DE102012017184A1 - Electrochemical energy storage cell of electrochemical energy storage device e.g. battery mounted in motor vehicle, has envelope that consists of functional layer separated from electrode assembly in normal operating state - Google Patents

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Abstract

The storage cell (10) has a sheet-like envelope (24) that partially encloses an electrode assembly (12) comprising a first electrode of a first polarity, and a second electrode of a second polarity. The envelope has a functional layer (243) that is electrically conductively connected to the first electrode of the electrode assembly by an electrically conductor, and an electrically insulating layer. The functional layer in a laminating direction is separated from the electrode assembly in the normal operating state. An independent claim is included for an electrochemical energy storage device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochemische Energiespeicherzelle, insbesondere in Form einer Pouch- oder Coffeebag-Zelle, und eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung bzw. Batterie mit wenigstens einer solchen elektrochemischen Energiespeicherzelle.The present invention relates to an electrochemical energy storage cell, in particular in the form of a Pouch- or Coffeebag cell, and an electrochemical energy storage device or battery with at least one such electrochemical energy storage cell.

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur Versorgung von Kraftfahrzeugantrieben beispielhaft beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch unabhängig von der Bauart der Batterie, der Chemie der elektrochemischen Energiespeicherzelle und unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung finden kann.The invention will be described by way of example in connection with lithium-ion batteries for supplying vehicle drives. It should be noted that the invention can also be used regardless of the type of battery, the chemistry of the electrochemical energy storage cell and regardless of the type of powered drive.

Aus dem Stand der Technik sind Batterien mit mehreren elektrochemischen Energiespeicherzellen zur Versorgung von Kraftfahrzeugantrieben bekannt. Üblicherweise sind die elektrochemischen Energiespeicherzellen untereinander elektrisch verschaltet, insbesondere zur Erhöhung der Batteriespannung, der Batterieleistung und/oder der Reichweite des von der Batterie versorgten Kraftfahrzeuges.Batteries with a plurality of electrochemical energy storage cells for supplying motor vehicle drives are known from the prior art. Usually, the electrochemical energy storage cells are electrically interconnected, in particular for increasing the battery voltage, the battery power and / or the range of the vehicle powered by the battery.

Übliche Energiespeicherzellen weisen eine Elektrodenbaugruppe mit zumindest zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität und einem Separator auf. Der Separator trennt bzw. beanstandet die Elektroden unterschiedlicher Polarität. Weiter weisen übliche Energiespeicherzellen eine Zellumhüllung auf, welche die Elektrodenbaugruppe zumindest teilweise umschließt. Im Fall von so genannten Pouch- oder Coffeebag-Zellen ist diese Zellumhüllung folienartig ausgebildet und im Allgemeinen mehrschichtig aufgebaut.Conventional energy storage cells have an electrode assembly with at least two electrodes of different polarity and a separator. The separator separates or complains the electrodes of different polarity. Furthermore, conventional energy storage cells have a cell envelope which at least partially surrounds the electrode assembly. In the case of so-called Pouch- or Coffeebag cells, this cell envelope is formed like a foil and is generally multi-layered.

