DE102011109237A1

DE102011109237A1 - Battery cell for forming cell stack used as traction battery mounted in electrically driven vehicle, has two groups of output tabs that are welded at different regions of positive and negative collectors respectively

Info

Publication number: DE102011109237A1
Application number: DE102011109237A
Authority: DE
Inventors: Frank Blome; Erhard Schletterer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-02-07

Abstract

The battery cell has several positive electrodes (2) and negative electrodes that are arranged in stack. A separator is arranged between each pair of positive and negative electrodes. Two groups (4.1-4.3,7.1-7.3) of output tabs (4,7) are protruded at positive and negative electrodes respectively. Two groups of output tabs are welded at different regions of positive and negative collectors (8, 9) respectively.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle mit einem Stapel von positiven und negativen Elektroden nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a battery cell with a stack of positive and negative electrodes according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Batteriezellen oder galvanische Zellen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese bestehen sehr häufig aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten flächigen Elektroden und dazwischen angeordneten Separatoren. Dieser Aufbau ist typischerweise von einem Isoliermaterial umgeben. Die Elektroden weisen jeweils Ableiterfahnen auf, welche aus dem Stapel der Elektroden herausgeführt sind, und welche mit einem Kollektor verbunden, typischerweise verschweißt sind. Beispielhaft soll zu diesem Aufbau auf die europäische Patentanmeldung EP 1 369 939 A2 verwiesen werden. Der Aufbau ist dabei so ausgebildet, dass aus dem Stapel der positiven und negativen Elektroden und der dazwischen angeordneten Separatoren seitlich die Ableiterfahnen des einen Pols und des anderen Pols getrennt voneinander aus dem Stapel herausragen. Diese sind dann mit einem in der Stapelebene beziehungsweise einer Ebene parallel zur Stapelebene angeordneten Kollektor verschweißt. Die Verbindung zwischen dem Kollektor und den einzelnen Ableiterfahnen der Elektroden ist dabei für eine sichere und zuverlässige Funktionalität von entscheidender Bedeutung. Häufig wird deshalb ein Ultraschallschweißverfahren eingesetzt. Um sichere und zuverlässige Verbindungen zu realisieren, ist es nun so, dass mit sehr hohen Energien geschweißt werden muss, was die Elektroden und den Aufbau der Batteriezelle während der Fertigung stark belasten kann, und was außerdem vergleichsweise viel Energie benötigt. Außerdem ist die Zahl der prozesssicher verbindbaren Ableiterfahnen und damit die Kapazität der Batteriezelle begrenzt.Battery cells or galvanic cells are known in the art. These very often consist of a multiplicity of planar electrodes stacked on top of one another and separators arranged between them. This structure is typically surrounded by an insulating material. The electrodes each have drain tabs which are led out of the stack of electrodes and which are connected to a collector, typically welded. By way of example, this structure is based on the European patent application EP 1 369 939 A2 to get expelled. The structure is designed so that from the stack of positive and negative electrodes and separators arranged therebetween laterally the Ableitfahnen of a pole and the other pole protrude separately from the stack. These are then welded to a arranged in the stack level or a plane parallel to the stack level collector. The connection between the collector and the individual collector tabs of the electrodes is of crucial importance for safe and reliable functionality. Frequently, therefore, an ultrasonic welding process is used. In order to realize safe and reliable connections, it is now necessary to weld with very high energies, which can put a heavy strain on the electrodes and the structure of the battery cell during production, and which also requires comparatively much energy. In addition, the number of reliably connectable Ableiterfahnen and thus the capacity of the battery cell is limited.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Batteriezelle in der genannten Art anzugeben, welche diese Problematik vermeidet, und welche mit einfachen und energieeffizienten Maßnahmen eine sichere und zuverlässige Verbindung zwischen den Ableiterfahnen und dem Kollektor erlaubt.The object of the present invention is now to provide a battery cell in the aforementioned type, which avoids this problem, and which allows simple and energy-efficient measures a secure and reliable connection between the Ableiterfahnen and the collector.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den restlichen abhängigen Ansprüchen. Außerdem ist eine bevorzugte Verwendung für die Batteriezelle angegeben.According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of patent claim 1. Further advantageous embodiments will be apparent from the remaining dependent claims. In addition, a preferred use for the battery cell is indicated.

