • Die DE 600 29 123 T2 zeigt eine Elektrochemische Zelle. Dabei ist innerhalb einer Metallbüchse eine elektrische Zelle in Form einer Rollenpackung aufgenommen. Es sind ein positiver und ein negativer Stromabnehmer vorgesehen, die mit Elektroden der Rollenpackung verbunden sind. Es ist ein ringförmiges Kunststoffelement vorgesehen, welches den positiven Pol von der Metallbüchse elektrisch isoliert.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Elektrochemische Zelle herzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Elektrochemische Zelle, umfassend zumindest einen Elektrodenstapel, zumindest einen Stromableiter, welcher mit zumindest einem Elektrodenstapel verbunden ist, eine Umhüllung, welche den Elektrodenstapel zumindest teilweise umschließt, wobei sich zumindest ein Stromableiter aus einer Öffnung teilweise durch die Umhüllung erstreckt, wobei die Umhüllung eine erste Schicht umfasst, die aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist, wobei zumindest Bereich der Öffnung zwischen der ersten Schicht und dem Stromableiter ein Isolationskörper angeordnet ist. Die Elektrochemische Zelle kann insbesondere als Flachbatteriezelle ausgebildet sein.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter einem Elektrodenstapel eine Einrichtung zu verstehen, welche auch der Speicherung chemischer Energie und zur Abgabe elektrischer Energie dient. Dazu weist der Elektrodenstapel mehrere plattenförmige Elemente auf, wenigstens zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode, und einen Separator, welcher einen Elektrolyt wenigstens teilweise aufnimmt. Vorzugsweise sind wenigstens eine Anode, ein Separator und eine Kathode übereinander gelegt bzw. gestapelt, wobei der Separator wenigstens teilweise zwischen Anode und Kathode angeordnet ist. Diese Abfolge von Anode, Separator und Kathode kann sich innerhalb des Elektrodenstapels beliebig oft wiederholen. Vorzugsweise sind die plattenförmigen Elemente zu einem Elektrodenwickel aufgewickelt. Nachfolgend wird der Begriff „Elektrodenstapel” auch für Elektrodenwickel verwendet. Vor der Abgabe elektrischer Energie wird gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie gewandelt. Während des Ladens wird die dem Elektrodenstapel zugeführte elektrische Energie in chemische Energie gewandelt und abgespeichert. Vorzugsweise weist der Elektrodenstapel mehrere Elektrodenpaare und Separatoren auf. Besonders bevorzugt sind einige Elektroden untereinander insbesondere elektrisch miteinander verbunden.
  • Vorliegend ist unter einem Stromableiter eine Einrichtung zu verstehen, welche auch den Fluss von Elektronen aus einer Elektrode in Richtung eines elektrischen Verbrauchers ermöglicht. Der Stromableiter kann auch in entgegengesetzter Stromrichtung wirken. Ein Stromableiter kann elektrisch mit einer Elektrode bzw. einer aktiven Elektrodenmasse des Elektrodenstapels und weiter mit einem Anschlusskabel verbunden sein. Die Gestalt des Stromableiters ist vorzugsweise an die Gestalt des Elektrodenstapels angepasst. Vorzugsweise ist ein Stromableiter plattenförmig oder folienartig ausgebildet. Bevorzugt weist jede Elektrode des Elektrodenstapels einen eigenen Stromableiter auf bzw. Elektroden gleicher Polarität sind mit einem gemeinsamen Stromableiter verbunden.
  • Unter Umhüllung ist im Rahmen der Erfindung eine zumindest teilweise Begrenzung zu verstehen, welche den Elektrodenstapel nach außen hin abgrenzt. Die Umhüllung ist vorzugsweise gas- und flüssigkeitsdicht, so dass ein Materialaustausch mit der Umgebung nicht stattfinden kann. Der Elektrodenstapel ist innerhalb der Umhüllung angeordnet. Wenigstens ein Stromableiter, insbesondere zwei Stromableiter erstrecken sich aus der Umhüllung hinaus und dienen zum Anschließen des Elektrodenstapels. Die nach außen sich erstreckenden Stromableiter stellen dabei vorzugsweise den Pluspolanschluss und den Minuspolanschluss der Elektrochemischen Zelle dar. Jedoch können sich auch mehrere Stromableiter aus der Umhüllung erstrecken, insbesondere zwei oder vier Stromableiter.