Insbesondere bei der Anwendung in Kraftfahrzeugen, aber nicht nur dort, kommt es bei solchen Batterien bzw. Energiespeicherzellen besonders auf die Sicherheit an. Die Sicherheit muss dabei auch bei mechanischen Belastungen von außen, wie beispielsweise dem Auftreffen von Fremdkörpern wie Nägeln und dergleichen, gewährleistet sein. Neben dem Ansatz, ein Eindringen von Fremdkörpern zum Beispiel durch hochfeste Batteriegehäuse zu verhindern, besteht ein weiterer Lösungsansatz darin, beim (teilweisen) Eindringen eines Fremdkörpers in eine Batterie oder Energiespeicherzelle diese zumindest teilweise kontrolliert zu entladen, um eine Gefährdung von zum Beispiel Fahrzeuginsassen und Rettungskräften zu vermindern. Derartige Schutzmaßnahmen werden mit größeren Batteriekapazitäten und höheren Energiedichten immer wichtiger.Particularly in the case of use in motor vehicles, but not only there, it is particularly important for such batteries or energy storage cells to be safe. The safety must be ensured even when mechanical loads from the outside, such as the impact of foreign bodies such as nails and the like. In addition to the approach to prevent ingress of foreign bodies, for example, by high-strength battery case, another approach is to at least partially controlled to discharge the (partial) penetration of a foreign body in a battery or energy storage cell, a threat to, for example, vehicle occupants and rescue workers to diminish. Such protective measures are becoming increasingly important with larger battery capacities and higher energy densities.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, Batterien bzw. Energiespeicherzellen mit erhöhter Sicherheit zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the invention to provide batteries or energy storage cells with increased security available.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrochemische Energiespeicherzelle mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by an electrochemical energy storage cell having the features of claim 1. Particularly preferred embodiments and further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeicherzelle weist eine Elektrodenbaugruppe, welche wenigstens eine erste Elektrode einer ersten Polarität und wenigstens eine zweite Elektrode einer zweiten Polarität aufweist, und eine folienartige Umhüllung, welche die Elektrodenbaugruppe zumindest teilweise umschließt, auf. Die Umhüllung weist wenigstens eine erste Funktionsschicht, welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend mit der wenigstens einen ersten Elektrode der Elektrodenbaugruppe verbunden ist, und wenigstens eine elektrische Isolierschicht, welche die erste Funktionsschicht im Normalbetriebszustand der Energiespeicherzelle in einer Schichtrichtung der Umhüllung von der Elektrodenbaugruppe trennt, auf.The electrochemical energy storage cell according to the invention has an electrode assembly which has at least one first electrode of a first polarity and at least one second electrode of a second polarity, and a foil-like sheath which at least partially surrounds the electrode assembly. The enclosure has at least one first functional layer, which is at least partially electrically conductive and is electrically conductively connected to the at least one first electrode of the electrode assembly, and at least one electrical insulating layer, which the first functional layer in the normal operating state of the energy storage cell in a direction of the sheath of the Electrode assembly disconnects.

Wenn ein Fremdkörper auf eine erfindungsgemäße Batterie, insbesondere auf eine erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeicherzelle der Batterie einwirkt oder auftrifft, beispielsweise bei einem Unfall insbesondere eines Kraftfahrzeuges, dann kann die Energiespeicherzelle beschädigt werden. Es ist beobachtet worden, dass eine herkömmliche Batterie insbesondere nach einer Beschädigung insbesondere einer ihrer Energiespeicherzellen unkontrolliert Energie an die Umgebung abgibt. Die erfindungsgemäße Energiespeicherzelle bietet den Vorteil, dass die erste Funktionsschicht der Umhüllung der Energiespeicherzelle im Fall eines in die Umhüllung eindringenden Fremdkörpers oder eines auf die Umhüllung von außen einwirkenden Druckes einen geschlossenen Strompfad zwischen den Elektroden unterschiedlicher Polarität der Energiespeicherzelle bilden kann. Über diesen geschlossenen Strompfad kann sich die Energiespeicherzelle dann kontrolliert entladen. Die Umhüllung mit der wenigstens einen ersten Funktionsschicht kann deshalb auch als „Nail Safety Device” bezeichnet werden.If a foreign body acts on or impinges on a battery according to the invention, in particular on an electrochemical energy storage cell according to the invention, for example in the case of an accident, in particular of a motor vehicle, then the energy storage cell can be damaged. It has been observed that a conventional battery releases energy to the environment in an uncontrolled manner, in particular after damage, in particular of one of its energy storage cells. The energy storage cell according to the invention has the advantage that the first functional layer of the enclosure of the energy storage cell can form a closed current path between the electrodes of different polarity of the energy storage cell in the case of a foreign body entering the enclosure or a pressure acting on the enclosure. The energy storage cell can then discharge in a controlled manner via this closed current path. The wrapping with the at least one first functional layer can therefore also be referred to as a "nail safety device".