Die erfindungsgemäße Batteriezelle sieht es nun vor, dass die Ableiterfahnen einer Polarität so ausgebildet sind, dass diese in wenigstens zwei Gruppen in wenigstens zwei verschiedenen Bereichen aus dem Stapel der Elektroden ragen. Die Ableiterfahnen aller positiven beziehungsweise aller negativen Elektroden werden also nicht mehr wie beim Stand der Technik zusammengefasst, sondern in einzelne Gruppen, beispielsweise in zwei oder auch mehr Gruppen aufgeteilt, welche dementsprechend jeweils eine geringere Zahl an Ableiterfahnen umfassen. Diese Gruppen ragen nun in unterschiedlichen Bereichen aus dem Stapel der Elektroden hervor und sind erfindungsgemäß jeweils mit einem anderen Bereich des Kollektors verschweißt. Damit wird erreicht, dass jede der Gruppen in einem anderen Bereich des Kollektors an diesen angeschweißt wird. Jeder einzelne Schweißpunkt beziehungsweise Verbindungspunkt umfasst dabei weniger einzelne Ableiterfahnen und kann, beispielsweise durch ein Ultraschallschweißen, mit vertretbarem Energieaufwand einfach und effizient mit dem Kollektor verschweißt werden.The battery cell according to the invention now provides that the collector tabs of one polarity are designed so that they protrude from the stack of electrodes in at least two groups in at least two different areas. The Ableiterfahnen all positive or negative electrodes are therefore no longer summarized as in the prior art, but divided into individual groups, for example, in two or more groups, which accordingly each include a smaller number of Ableiterfahnen. These groups now protrude from the stack of electrodes in different areas and, according to the invention, are each welded to another area of the collector. This ensures that each of the groups in another area of the collector is welded to this. Each individual welding point or connecting point comprises less individual discharge tabs and can be welded to the collector easily and efficiently, for example by ultrasonic welding, with acceptable energy expenditure.

Der Wärmeeintrag in die vergleichsweise empfindliche Batteriezelle wird somit bei sehr guter Schweißung und damit sehr guter elektrischer Verbindung der Ableiterfahnen mit dem Kollektor entsprechend reduziert. Außerdem erlaubt der Aufbau die Verarbeitung einer entsprechend größeren Anzahl an Elektroden in jeder Batteriezelle, da die Ableiterfahnen der Elektroden in einzelnen Gruppen mit dem Kollektor verschweißt werden und damit insgesamt eine größere Anzahl an einzelnen Ableiterfahnen sicher und zuverlässig mit dem Kollektor verschweißt werden kann. Würden die Ableiterfahnen dagegen in einer einzigen Gruppe, wie beim Stand der Technik, mit dem Kollektor verschweißt, ließe sich eine so große Anzahl, wie es beispielsweise durch die Bildung von drei Gruppen möglich ist, nicht prozesssicher mit dem Kollektor verbinden. Die Leistungsdichte einer aus den Batteriezellen aufgebauten Batterie kann so erhöht werden.The heat input into the comparatively sensitive battery cell is thus correspondingly reduced with very good welding and thus very good electrical connection of the Ableiterfahnen with the collector. In addition, the structure allows the processing of a correspondingly larger number of electrodes in each battery cell, since the tabs of the electrodes are welded in individual groups to the collector and thus a total of a greater number of individual tabs can be safely and reliably welded to the collector. If, on the other hand, the arrester lugs were welded to the collector in a single group, as in the prior art, it would not be possible to reliably connect the collector to a large number, as is possible, for example, by forming three groups. The power density of a built-up of the battery cells battery can be increased.