  • Unter Isolationskörper ist im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, welche eine elektrischleitende Verbindung zwischen zwei Komponenten verhindern kann oder zumindest derart behindern kann, dass lediglich zu vernachlässigende elektrische Ströme zwischen diesen Komponenten fließen. Dabei ist der Isolationskörper insbesondere dazu vorgesehen, mit beiden Komponenten zumindest in mittelbarem, insbesondere in unmittelbarem Kontakt zu sein. Dazu besteht der Isolationskörper vorzugsweise aus einem Stoff mit geringer elektrischer Leitfähigkeit. Der Isolationskörper weist vorzugsweise gewisse mechanische Stabilität auf, insbesondere eine Stabilität gegenüber Druckbelastungen, um mechanische Kräfte oder Momente von der einen Komponente auf die andere Komponente übertragen zu können.
  • Durch die Anordnung des Isolationskörpers zwischen dem Stromableiter und der ersten Schicht aus elektrisch leitendem Material wird erreicht, dass die Gefahr von Spannungsdurchschlägen bzw. von ungewollten Kriechströmen vom Stromableiter auf die Umhüllung verringert wird. Diese Gefahr tritt insbesondere bei Flachbatteriezellen auf, und insbesondere dann, wenn die Öffnung, an der der Stromableiter sich durch die Umhüllung erstreckt zugleich einen Teil einer Nahtstelle zwischen Teilen der Umhüllung darstellt. Die Nahtstellen werden dabei vorzugsweise mittels durckbeaufschlagenden Vorgängen verschlossen, die den Abstand zwischen Stromableiter und stromleitendem Teil der Umhüllung weiter verringern können.
  • Die Gefahr von elektrischen Spannungsdurchschlägen bzw. von ungewollten Kriechströmen vom Stromableiter auf die Umhüllung kann ferner weiter verringert werden durch zumindest eine der nachfolgenden Möglichkeiten, die einzeln oder auch in Kombination miteinander angewendet werden können.
  • Der Isolationskörper ist vorzugsweise ein flächiger Körper. Das heißt, der Isolationskörper weist im Gegensatz zu seiner Breite und seiner Länge eine sehr geringe Dicke auf. Der Isolationskörper weist vorzugsweise einen ersten Abschnitt, der in Anlage mit dem Stromableiter ist, und einen zweiten Abschnitt auf, welcher beabstandet zum Stromableiter angeordnet ist. Da die erste Schicht an einer dem Stromableiter abgewandten Seite des Isolationskörpers angeordnet ist, wird die erste Schicht im Bereich des zweiten Abschnitts des Isolationskörpers vom Stromableiter weg beaufschlagt. Insofern ergibt sich ein größerer Abstand zwischen der ersten Schicht und dem Stromableiter, was für eine verbesserte Isolierung günstig ist. Dabei ist der erste Abschnitt vorzugsweise winklig zum zweiten Abschnitt angeordnet. Insbesondere beträgt ein Winkel zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt mehr als 90° insbesondere in etwa 180°. Bei einem Winkel von in etwa 180° oder geringfügig weniger kann sich eine falzartige Umbiegung des Isolationskörpers ergeben.
  • Vorzugsweise ist die erste Schicht zumindest teilweise zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Isolationskörpers angeordnet. Insbesondere wenn ein Winkel zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Isolationskörpers mehr als 90° beträgt wird hierdurch ein Aufnahmeraum zwischen den beiden Abschnitten des Isolationskörpers gebildet, in dem die erste Schicht zumindest teilweise aufgenommen werden kann und dabei gut gegenüber dem Stromableiter isoliert ist. Insbesondere bei einem Winkel von 180° zwischen den beiden Abschnitten des Isolierkörpers, wodurch sich eine falzartige Anordnung der Abschnitte ergeben kann, kann die erste Schicht ebenfalls in der insbesondere falzartigen Umbiegung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Isolierkörpers gehalten sein, was eine gute Isolierwirkung begünstigt.