Während die erste Funktionsschicht der Umhüllung im Normalbetriebszustand der Energiespeicherzelle von den Komponenten der Energiespeicherzelle zweiter Polarität getrennt ist, wird diese Isolierung beim Eindringen eines Fremdkörpers entweder durch den Fremdkörper selbst überbrückt, falls es sich zum Beispiel um einen elektrisch leitfähigen Fremdkörper wie beispielsweise einen Metallnagel handelt, oder durch eine Verformung der Umhüllung und einen direkten Kontakt zwischen der ersten Funktionsschicht und den entsprechenden anderen Komponenten aufgehoben. Der letztgenannte Mechanismus erfolgt auch bei einer insbesondere örtlich begrenzten, insbesondere im Wesentlichen punktuellen Druckeinwirkung von außen auf die Umhüllung.While the first functional layer of the enclosure is separated from the components of the energy storage cell second polarity in the normal operating state of the energy storage cell, this insulation is bridged when entering a foreign body either by the foreign body itself, for example, if it is an electrically conductive foreign body such as a metal nail, or by a deformation of the envelope and a direct contact between the lifted first functional layer and the corresponding other components. The latter mechanism also takes place in the case of a locally localized, in particular substantially punctual pressure action from outside on the casing.

Die erste Funktionsschicht ist Bestandteil der folienartigen Umhüllung, sodass sich ein besonders einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeicherzelle mit einer geringen Anzahl von Bauteilen ergibt. Vorzugsweise ist die erste Funktionsschicht dabei in die Umhüllung der Energiespeicherzelle integriert oder Bestandteil eines gemeinsamen mehrschichtigen Aufbaus oder als separate Baueinheit eingelegt. Durch diesen Einbau des Schutzmechanismus in die Umhüllung der Energiespeicherzelle kann die gewünschte Erhöhung der Sicherheit mit den erfindungsgemäßen Energiespeicherzellen unabhängig vom Aufbau der Batterie mit diesen Energiespeicherzellen erzielt werden.The first functional layer is part of the film-like enclosure, so that a particularly simple construction of the electrochemical energy storage cell according to the invention results with a small number of components. In this case, the first functional layer is preferably integrated into the envelope of the energy storage cell or inserted as part of a common multi-layer structure or as a separate structural unit. Through this installation of the protective mechanism in the enclosure of the energy storage cell, the desired increase in security can be achieved with the energy storage cells according to the invention, regardless of the structure of the battery with these energy storage cells.

Unter einer elektrochemischen Energiespeicherzelle im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, zumindest zeitweise chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln und zumindest zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Von einer solchen Energiespeicherzelle ist in diesem Zusammenhang eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung zu unterscheiden, welche ein oder vorzugsweise mehrere solcher Energiespeicherzellen in einem Gehäuse aufnimmt. Eine solche Energiespeichervorrichtung wird im Sinne der Erfindung auch als Batterie bezeichnet.An electrochemical energy storage cell in the sense of the invention means a device which serves, in particular, to convert at least temporarily chemical energy into electrical energy and at least temporarily to provide electrical energy, in particular to a consumer. From such an energy storage cell is to be distinguished in this context, an electrochemical energy storage device which receives one or preferably a plurality of such energy storage cells in a housing. Such an energy storage device is referred to in the context of the invention as a battery.

Die elektrochemische Energiespeicherzelle weist eine Elektrodenbaugruppe auf. Unter einer Elektrodenbaugruppe im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Bereitstellung elektrischer Energie dient. Die Elektrodenbaugruppe ist vorzugsweise ausgestaltet, insbesondere gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln, bevor die Elektrodenbaugruppe diese elektrische Energie einem Verbraucher zur Verfügung stellt. Die Elektrodenbaugruppe ist vorzugsweise auch ausgestaltet, zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln und als chemische Energie zu speichern. Man spricht dann auch von einer wiederaufladbaren Elektrodenbaugruppe.The electrochemical energy storage cell has an electrode assembly. An electrode assembly in the sense of the invention means a device which serves in particular for the provision of electrical energy. The electrode assembly is preferably configured to convert in particular stored chemical energy into electrical energy before the electrode assembly provides this electrical energy to a consumer. The electrode assembly is preferably also configured to convert supplied electrical energy into chemical energy and to store it as chemical energy. One speaks then of a rechargeable electrode assembly.