In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der Batteriezelle ist es dabei vorgesehen, dass die wenigstens zwei Gruppen der Ableiterfahnen in ihrer Projektion auf die Stapelebene benachbart zueinander angeordnet sind. Prinzipiell können die einzelnen Gruppen der Ableiterfahnen an beliebigen Stellen aus dem Stapel der Elektroden ragen. In dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung liegen sie jedoch benachbart nebeneinander in ihrer Projektion jeweils in der Stapelebene. Dadurch wird ein Aufbau erzielt, bei welchem die wenigstens zwei Gruppen einfach und effizient mit einem Kollektor verschweißt werden können, welcher in seinen Abmessungen, typischerweise ebenfalls in Stapelebene liegend, ausreichend ausgestaltet ist, sodass die Gruppen nebeneinander auf dem Kollektor platziert werden können.In a particularly favorable and advantageous development of the battery cell, it is provided that the at least two groups of the collector lugs are arranged adjacent to one another in their projection onto the stack level. In principle, the individual groups of the arrester lugs can protrude from the stack of electrodes at arbitrary locations. In this particularly preferred embodiment, however, they lie adjacent to each other in their projection in each case in the stack level. Thereby, a construction is achieved in which the at least two groups can be simply and efficiently welded to a collector, which is sufficiently designed in its dimensions, typically also in the stack level, so that the groups can be placed side by side on the collector.

In einer weiteren sehr günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung ist es bei der Verwendung eines Kollektors, welcher eine flächige Ausdehnung in Stapelebene oder in einer Ebene parallel zur Stapelebene aufweist, vorgesehen, dass die Gruppen der Ableiterfahnen auf zwei verschiedenen Seiten des Kollektors mit diesem verschweißt sind. Die Gruppen können also beispielsweise benachbart nebeneinander angeordnet und alternierend auf der jeweils einen oder anderen Seite an den Kollektor angeschweißt sein. Dies begrenzt die notwendige Länge der Ableiterfahnen, da diese, je nachdem wo sie aus dem Stapel der Elektroden herausragen, auf der hierfür günstigeren Seite des Kollektors angeschweißt werden können. Außerdem ermöglicht es bei kompaktem Aufbau einen einfacheren Prozessablauf, da die einzelnen Gruppen sehr dicht nebeneinander auf dem Kollektor angeordnet werden können, ohne dass durch die Berührung der benachbarten Gruppen eine Unsicherheit im Fertigungsprozess entsteht.In a further very favorable and advantageous embodiment, it is in use a collector, which has a planar extent in the stack level or in a plane parallel to the stack level, provided that the groups of the collector lugs are welded on two different sides of the collector with this. The groups can therefore be arranged adjacent to one another, for example, and alternately welded to the collector on one or the other side. This limits the necessary length of the Ableiterfahnen, since these, depending on where they protrude from the stack of electrodes, can be welded to the cheaper side of the collector for this purpose. In addition, it allows a more compact process structure, since the individual groups can be arranged very close to each other on the collector, without creating an uncertainty in the manufacturing process by the contact of the adjacent groups.

In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batteriezelle ist es ferner vorgesehen, dass der Stapel von einer Folie oder einem Folienbeutel dicht eingeschlossen ist. Ein solcher Aufbau der Batteriezelle als sogenannte Pouch- oder Coffeebag-Zelle ist sehr einfach und effizient, da der Stapel der Elektroden und Separatoren nach dem Verschweißen mit den Kollektoren beispielsweise in einen Folienbeutel oder zwei gegeneinander gelegte Folien unterhalb und oberhalb des Stapels eingeschweißt werden kann. Der Aufbau lässt sich somit einfach und effizient isolieren und fluiddicht einsiegeln, sodass in dem Beutel beziehungsweise zwischen die Folien eingefüllter Elektrolyt sicher und zuverlässig in diesem Bereich verbleibt. Lediglich die Kollektoren ragen dann aus diesem Beutel hervor und können beim Aufstapeln zu einer Batterie aus den Batteriezellen mit entsprechenden Stromschienen verbunden werden, um die einzelnen Batteriezellen parallel und/oder seriell miteinander zu verschalten.In a particularly favorable and advantageous development of the battery cell according to the invention, it is further provided that the stack is sealed by a film or a foil bag. Such a construction of the battery cell as a so-called pouch or Coffeebag cell is very simple and efficient, since the stack of electrodes and separators can be welded after welding with the collectors, for example, in a foil bag or two against each other foils below and above the stack. The structure can thus be easily and efficiently insulated and sealed fluid-tight, so that in the bag or between the foils filled electrolyte safely and reliably remains in this area. Only the collectors then protrude from this bag and can be connected during stacking to a battery from the battery cells with corresponding busbars to connect the individual battery cells in parallel and / or in series with each other.