  • Vorzugsweise weist die erste Schicht einen ersten Abschnitt auf welche in Anlage zum Isolationskörper, insbesondere zum ersten Abschnitt des Isolationskörpers ist. Ferner weist dabei die erste Schicht einen zweiten Abschnitt auf, der winklig zum ersten Abschnitt der ersten Schicht angeordnet ist. Der zweite Abschnitt ist dabei insbesondere winklig in Richtung vom Stromableiter weg angeordnet. Durch die Anordnung des zweiten Abschnitts, welcher nicht zwangsläufig, aber vorzugsweise mit dem Isolationskörper in Anlage ist, wird ein Abstand der zweiten Schicht zum Stromableiter vergrößert, wodurch eine verbesserte Isolation begünstigt wird.
  • Vorzugsweise ist der erste Abschnitt der ersten Schicht mit dem ersten Abschnitt des Isolationskörpers in Anlage und der zweite Abschnitt der ersten Schicht mit dem zweiten Abschnitt des Isolationskörpers in Anlage. Dabei kann insbesondere die Ausrichtung der ersten und zweiten Abschnitte des Isolationskörpers auf die oben angegebene Art und Weise hergestellt sein. Insbesondere wenn ein Winkel zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Isolationskörpers gleich oder größer als 90° ist, insbesondere etwa 180° ist, und die erste Schicht auf jeweils der dem Stromableiter abgewandten Seite des Isolationskörpers angeordnet ist, wird die erste Schicht mit Abstand zum Stromableiter gehalten, was eine verbesserte Isolation begünstigt.
  • In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Isolationskörper im Bereich einer Öffnung die erste Schicht überragt. Dabei ist insbesondere zu verstehen, dass ein erster Abschnitt des Isolationskörpers in Anlage zur ersten Schicht ist, während ein zweiter Abschnitt des Isolationskörpers, welcher dem Elektrodenstapel abgewandt angeordnet ist, nicht mit der ersten Schicht in Anlage ist. Unter Überragen ist dabei insbesondere zu verstehen, dass sich der Isolationskörper in Ausrichtung entlang des Stromableiters in einer Richtung vom Batterieinneren zum Batterieäußeren weiter in Richtung Batterieäußeres erstreckt als die erste Schicht. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Bereich einer Öffnung der Isolationskörper grundsätzlich länger gestaltet ist als in einem anderen Bereich der Umhüllung. Alternativ oder in Kombination hierzu kann vorgesehen sein, dass im Bereich einer Öffnung die erste Schicht verkürzt gestaltet ist als in anderen Bereichen der Umhüllung. Die Bezeichnung länger oder kürzer bezieht sich im vorliegenden Fall auf die Ausdehnung der Umhüllung oder des Isolationskörpers in Richtung vom Batterieinneren zum Batterieäußeren, also in Durchbruchrichtung der Öffnung.
  • Bei allen vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen, deren spezifische oder weiterbildende Ausgestaltungen grundsätzlich einzeln oder in Kombination mit den spezifischen oder weiterbildenden Ausgestaltungen einer anderen genannten bevorzugten Ausführungsform angewendet werden kann, wird grundsätzlich ein Strompfad, der sich zwischen der ersten Schicht und dem Stromableiter bilden kann, verlängert. Dies führt zur Reduzierung des Auftretens von Spannungsdurchschlägen sowie von ungewollten Kriechströmen, da insbesondere der elektrische Widerstand des Strompfades vergrößert wird.
  • Vorzugsweise ist der Isolationskörper Bestandteil der Umhüllung. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Umhüllung mehrschichtig ausgebildet ist und eine zweite Schicht aus insbesondere isolierendem Material umfasst, die innerhalb der ersten Schicht angeordnet ist. Die zweite Schicht aus isolierendem Material kann dabei den Isolationskörper darstellen. Die zweite Schicht aus isolierendem Material kann vorzugsweise eine Kunststoffschicht sein. Unter innerhalb der ersten Schicht ist dabei insbesondere zu verstehen, dass die zweite Schicht zwischen der elektrischen Zelle und der ersten Schicht und/oder zwischen dem Stromableiter und der ersten Schicht angeordnet ist. Unter innerhalb der ersten Schicht ist dabei insbesondere zu verstehen, dass ausgehend von der ersten Schicht, die zweite Schicht einem Innenraum der Elektrochemischen Zelle zugewandt ist.