Die Elektrodenbaugruppe weist zumindest zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität (erste und zweite Elektroden im Sinne der Erfindung) auf. Vorzugsweise weisen die Elektroden der Elektrodenbaugruppe jeweils eine insbesondere metallische Kollektorfolie sowie eine oder zwei Aktivmassen auf. Die Aktivmasse ist auf die Kollektorfolie zumindest einseitig aufgetragen. Zwei Aktivmassen unterschiedlicher Polarität sind auf verschiedenen Flächen der Kollektorfolie angeordnet und durch die Kollektorfolie beabstandet. Beim Laden oder Entladen der Elektrodenbaugruppe werden Elektronen zwischen der Kollektorfolie und der/den Aktivmasse(n) ausgetauscht. Vorzugsweise weist die Kollektorfolie die Materialen Kupfer und/oder Aluminium auf. Vorzugsweise sind mit der Kollektorfolie eine oder mehrere Ableiterfahnen insbesondere stoffschlüssig verbunden, bevorzugt einstückig ausgebildet. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe insbesondere über die Ableiterfahnen der Elektroden mit zwei Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität insbesondere stoffschlüssig verbunden, welche zur elektrischen Verbindung der Elektrodenbaugruppe mit zumindest einer Elektrodenbaugruppe einer benachbarten Energiespeicherzelle und/oder zumindest mittelbar der elektrischen Verbindung mit Batterieanschlüssen dienen.The electrode assembly has at least two electrodes of different polarity (first and second electrodes according to the invention). Preferably, the electrodes of the electrode assembly each have a particular metallic collector foil and one or two active compositions. The active composition is applied to the collector foil at least on one side. Two active materials of different polarity are arranged on different surfaces of the collector foil and spaced by the collector foil. When charging or discharging the electrode assembly, electrons are exchanged between the collector foil and the active mass (s). Preferably, the collector foil comprises the materials copper and / or aluminum. Preferably, one or more Ableitfahnen are in particular cohesively connected to the collector foil, preferably integrally formed. Preferably, the electrode assembly is in particular materially connected in particular via the Ableitfahnen of the electrodes with two Stromleiteinrichtungen different polarity, which serve for electrically connecting the electrode assembly with at least one electrode assembly of an adjacent energy storage cell and / or at least indirectly the electrical connection with battery terminals.

Die Elektroden unterschiedlicher Polarität der Elektrodenbaugruppe sind vorzugsweise durch einen Separator beabstandet, wobei der Separator für Ionen leitfähig ist, aber nicht oder nur kaum für Elektronen. Vorzugsweise enthält der Separator zumindest einen Teil des Elektrolyten bzw. des Leitsalzes. Vorzugsweise ist der Elektrolyt insbesondere nach dem Verschließen der Energiespeicherzelle im Wesentlichen ohne flüssigen Anteil ausgebildet. Vorzugsweise weist das Leitsalz Lithiumionen auf. Besonders bevorzugt werden Lithiumionen beim Laden in die negative Elektrode eingelagert bzw. interkaliert und beim Entladen wieder ausgelagert.The electrodes of different polarity of the electrode assembly are preferably spaced apart by a separator, wherein the separator is conductive for ions, but not or only slightly for electrons. Preferably, the separator contains at least part of the electrolyte or of the conductive salt. Preferably, the electrolyte is formed in particular after closing the energy storage cell substantially without a liquid portion. Preferably, the conductive salt comprises lithium ions. With particular preference, lithium ions are stored or intercalated during charging into the negative electrode and are removed again during discharging.

Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe als im Wesentlichen quaderförmiger Elektrodenstapel ausgebildet. Der Elektrodenstapel weist in seiner Stapelrichtung eine vorbestimmte Abfolge von Stapelblättern auf, wobei je zwei Elektrodenblätter unterschiedlicher Polarität von einem Separatorblatt getrennt sind. Vorzugsweise sind Elektrodenblätter gleicher Polarität insbesondere über eine gemeinsame Stromleiteinrichtung miteinander elektrisch verbunden. Diese Ausgestaltung der Elektrodenbaugruppe bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität der Elektrodenbaugruppe, beispielsweise in Amperestunden [Ah] oder Wattstunden [Wh], seltener in Coulomb [C] angegeben, auf einfache Weise durch Hinzufügen weiterer Elektrodenblätter erhöht werden kann. Besonders bevorzugt sind zumindest zwei Separatorblätter miteinander verbunden und umschließen eine begrenzende Kante eines Elektrodenblattes. Eine derartige Elektrodenbaugruppe mit einem einzelnen, insbesondere mäanderförmigen Separator bietet den Vorteil, dass einem parasitären Strom, ausgehend von dieser begrenzenden Kante zu einem Elektrodenblatt anderer Polarität, begegnet ist.Preferably, the electrode assembly is formed as a substantially cuboid electrode stack. The electrode stack has a predetermined sequence of stack sheets in its stacking direction, with two electrode sheets of different polarity being separated from a separator sheet. Electrode sheets of the same polarity are preferably electrically connected to one another, in particular via a common current-conducting device. This configuration of the electrode assembly offers the advantage that the charging capacity of the electrode assembly, for example in ampere hours [Ah] or watt-hours [Wh], more rarely in coulombs [C], can be increased in a simple manner by adding further electrode sheets. Particularly preferably, at least two separator sheets are connected to one another and surround a delimiting edge of an electrode sheet. Such an electrode assembly with a single, in particular meander-shaped separator offers the advantage that a parasitic current, starting from this limiting edge to an electrode sheet of a different polarity, is encountered.