Die erfindungsgemäße Batteriezelle lässt sich einfach und effizient aufbauen und ermöglicht eine vergleichsweise große Zahl von Elektroden in jeder Batteriezelle. Damit lassen sich einfach und effizient sehr leistungsfähige Batterien kostengünstig herstellen. Dies ist insbesondere für den Einsatz in Traktionsbatterien für zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge von besonderem Vorteil, da hier aufgrund der erwarteten Stückzahlen und der mit der Batterie verbundenen Kosten Vorteile hinsichtlich effektiver Herstellung, hoher Leistungsdichte und sicherem und zuverlässigem Aufbau besonders wichtig sind.The battery cell according to the invention can be constructed simply and efficiently and allows a comparatively large number of electrodes in each battery cell. This makes it easy and efficient to produce high-performance batteries cost-effectively. This is particularly advantageous for use in traction batteries for at least partially electrically powered vehicles, since advantages in terms of effective production, high power density and safe and reliable construction are particularly important here due to the expected quantities and the costs associated with the battery.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Batteriezelle ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele näher beschrieben.Further advantageous embodiments of the battery cell according to the invention will become apparent from the remaining dependent claims and are described in more detail below with reference to the embodiments.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Stapels von Elektroden mit Ableiterfahnen gemäß dem Stand der Technik; 1 a plan view of a portion of a stack of electrodes with Ableiterfahnen according to the prior art;

2 einen Querschnitt durch einen Teil einer Batteriezelle; 2 a cross section through a part of a battery cell;

3 eine Darstellung analog der Darstellung in 1 einer Batteriezelle gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform; und 3 a representation analogous to the representation in 1 a battery cell according to the invention in a first embodiment; and

4 eine Darstellung analog der Darstellung in 1 einer Batteriezelle gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform. 4 a representation analogous to the representation in 1 a battery cell according to the invention in a second embodiment.