  • Die Umhüllung kann zumindest teilweise aus einer Folie, insbesondere einer Verpackungsfolie gebildet sein. Die erste Schicht der Verpackungsfolie kann dabei aus Aluminium hergestellt sein und insbesondere eine Aluminiumfolie sein.
  • Alternativ oder in Kombination hierzu kann die Umhüllung in einer dritten Ausführungsform zumindest teilweise aus einer Wärmeleitplatte gebildet sein. Die Wärmeleitplatte ist vorzugsweise zumindest teilweise aus elektrisch leitendem Material gebildet, was zu einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit führen kann. Die Wärmeleitplatte kann ebenso umgebogen, abgebogen oder verkürzt gegenüber dem Isolationskörper ausgebildet sein, entsprechend den vorgenannten Ausführungsformen. Die Umhüllung, die teilweise aus einer Wärmeleitplatte gebildet ist, kann ebenso wie die vorgenannten Ausführungsformen mehrschichtig ausgebildet sein.
  • Alternativ oder in Kombination hierzu kann zwischen der Umhüllung und dem Stromableiter ein separates Siegelmittel angeordnet sein. Das Siegelmittel verschließt vorzugsweise einen Ringraum, der zwischen der Umhüllung und einem Stromableiter im Bereich der Öffnung vorhanden ist. Das Siegelmittel kann den Isolationskörper darstellen. Insofern kann zusätzlich oder alternativ zur vorgenannten isolierenden zweiten Schicht der Umhüllung das Siegelmittel für eine verbesserte Isolierung beitragen. Für die Siegelmittel gelten ebenfalls die vorgenannten Möglichkeiten, die zur Gestaltung des Isolationskörpers bereits erläutert wurden.
  • Der Isolationskörper und/oder die erste Schicht können im Siegelbereich vorzugsweise in ihrer Lage fixiert sein. Dies stellt insbesondere bei aus flexiblem Material hergestellten Isolationskörpern bzw. ersten Schichten sicher, dass der durch die entsprechenden vorgenannten Maßnahmen erreichte verlängerte Strompfad auch während einer ausgiebigen Benutzung erhalten bleibt. Insbesondere wenn die erste Schicht abgebogen und/oder umgebogen ist, wird dieser Zustand durch die Fixierung dauerhaft erhalten. Dabei kann vorzugsweise die erste Schicht mittels einer stoffschlüssigen Sicherung in ihrer abgebogenen und/oder umgebogenen Stellung fixiert werden. Unter stoffschlüssiger Sicherung sind dabei vorzugsweise Klebe- oder Schweißverbindungen zu verstehen.
  • Alternativ oder in Kombination zu der vorgenannten Fixierungsmethode kann ein Sicherungselement vorgesehen sein, dass den Isolationskörper und/oder die erste Schicht in ihrer abgebogenen Position hält. Ein Sicherungselement kann dabei vorzugsweise durch eine Klemme oder einen Bügel dargestellt sein.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert. Hierin zeigt:
  • 1 eine erfindungsgemäße Elektrochemische Zelle in einer Grundausführung,
    • a) in perspektivischer Ansicht,
    • b) in perspektivischer Ansicht mit vergrößertem Siegelbereich,
    • c) ein Querschnitt im Bereich des Stromableiters,
    • d) ein vergrößerter Querschnitt im Siegelbereich;
  • 2 eine erfindungsgemäße Elektrochemische Zelle in einer ersten Ausführungsform,
    • c) in perspektivischer Ansicht,
    • c) in perspektivischer Ansicht mit vergrößertem Siegelbereich,
    • c) ein Querschnitt im Bereich des Stromableiters,
    • d) ein vergrößerter Querschnitt im Siegelbereich;