Die Elektrodenbaugruppe der Energiespeicherzelle ist von einer folienartigen Umhüllung zumindest teilweise umschlossen. Unter einer Umhüllung im Sinn der Erfindung wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, welche die Energiespeicherzelle zumindest teilweise umgibt und sie zu ihrer Umgebung hin abgrenzt. Durch die folienartige Ausbildung der Umhüllung kann diese eine zumindest teilweise adaptive mechanische Struktur bereitstellen, in der sich Komponenten der Energiespeicherzelle befinden. Vorzugsweise ist die folienartige Umhüllung mehrschichtig, d. h. aus zwei, drei, vier, fünf oder mehr Schichten ausgebildet. Die mehreren Schichten der Umhüllung sind vorzugsweise fest miteinander verbunden und/oder in einem Fertigungsschritt als einheitlicher Schichtverbund gemeinsam hergestellt. Die folienartige Umhüllung weist vorzugsweise an ihrer der Elektrodenbaugruppe zugewandten Innenseite eine elektrische Isolierschicht auf. Die folienartige Umhüllung weist vorzugsweise eine fluiddichte Schicht, bevorzugt eine Metallschicht auf, welche vorzugsweise als Wasserdampfsperre dient. Energiespeicherzellen mit solchen folienartigen Umhüllungen werden auch als Pouch- oder Coffeebag-Zellen bezeichnet. The electrode assembly of the energy storage cell is at least partially enclosed by a film-like envelope. An enclosure in the sense of the invention is understood in particular to mean a device which at least partially surrounds the energy storage cell and delimits it to its surroundings. Due to the foil-like design of the sheath, this can provide an at least partially adaptive mechanical structure in which components of the energy storage cell are located. Preferably, the film-like envelope is multi-layered, ie formed from two, three, four, five or more layers. The several layers of the sheath are preferably firmly connected to one another and / or jointly produced in one production step as a uniform layer composite. The foil-like sheath preferably has an electrical insulating layer on its inner side facing the electrode assembly. The film-like covering preferably has a fluid-tight layer, preferably a metal layer, which preferably serves as a water vapor barrier. Energy storage cells with such film-like sheaths are also referred to as pouch or Coffeebag cells.

Die folienartige Umhüllung weist erfindungsgemäß wenigstens eine erste Funktionsschicht und wenigstens eine elektrische Isolierschicht auf. Die Umhüllung kann im Rahmen der Erfindung nur aus diesen Funktions- und Isolierschichten bestehen, weist aber vorzugsweise neben den genannten Schichten noch weitere Schichten oder Lagen auf.According to the invention, the film-like enclosure has at least one first functional layer and at least one electrical insulating layer. In the context of the invention, the covering can consist only of these functional and insulating layers, but preferably also has further layers or layers in addition to the layers mentioned.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens eine erste Funktionsschicht und/oder die wenigstens eine elektrische Isolierschicht integraler Bestandteil der Umhüllung, d. h. sie bilden mit der Umhüllung ein gemeinsames Bauteil, welches um die Elektrodenbaugruppe herum angeordnet ist. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens eine erste Funktionsschicht und die wenigstens eine elektrische Isolierschicht als eine separate Baueinheit getrennt von der üblichen bzw. übrigen Umhüllung vorgesehen; sie können dann vorzugsweise stoffschlüssig mit dieser verbunden werden oder in einem separaten Fertigungsschritt um die Elektrodenbaugruppe montiert werden. Bei dieser Ausgestaltung können die Funktions- und Isolierschichten selbst folienartig oder im Wesentlichen formstabil ausgebildet sein. Auch können diese Funktions- und Isolierschichten bei dieser Ausgestaltung beide innerhalb der übrigen Umhüllung, beide außerhalb der übrigen Umhüllung oder zum Teil innerhalb und zum Teil außerhalb der übrigen Umhüllung angeordnet sein.In one embodiment of the invention, the at least one first functional layer and / or the at least one electrical insulating layer are an integral part of the envelope, i. H. they form with the enclosure a common component which is disposed around the electrode assembly. In another embodiment of the invention, the at least one first functional layer and the at least one electrical insulating layer are provided as a separate structural unit separate from the usual or remaining enclosure; they can then preferably be materially connected to this or mounted in a separate manufacturing step to the electrode assembly. In this embodiment, the functional and insulating layers may themselves be formed like a foil or substantially dimensionally stable. Also, these functional and insulating layers can be arranged in this embodiment, both within the rest of the envelope, both outside the rest of the envelope or partly inside and partly outside the rest of the envelope.