In der Darstellung der 1 ist ein Aufbau gemäß dem Stand der Technik zu erkennen. Er zeigt einen Ausschnitt aus einer in ihrer Gesamtheit nicht dargestellten Batteriezelle 1, welche häufig auch als galvanische Zelle bezeichnet wird. Die Darstellung der 1 zeigt im Wesentlichen eine einen Stapel 6 von positiven und negativen Elektroden 2, 3 nach oben abschließende positive Elektrode 2. Diese positive Elektrode 2 ist mit einer Ableiterfahne 4 versehen. Unterhalb dieser Elektrode 2 ist, wie es in der Schnittdarstellung der 2 zu erkennen ist, ein Separator 5, beispielsweise eine Separatorfolie, angeordnet. Auf diese Separatorfolie folgt eine negative Elektrode 3 und auf diese wieder eine Separatorfolie 5. Dieser Aufbau wiederholt sich dann so lange, bis der in 2 ausschnittsweise dargestellte Stapel 6 der Elektroden 2, 3 und Separatoren 5 zur Gesamtheit der Batteriezelle 1 aufgestapelt ist. In der Darstellung der 1 ist neben der positiven Elektrode 2 mit ihrer Ableiterfahne 4 lediglich eine Ableiterfahne 7 der negativen Elektrode 3 zu erkennen. Zur Verdeutlichung sind die Ableiterfahnen jeweils mit einem Plus- beziehungsweise Minuszeichen versehen. Die Ableiterfahnen 4, 7 jeder Polarität sind beim Stand der Technik nun mit einem Kollektor 8, 9 für jede der Polaritäten verschweißt, beispielsweise durch ein Ultraschallschweißverfahren. In der Darstellung der 1 sind diese Kollektoren 8, 9 beide zu erkennen. Sie erstrecken sich im Wesentlichen in der Stapelebene beziehungsweise einer parallel zur Stapelebene liegenden Ebene.In the presentation of the 1 a construction according to the prior art can be seen. It shows a section of a battery cell, not shown in its entirety 1 , which is often referred to as a galvanic cell. The presentation of the 1 essentially shows a stack 6 of positive and negative electrodes 2 . 3 upward positive electrode 2 , This positive electrode 2 is with an arrester banner 4 Mistake. Below this electrode 2 is, as it is in the sectional view of the 2 it can be seen, a separator 5 , For example, a Separatorfolie arranged. This separator film is followed by a negative electrode 3 and on this again a Separatorfolie 5 , This structure is repeated until the in 2 partial stacks shown 6 the electrodes 2 . 3 and separators 5 to the entirety of the battery cell 1 is piled up. In the presentation of the 1 is next to the positive electrode 2 with its arrester flag 4 only one arrester flag 7 the negative electrode 3 to recognize. For clarification, the arrester lugs are each provided with a plus or minus sign. The arrester flags 4 . 7 each polarity are in the prior art now with a collector 8th . 9 welded for each of the polarities, for example by an ultrasonic welding process. In the presentation of the 1 are these collectors 8th . 9 to recognize both. They extend essentially in the stack level or a plane parallel to the stack level.

In der Darstellung der 2 ist nur einer der Kollektoren 8 in Verbindung mit den Ableiterfahnen 4 der positiven Elektroden 2 zu erkennen. Der Aufbau der Batteriezelle 1 soll dabei als sogenannte Pouch-Zelle ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die Elektroden 2, 3 zusammen mit den Separatoren 5 und einem nicht dargestellten Elektrolyt entweder in einen Beutel oder zwischen zwei Einzelfolien 10 eingelegt sind, welche dann dicht miteinander verschweißt sind. In der Darstellung der 2 ist ein Ausschnitt aus einer dieser Folien 10 zu erkennen. Der Beutel beziehungsweise die Folien 10 werden bei der Herstellung um den Stapel aus den Elektroden 2, 3 und den Separatoren 5 gelegt, welche dann mit Elektrolyt getränkt werden. Der Bereich der Batteriezelle 1 innerhalb der Folien 10 wird evakuiert. Die Folien 10 werden dann miteinander verschweißt. Aus den Folien ragen lediglich die Kollektoren 8, 9 heraus, wie dies durch den in 2 dargestellten Kollektor 8 entsprechend zu erkennen ist.In the presentation of the 2 is just one of the collectors 8th in conjunction with the arrester lugs 4 the positive electrodes 2 to recognize. The structure of the battery cell 1 should be designed as a so-called pouch cell. This means that the electrodes 2 . 3 together with the separators 5 and an electrolyte, not shown, either in a bag or between two individual sheets 10 are inserted, which are then welded together tightly. In the presentation of the 2 is a section of one of these slides 10 to recognize. The bag or the slides 10 are made around the stack of electrodes during manufacture 2 . 3 and the separators 5 placed, which are then soaked with electrolyte. The area of the battery cell 1 within the slides 10 is evacuated. The slides 10 are then welded together. From the slides protrude only the collectors 8th . 9 out, like this by the in 2 illustrated collector 8th can be seen accordingly.

Dabei ist selbstverständlich anzumerken, dass die Schnittdarstellung in 2 eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts des Stapels 6 ist. Bei einer realen Batteriezelle 1 wird die Anzahl der Elektroden 2, 3 und der Ableiterfahnen 4, 7 größer sein.It should of course be noted that the sectional view in 2 a schematic representation of a section of the stack 6 is. In a real battery cell 1 will be the number of electrodes 2 . 3 and the arrester flags 4 . 7 to be taller.