  • 3 eine erfindungsgemäße Elektrochemische Zelle in einer zweiten Ausführungsform,
    • a) in perspektivischer Ansicht,
    • b) in perspektivischer Ansicht mit vergrößertem Siegelbereich,
    • c) ein Querschnitt im Bereich des Stromableiters,
    • d) ein vergrößerter Querschnitt im Siegelbereich;
  • 4 eine erfindungsgemäße Elektrochemische Zelle in einer Weiterbildung der zweiten Ausführungsform,
    • a) in perspektivischer Ansicht,
    • b) in perspektivischer Ansicht mit vergrößertem Siegelbereich,
    • c) ein Querschnitt im Bereich des Stromableiters,
    • d) ein vergrößerter Querschnitt im Siegelbereich;
  • 5 eine erfindungsgemäße Elektrochemische Zelle in einer dritten Ausführungsform,
    • a) in perspektivischer Ansicht,
    • b) in perspektivischer Ansicht mit vergrößertem Siegelbereich,
    • c) ein Querschnitt im Bereich des Stromableiters,
    • d) ein vergrößerter Querschnitt im Siegelbereich;
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterie 1 in Flachbauweise in einer Grundausführung. Die Elektrochemische Zelle 1 weist eine Umhüllung 2 auf, welche durch eine Verpackungsfolie gebildet ist. Es sind ferner zwei Stromableiter 3 vorgesehen, welche sich aus einer Öffnung 9 durch die Umhüllung 2 der Elektrochemischen Zelle 1 erstrecken. Die Stromableiter 3 sind innerhalb der Umhüllung 2 mit einem Elektrodenstapel 4 der Elektrochemischen Zellen elektrisch verbunden und stellen somit die elektrischen Anschlüsse der Elektrochemischen Zelle dar. Die Stromableiter 3 sind aus Blech hergestellt. Die Stromableiter 3 weisen eine flächige Form auf. Eine Durchbruchrichtung, welche koaxial zur Öffnung 9 verläuft, ist parallel zu einer flächigen Ausrichtung des Stromableiters angeordnet.
  • Wie insbesondere aus der 1d) zu erkennen ist, ist die Umhüllung 2 aus einer Verpackungsfolie gebildet, welche mehrschichtig aufgebaut ist. Zum einen ist eine Aluminiumschicht 5 vorgesehen, welche die äußere Schicht der Verpackungsfolie 2 bildet. Ferner ist eine Kunststoffschicht 6 auf der Innenseite der Aluminiumschicht 5 angebracht, welche eine Isolierung zwischen dem Stromableiter 3 und der Aluminiumschicht 5 darstellt. Die Verpackungsfolie 2 bildet dabei jeweils eine Hälfte der gesamten Umhüllung, wobei jede Hälfte als Umhüllungsschale ausgebildet ist. Durch das Zusammensetzen zweier Umhüllungsschalen entsteht die gesamte Umhüllung. Das Zusammensetzen erfolgt unter Druckaufbringen auf Nahtabschnitte 16 der Folien 2.
  • Ferner ist in einem Siegelbereich 7, welcher der Bereich ist, aus dem sich der Stromableiter 3 durch eine Öffnung 9 aus der Umhüllung 2 erstreckt und zugleich Teil der Nahtstelle der Umhüllung im Bereich der Öffnung 9 ist, ein Siegelmittel 8 vorgesehen, welches zwischen der Verpackungsfolie 2 und dem Stromableiter 3 angeordnet ist. Das Siegelmittel 8 verschließt einen Ringraum zwischen der Umhüllung 2 und einem Stromableiter 3 im Bereich der Öffnung 9. Das Siegelmittel 8 ist aus einem Band aus isolierendem Material hergestellt und um den Stromableiter herum gewickelt. Ein Kriechstrom würde entlang eines Strompfades 14 verlaufen, der durch eine gestrichelte Linie zwischen dem Stromableiter 3 und der Aluminiumschicht 5 angedeutet ist.