Die Umhüllung der Elektrodenbaugruppe weist gemäß der Erfindung wenigstens eine, d. h. vorzugsweise ein, zwei, drei oder mehr erste Funktionsschichten und wenigstens eine, d. h. vorzugsweise ein, zwei, drei oder mehr elektrische Isolierschichten auf.The sheath of the electrode assembly according to the invention comprises at least one, i. H. preferably one, two, three or more first functional layers and at least one, d. H. preferably one, two, three or more electrical insulating layers.

Die wenigstens eine erste Funktionsschicht erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten Bereich der Umhüllung, zumindest im Wesentlichen über die gesamten Hauptflächen der Umhüllung zu beiden Seiten der Elektrodenbaugruppe in deren Stapelrichtung, oder zumindest im Wesentlichen über die gesamte Hauptfläche der Umhüllung auf einer Seite der Elektrodenbaugruppe in deren Stapelrichtung. Im Fall von mehreren, d. h. wenigstens zwei ersten Funktionsschichten erstrecken sich diese vorzugsweise im Wesentlichen deckungsgleich oder zumindest teilweise einander überlappend in der Umhüllung. Die wenigstens eine elektrische Isolierschicht erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten Bereich der Umhüllung oder zumindest im Wesentlichen über die gesamten Hauptflächen der Umhüllung zu beiden Seiten der Elektrodenbaugruppe in deren Stapelrichtung.The at least one first functional layer preferably extends over the entire area of the enclosure, at least essentially over the entire main surfaces of the enclosure on both sides of the electrode assembly in the stacking direction thereof, or at least substantially over the entire main surface of the enclosure on one side of the electrode assembly in its stacking direction stacking direction. In the case of several, i. H. At least two first functional layers preferably extend substantially congruently or at least partially overlapping one another in the enclosure. The at least one electrical insulating layer preferably extends over the entire region of the sheath or at least substantially over the entire main surfaces of the sheath to both sides of the electrode assembly in its stacking direction.

Die wenigstens eine erste Funktionsschicht ist zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen über ihren gesamten Bereich elektrisch leitfähig ausgebildet. Die wenigstens eine erste Funktionsschicht ist zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen über ihre gesamte Schichtdicke elektrisch leitfähig ausgebildet. Die wenigstens eine erste Funktionsschicht ist vorzugsweise einteilig ausgebildet oder aus mehreren Abschnitten zusammengefügt. Die wenigstens eine erste Funktionsschicht ist einschichtig oder mehrschichtig aufgebaut.The at least one first functional layer is at least partially, preferably substantially electrically conductive over its entire area. The at least one first functional layer is at least partially, preferably substantially electrically conductive over its entire layer thickness. The at least one first functional layer is preferably formed in one piece or joined together from several sections. The at least one first functional layer is constructed in a single-layered or multilayered manner.

Die wenigstens eine erste Funktionsschicht der Umhüllung ist mit den ersten Elektroden der Elektrodenbaugruppe direkt oder mittelbar elektrisch leitend verbunden. Vorzugsweise ist die wenigstens eine erste Funktionsschicht der Umhüllung mit allen ersten Elektroden der Elektrodenbaugruppe elektrisch leitend verbunden.The at least one first functional layer of the sheath is connected directly or indirectly with the first electrodes of the electrode assembly in an electrically conductive manner. Preferably, the at least one first functional layer of the sheath is electrically conductively connected to all first electrodes of the electrode assembly.