Nun ist es so, dass die Ableiterfahnen 4, 7 typischerweise über Ultraschallschweißverfahren mit den Kollektoren 8, 9 verschweißt werden. Um diesen Prozess sicher realisieren zu können, ist die Anzahl der Ableiterfahnen typischerweise auf 30 bis 35 Stück beschränkt. Außerdem belastet ein höherer Energieeintrag zum Verschweißen der Ableiterfahnen 4, 7 mit den Kollektoren 8, 9 die Elektroden 2, 3 des Stapels 6, sodass eine kleinere Anzahl von Ableiterfahnen 4, 7, welche mit den Kollektoren 8, 9 verschweißt werden müssen, einerseits hinsichtlich des prozesssicheren Verschweißens und andererseits hinsichtlich der thermischen Belastung des Stapels 6 von Vorteil wären. Dem steht jedoch die Forderung nach Zellen mit größerer Anzahl an Elektroden 2, 3 und entsprechend höherer Leistungsdichte beim Stapeln der Batteriezellen 1 zu einer Gesamtbatterie entgegen.Now it is so that the arrester flags 4 . 7 typically via ultrasonic welding with the collectors 8th . 9 be welded. In order to be able to realize this process safely, the number of arrester lugs is typically limited to 30 to 35 pieces. In addition, a higher energy input for welding the Ableiterfahnen charged 4 . 7 with the collectors 8th . 9 the electrodes 2 . 3 of the pile 6 so that a smaller number of arrester lugs 4 . 7 , which with the collectors 8th . 9 must be welded, on the one hand with regard to the process-reliable welding and on the other hand with regard to the thermal load of the stack 6 would be beneficial. However, this is the demand for cells with a larger number of electrodes 2 . 3 and correspondingly higher power density when stacking the battery cells 1 towards a total battery.

Der hier beschriebene Aufbau der Batteriezelle sieht es daher vor, dass jede Polarität der Elektroden 2, 3 jeweils mehrere Gruppen von Ableiterfahnen 4, 7 umfasst. Diese sind in der Darstellung der 3 und 4 jeweils mit 4.1, 4.2, 4.3 beziehungsweise 7.1, 7.2, 7.3 gekennzeichnet. Diese Gruppen 4.1 bis 7.3 der Ableiterfahnen 4, 7 sind dabei so zu verstehen, dass unterschiedliche Elektroden 2, 3 in dem Stapel 6 ihre Ableiterfahnen 4.1 bis 7.3 an unterschiedlichen Stellen aufweisen. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist ein Drittel der positiven Elektroden 2 ihre Ableiterfahne 4 so auf, dass diese im Bereich der Gruppe 4.1 der Ableiterfahnen 4 angeordnet sind, während ein weiteres Drittel seine Ableiterfahnen 4 an einer solchen Stelle aufweist, dass die Ableiterfahnen 4 die Gruppe 4.2 der Ableiterfahnen der positiven Elektroden 2 bilden und so weiter. Dabei ist es prinzipiell möglich, die positiven Elektroden 2 beziehungsweise analog hierzu die negativen Elektroden 3 mit den an unterschiedlichen Stellen positionierten Ableiterfahnen 4, 7 abwechselnd übereinander zu stapeln, oder so, dass beispielsweise das obere Drittel der Elektroden 2, 3 seine Ableiterfahnen 4, 7 im Bereich der Gruppe 4.1 beziehungsweise 7.1 aufweist, das zweite Drittel des Stapels 6 seine Ableiterfahnen 4, 7 im Bereich der Gruppen 4.2 beziehungsweise 7.2 aufweist und so weiter.The structure of the battery cell described here therefore provides that each polarity of the electrodes 2 . 3 each several groups of Ableiterfahnen 4 . 7 includes. These are in the representation of 3 and 4 each with 4.1 . 4.2 . 4.3 respectively 7.1 . 7.2 . 7.3 characterized. These groups 4.1 to 7.3 the arrester flags 4 . 7 are to be understood that different electrodes 2 . 3 in the pile 6 their arrester flags 4.1 to 7.3 have in different places. In the in 3 illustrated embodiment has one third of the positive electrodes 2 their arrester flag 4 so on, that these are in the range of the group 4.1 the arrester flags 4 while another third its discharge tabs 4 at such a location that the Ableiterfahnen 4 the group 4.2 the discharge lugs of the positive electrodes 2 form and so on. It is possible in principle, the positive electrodes 2 or analogously thereto, the negative electrodes 3 with the arranged in different places Ableiterfahnen 4 . 7 alternately stacked on top of each other, or so that, for example, the upper third of the electrodes 2 . 3 his arrester flags 4 . 7 in the area of the group 4.1 respectively 7.1 has, the second third of the stack 6 his arrester flags 4 . 7 in the field of groups 4.2 respectively 7.2 has and so on.