  • Die 2 zeigt eine Elektrochemische Zelle 1 in einer ersten Ausführungsform, welche eine Weiterbildung der Elektrochemischen Zelle 1 nach der Grundausführung darstellt. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Elektrochemischen Zelle nach der 1 eingegangen. Es ist zu erkennen, dass im Bereich der Öffnung 9 die Folie 2 nach außen abgebogen ist, d. h. weggebogen vom Stromableiter 3. Dabei ist zu erkennen, dass die Kunststoffschicht 6, welche einen Isolationskörper darstellt, einen ersten Abschnitt 17 aufweist, welcher in mittelbarer Anlage zum Stromableiter 3 angeordnet ist. Zwischen dem ersten Abschnitt 17 der Kunststoffschicht 6 und dem Stromableiter 3 ist ferner das Siegelmittel 8 vorgesehen. Ferner weist die Kunststoffschicht 6 einen zweiten Abschnitt 18 auf, welcher um 180° winklig zum ersten Abschnitt 17 der Kunststoffschicht angeordnet ist. Ferner ist zu erkennen, dass die Aluminiumschicht 5 der Folie 2 einen ersten Abschnitt 19 aufweist, welcher in Anlage zum ersten Abschnitt 17 der Kunststoffschicht 6 ist. Ferner weist die Aluminiumschicht 5 einen zweiten Abschnitt 20 auf, welcher in Anlage zum zweiten Abschnitt 18 der Kunststoffschicht 6 ist. Der erste Abschnitt 19 und der zweite Abschnitt 20 der Aluminiumschicht 5 sind ebenfalls um 180° zueinander angeordnet. Dabei wird die Aluminiumschicht 5 mit ihren ersten und zweiten Abschnitten 19, 20 von den ersten und zweiten Abschnitten 17, 18 der Kunststoffschicht falzartig umfasst. Zwei Außenflächen 12 der Folie 2, genau genommen zwei Außenflächen 12 der Aluminiumschicht 5 der Folie 2, die jeweils vor bzw. nach dem Umbiegebereich 13 der Folie 2 angeordnet sind, sind dabei in Anlage miteinander. Zwischen den zwei Außenflächen 12 ist ein nicht dargestelltes Klebemittel angeordnet, welches die Außenflächen stoffschlüssig miteinander verbindet und die Folie 2 damit in ihrer gezeigten Position fixiert. Gestrichelt ist der Strompfad 14 angedeutet, den der Strom zu überwinden hat um vom Stromableiter 3 unter Umgehung der isolierenden Kunststoffschicht 6 zur Aluminiumschicht 5 zu gelangen. Es ist ersichtlich, dass der Strompfad 14 deutlich länger ist als in der Batterieanordnung gemäß 1. Insofern weist die Elektrochemische Zelle nach 2 eine höhere Sicherheit gegen Spannungsdurchschläge sowie gegenüber Kriechströmen auf.
  • 3 zeigt eine Elektrochemische Zelle 1 in einer zweiten Ausführungsform, welche eine Weiterbildung der Elektrochemischen Zelle gemäß der Grundausführung darstellt. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Elektrochemischen Zelle nach der 1 eingegangen. Es ist zu erkennen, dass das Siegelmittel 8, welche einen Isolationskörper darstellt, die Folie 2 entlang einer Durchbruchrichtung, die parallel zur Ausrichtung des Stromableiters 3 verläuft, überragen, d. h. das Siegelmittel 8 erstreckt sich weiter aus der Öffnung 9 heraus als die Aluminiumschicht 5. Dabei ist ein erster Abschnitt 17 des Siegelmittels 8 mittelbar in Anlage mit einem ersten Abschnitt 19 der Aluminiumschicht 5, wobei zwischen der Aluminiumschicht 5 und dem Siegelmittel 8 die Kunststoffschicht 6 angeordnet ist. Ein zweiter Abschnitt 18 des Siegelmittels 8 ist dabei nicht in Anlage mit der Folie 2 und einem Abschnitt der Aluminiumschicht 5. Auch hier ist der Strompfad 14 gestrichelt eingezeichnet. Es ist ersichtlich, dass der Strompfad 14 deutlich länger ist als in der Elektrochemischen Zelle gemäß 1. Insofern weist die Elektrochemische Zelle 1 nach 3 eine höhere Sicherheit gegen Spannungsdurchschläge sowie gegenüber Kriechströmen auf. Das Siegelmittel 8 gemäß der Elektrochemischen Zelle aus 3 kann ohne weiteres auch in eine Elektrochemische Zelle gemäß der 2 eingebaut werden.