Die einzelnen Gruppen 4.1 bis 4.3 der Ableiterfahnen 4 der positiven Elektroden 2 werden dann mit dem positiven Kollektor 8 verschweißt. Die einzelnen Gruppen 4.1 bis 4.3 der Ableiterfahnen können dabei vorzugsweise nebeneinander beziehungsweise in ihrer Projektion auf die Stapelebene nebeneinander auf dem in Stapelebene ausgedehnten Kollektor 8 angeordnet werden, wie dies in der Darstellung der 3 zu erkennen ist. Jede der Gruppen 4.1 bis 4.3 der Ableiterfahnen sollte dabei eine Anzahl von weniger als 35 einzelnen Ableiterfahnen umfassen und verbindet damit die entsprechende Anzahl an positiven Elektroden 2 mit dem Kollektor 8. Dies gilt analog für die anderen Gruppen 4.1, 4.2 sowie entsprechend für die negativen Elektroden 3 und ihre Gruppen 7.1 bis 7.3 von Ableiterfahnen 7.The individual groups 4.1 to 4.3 the arrester flags 4 the positive electrodes 2 then be with the positive collector 8th welded. The individual groups 4.1 to 4.3 The Ableiterfahnen can preferably next to each other or in their projection on the stack level next to each other on the extended in the stack level collector 8th be arranged as shown in the illustration of 3 can be seen. Each of the groups 4.1 to 4.3 The collector tabs should include a number of less than 35 individual tabs and thus connects the corresponding number of positive electrodes 2 with the collector 8th , This applies analogously to the other groups 4.1 . 4.2 as well as for the negative electrodes 3 and their groups 7.1 to 7.3 of arrester flags 7 ,

Eine Alternative hierzu ist in der Darstellung der 4 zu erkennen. Im Wesentlichen gilt hier dasselbe, wie bei der Beschreibung der 3 bereits gesagt worden ist. Der Aufbau gemäß 4 zeigt allerdings einen Unterschied. Die einzelnen Gruppen 4.1, bis 4.3 der Ableiterfahnen 4 und analog hierzu die Gruppen 7.1 bis 7.3 der Ableiterfahnen 7 sind weiterhin benachbart zueinander mit dem Kollektor 8 beziehungsweise 9 verschweißt. Allerdings sind die Gruppen 4.1 und 4.3 beziehungsweise 7.1 und 7.3 auf der anderen Seite des Kollektors angeschweißt, als die Gruppen 4.2 und 7.2. Dies kann hinsichtlich des Handlings beim Ultraschallschweißen und/oder der Möglichkeit, die einzelnen Gruppen 4.1 bis 7.3 sehr dicht nebeneinander anzuordnen, von Vorteil sein.An alternative to this is in the representation of 4 to recognize. Essentially, the same applies here as in the description of 3 has already been said. The structure according to 4 shows a difference. The individual groups 4.1 , to 4.3 the arrester flags 4 and analogously to the groups 7.1 to 7.3 the arrester flags 7 are still adjacent to each other with the collector 8th respectively 9 welded. However, the groups are 4.1 and 4.3 respectively 7.1 and 7.3 welded on the other side of the collector, as the groups 4.2 and 7.2 , This may be in terms of handling during ultrasonic welding and / or the possibility of individual groups 4.1 to 7.3 To arrange very close to each other, be beneficial.

Neben dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit drei Gruppen 4.1 bis 4.3 beziehungsweise 7.1 bis 7.3 je Polarität ist es selbstverständlich möglich, den Aufbau mit lediglich zwei Gruppen 4.1, 4.2 beziehungsweise 7.1, 7.2 oder beliebig vielen Gruppen 4.1 bis 4.n beziehungsweise 7.1 bis 7.n entsprechend aufzubauen. Der Aufbau lässt sich sehr viel prozesssicherer bewerkstelligen als der Aufbau gemäß dem Stand der Technik, sodass die geringfügig höhere Anzahl an Schweißvorgängen durchaus gerechtfertigt ist. Außerdem lässt der Aufbau größere Batteriezellen 1 und damit insgesamt eine höhere Energiedichte bei einer aus den Batteriezellen 1 aufgebauten Gesamtbatterie zu.In addition to the embodiment shown here with three groups 4.1 to 4.3 respectively 7.1 to 7.3 Of course, depending on the polarity, it is possible to construct it with only two groups 4.1 . 4.2 respectively 7.1 . 7.2 or any number of groups 4.1 to 4-n respectively 7.1 to 7.n build up accordingly. The structure can be accomplished much more reliable than the structure according to the prior art, so that the slightly higher number of welding operations is justified. In addition, the structure leaves larger battery cells 1 and thus a higher overall energy density at one of the battery cells 1 built-up battery too.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1369939 A2 [0002]

Claims

Battery cell ( 1 ) with a stack ( 6 ) of positive and negative electrodes ( 2 . 3 ) and separators ( 5 ), the electrodes ( 2 . 3 ) each arrester lugs ( 4 . 7 ), each with a positive and a negative collector ( 8th . 9 ) are welded, characterized in that the arrester lugs ( 4 . 7 ) of a polarity are designed such that they are divided into at least two groups ( 4.1 , ... 4-n ; 7.1 , ... 7.n ) in at least two different areas of the stack ( 6 ) of the electrodes ( 2 . 3 ) and that each of the groups ( 4.1 , ... 4-n ; 7.1 , ... 7.n ) with another area of the respective collector ( 8th . 9 ) is welded.

Battery cell ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at least two groups ( 4.1 , ... 4-n ; 7.1 , ... 7.n ) of the arrester lugs ( 4 . 7 ) are arranged in their projection on the stack level adjacent to each other.

Battery cell ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that each of the collectors ( 8th . 9 ) has a planar extent in the stack level or in a plane parallel to the stack level.

Battery cell ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the groups ( 4.1 , ... 4-n ; 7.1 , ... 7.n ) of the arrester lugs ( 4 . 7 ) on two different sides of the respective collector ( 8th . 9 ) are welded to it.

Battery cell ( 1 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the groups ( 4.1 , ... 4-n ; 7.1 , ... 7.n ) of the arrester lugs ( 4 . 7 ) in their projection onto the stack level in adjacent areas of the respective collector ( 8th . 9 ) are welded to it.

Battery cell ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the adjacent areas alternately on one or the other side of the respective collector ( 8th . 9 ) are arranged.

Battery cell ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the arrester lugs ( 4 . 7 ) by means of ultrasonic welding with the respective collectors ( 8th . 9 ) are welded.

Battery cell ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that each of the groups ( 4.1 , ... 4-n ; 7.1 , ... 7.n ) of the arrester lugs ( 4 . 7 ) up to 35 of the arrester lugs ( 4 . 7 ).

Battery cell ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the stack ( 6 ) of the electrodes ( 2 . 3 ) and separators ( 5 ) of a film ( 10 ) or a foil bag is tightly enclosed.

Use of the battery cell ( 1 ) for forming a cell stack as a traction battery in an at least partially electrically powered vehicle.