  • Die 4 zeigt eine Weiterbildung der Elektrochemischen Zelle der zweiten Ausführungsform gemäß der 3. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Elektrochemischen Zelle nach der 3 eingegangen. Zusätzlich zu der Ausführungsform nach der 3 ist das Siegelmittel 8 im Bereich der Öffnung 9 falzartig um 180° umgeschlagen und umgreift dabei die Folie 2 U-förmig. Ein erster Abschnitt 17 des Siegelmittels 8 ist dabei mittelbar in Anlage mit einem ersten Abschnitt 19 der Aluminiumschicht 5. Zwischen der Aluminiumschicht 5 und dem Siegelmittel 8 ist die Kunststoffschicht 6 angeordnet. Ein zweiter Abschnitt 18 des Siegelmittels 8 ist winklig um 180° gegenüber dem ersten Abschnitt 17 des Siegelmittels 8 angeordnet. Zwischen dem ersten Abschnitt 17 und dem zweiten Abschnitt 18 des Siegelmittels 8 ist ein Randbereich, nämlich der erste Abschnitt 19 der Aluminiumschicht 5, aufgenommen. Dabei liegt eine Außenfläche 15 des Siegelmittels 8 an einer Außenfläche 12 der Aluminiumschicht 5 an. Die Außenfläche 15 des Siegelmittels ist mittels eines Schweißverfahrens mit der Außenfläche 12 der Aluminiumschicht stoffschlüssig verbunden. Es ist ersichtlich, dass der Strompfad 14 deutlich länger ist als in der Batterieanordnung gemäß der 1. Insofern weist die Elektrochemische Zelle 1 nach der 4 eine höhere Sicherheit gegen Spannungsdurchschläge sowie gegenüber Kriechströmen auf. Das Siegelmittel 8 gemäß der Elektrochemischen Zelle aus 4 kann ohne weiteres auch in eine Elektrochemische Zelle gemäß der 2 eingebaut werden. Insofern können die Siegelmittel gemäß der 4 auch die umgeschlagene Folie 2 gemäß der 2 umgreifen.
  • Die 5 zeigt eine Weiterbildung der Elektrochemischen Zelle gemäß der 2 in einer ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Elektrochemischen Zelle nach der 2 eingegangen. Die Umhüllung 2 ist auf einer Seite der Elektrochemischen Zelle 1 entsprechend den Elektrochemischen Zellen gemäß den vorherigen Figuren durch eine Folie 2 gebildet. Auf der anderen Seite der Elektrochemischen Zelle 1 ist die Umhüllung durch eine Wärmeleitplatte 10 gebildet. Das Zusammensetzen von Wärmeleitplatte und Folie 2 erfolgt unter Druckaufbringen auf die Nahtabschnitte 16 der Folie 2 bzw. der Wärmeleitplatte 10. Die Wärmeleitplatte 10 ist mehrschichtig aufgebaut und weist analog zur Folie 2 eine Aluminiumschicht 5 und eine Kunststoffschicht 6 auf, wobei die Kunststoffschicht 6 innerhalb der Aluminiumschicht 5 angeordnet ist. Die Wärmeleitplatte 10 ist im Bereich der Öffnung 9 rechtwinklig nach außen abgebogen. Ein erster Abschnitt 17 der Kunststoffschicht 6 ist dabei mittelbar in Anlage mit dem Stromableiter 3, wobei zwischen der Kunststoffschicht 6 und dem Stromableiter 3 das Siegelmittel 8 angeordnet ist. Die Kunststoffschicht 6 weist einen zweiten Abschnitt 18 auf, welcher rechtwinklig gegenüber dem ersten Abschnitt 17 der Kunststoffschicht 6 angeordnet ist und senkrecht vom Stromableiter 3 weg hervorsteht. Die Aluminiumschicht 5 weist einen ersten Abschnitt 19 auf, welcher in Anlage zum ersten Abschnitt 17 der Kunststoffschicht ist. Ferner ist ein zweiter Abschnitt 20 der Aluminiumschicht 5 rechtwinklig zum ersten Abschnitt 19 der Aluminiumschicht 5 angeordnet. Die ersten bzw. zweiten Abschnitte sind jeweils parallel zueinander angeordnet.
  • Auf der anderen Seite der Elektrochemischen Zelle 1, an der die Umhüllung mittels einer Folie 2 dargestellt ist, ist die Folie 2 im Bereich der Öffnung 9 analog zur Elektrochemischen Zelle gemäß der 2 ausgestaltet. Auf jeweils einer der Seiten der Elektrochemischen Zelle 1 sind jeweils Strompfade 14', 14'' gestrichelt dargestellt. Es ist ersichtlich, dass beide Strompfade 14 deutlich länger sind als in der Batterieanordnung gemäß der 1. Insofern weist die Elektrochemische Zelle 1 nach der 5 eine höhere Sicherheit gegen Spannungsdurchschläge sowie gegenüber Kriechströmen auf.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektrochemische Zelle
    2
    Folie
    3
    Stromableiter
    4
    Elektrodenstapel
    5
    Aluminiumschicht
    6
    Kunststoffschicht
    7
    Siegelbereich
    8
    Siegelmittel
    9
    Öffnung
    10
    Umhüllung
    12
    Außenfläche
    13
    Umbiegebereich
    14
    Strompfad
    15
    Außenfläche
    16
    Nahtabschnitt
    17
    erster Abschnitt des Isolationskörpers
    18
    zweiter Abschnitt des Isolationskörpers
    19
    erster Abschnitt der ersten Schicht
    20
    zweiter Abschnitt der ersten Schicht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 60029123 T2 [0003]

Claims (14)

  1. Elektrochemische Zelle (1), umfassend zumindest einen Elektrodenstapel (4), zumindest einen Stromableiter (3), welcher mit zumindest einem Elektrodenstapel (4) verbunden ist, eine Umhüllung (2, 10), welche den Elektrodenstapel (4) zumindest teilweise umschließt, wobei sich zumindest ein Stromableiter (3) aus einer Öffnung (9) teilweise durch die Umhüllung (2, 10) erstreckt, wobei die Umhüllung (2, 10) eine erste Schicht (5) umfasst, die aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist, wobei zumindest im Bereich der Öffnung (9) ein Isolationskörper (6, 8) zwischen der ersten Schicht (5) und dem Stromableiter (3) angeordnet ist.
  2. Elektrochemische Zelle (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (6, 8) einen ersten Abschnitt (17) aufweist, welcher in Anlage mit dem Stromableiter (3) ist, und einen zweiten Abschnitt (18) aufweist, welcher beabstandet zum Stromableiter (3) angeordnet ist.
  3. Elektrochemische Zelle (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (17) winklig zum zweiten Abschnitt (18) angeordnet ist.
  4. Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die erste Schicht (5) zumindest teilweise zwischen dem ersten Abschnitt (17) und dem zweiten Abschnitt (18) des Isolationskörpers angeordnet ist.
  5. Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (5) einen ersten Abschnitt (19) aufweist, welcher in Anlage zum Isolationskörper (6, 8), insbesondere zum ersten Abschnitt (17) des Isolationskörpers (6, 8) ist, die erste schicht (5) einen zweiten Abschnitt (20) aufweist, wobei der erste Abschnitt (19) der ersten Schicht (6) winklig zum zweiten Abschnitt der zweiten Schicht (20) der ersten Schicht angeordnet ist.
  6. Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt der ersten Schicht (19) mit dem ersten Abschnitt des Isolationskörpers (17) in Anlage ist und der zweite Abschnitt der ersten Schicht (20) mit dem zweiten Abschnitt des Isolationskörpers (18) in Anlage ist.
  7. Elektrochemische Zelle (1) einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (6, 8) im Bereich der Öffnung (9) die erste Schicht (5) überragt.
  8. Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (6) Bestandteil der Umhüllung (2, 10) ist.
  9. Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2, 10) mehrschichtig ausgebildet ist und eine zweite Schicht (6), insbesondere aus isolierendem Material, insbesondere eine Kunststoffschicht, umfasst, die innerhalb der ersten Schicht (5) angeordnet ist, wobei die zweite Schicht den Isolationskörpers bildet.
  10. Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung zumindest teilweise aus einer Folie (2), insbesondere einer Verpackungsfolie, gebildet ist.
  11. Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung zumindest teilweise aus einer Wärmeleitplatte (10) gebildet ist.
  12. Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Umhüllung (2, 10) und dem Stromableiter (3) ein separates Siegelmittel (8) angeordnet ist, welches den Isolationskörper bildet.
  13. Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (6, 8) und/oder die erste Schicht (5) Bereich der Öffnung (9) in ihrer Lage fixiert ist.
  14. Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (5) und/oder der Isolationskörper (6, 8) in einer abgebogenen Stellung fixiert ist, insbesondere mittels einer stoffschlüssigen Sicherung oder mittels eines Sicherungselements.
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