Die wenigstens eine erste Funktionsschicht der Umhüllung ist durch wenigstens eine elektrische Isolierschicht in der Schichtrichtung der Umhüllung von der Elektrodenbaugruppe getrennt. Unter einer elektrischen Isolierschicht soll in diesem Zusammenhang eine Schicht mit einem derart großen elektrischen Widerstand insbesondere in ihrer Schichtdickenrichtung verstanden werden, der einen elektrischen Stromfluss zwischen den ersten und zweiten Elektroden der Elektrodenbaugruppe über die wenigstens eine erste Funktionsschicht auch bei vollständig geladener Energiespeicherzelle und über den gesamten Einsatztemperaturbereich der Energiespeicherzelle im Wesentlichen verhindern kann. Der erforderliche Widerstandswert hängt in diesem Zusammenhang insbesondere auch von den Übergangswiderständen zwischen der wenigstens einen ersten Funktionsschicht der Umhüllung und den ersten Elektroden der Elektrodenbaugruppe ab. Der Widerstandswert der elektrischen Isolierschicht kann insbesondere durch die Wahl des Materials und die Schichtdicke der Isolierschicht beeinflusst werden. Die elektrische Isolierschicht ist einschichtig oder mehrschichtig aufgebaut.The at least one first functional layer of the sheath is separated from the electrode assembly by at least one electrical insulating layer in the laminar direction of the sheath. In this context, an electrical insulating layer is to be understood as meaning a layer having such a large electrical resistance, in particular in its layer thickness direction, which has an electrical current flow between the first and second electrodes of the electrode assembly via the at least one first functional layer even when the energy storage cell is completely charged and over the entire Use temperature range of the energy storage cell can substantially prevent. The required resistance depends in this context, in particular, on the contact resistance between the at least one first functional layer of the sheath and the first electrode of the electrode assembly from. The resistance of the electrical insulating layer can be influenced in particular by the choice of the material and the layer thickness of the insulating layer. The electrical insulating layer is single-layered or multi-layered.

Unter dem Normalbetriebszustand der Energiespeicherzelle, in welchem die wenigstens eine erste Funktionsschicht der Umhüllung durch die wenigstens eine elektrische Isolierschicht in der Schichtrichtung der Umhüllung von der Elektrodenbaugruppe getrennt ist, sollen alle Betriebszustände verstanden werden, in denen ein Laden oder Entladen der Energiespeicherzelle und ein stabiles Energiespeichern gefahrlos möglich sind. Die wenigstens eine elektrische Isolierschicht trennt die erste(n) Funktionsschicht(en) der Umhüllung zumindest in einem solchen gefahrlosen Normalbetriebszustand von der Elektrodenbaugruppe. In bestimmten Gefährdungssituationen, insbesondere beim Einwirken von Drücken oder Fremdkörpern auf die Energiespeicherzelle bzw. deren Umhüllung kann hingegen die durch die wenigsten eine elektrische Isolierschicht bewirkte elektrische Isolierung aufgehoben werden.Under the normal operating state of the energy storage cell, in which the at least one first functional layer of the sheath is separated from the electrode assembly by the at least one electrical insulating layer in the layer direction of the sheath, all operating states are to be understood in which loading or unloading of the energy storage cell and a stable energy storage safely possible. The at least one electrical insulating layer separates the first functional layer (s) of the enclosure from the electrode assembly at least in such a safe normal operating condition. In certain hazardous situations, in particular when exposed to pressure or foreign bodies on the energy storage cell or its enclosure, however, the electrical insulation caused by the least one electrical insulation layer can be repealed.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Umhüllung ferner wenigstens eine zweite Funktionsschicht, welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend mit der wenigstens einen zweiten Elektrode der Elektrodenbaugruppe verbunden ist, und wenigstens eine weitere elektrische Isolierschicht, welche die ersten und zweiten Funktionsschichten der Umhüllung im Normalbetriebszustand der Energiespeicherzelle in der Schichtrichtung der Umhüllung voneinander trennt, auf.In a preferred embodiment of the invention, the sheath further comprises at least one second functional layer, which is at least partially electrically conductive and is electrically conductively connected to the at least one second electrode of the electrode assembly, and at least one further electrical insulating layer, which the first and second functional layers of Encapsulation in the normal operating state of the energy storage cell in the layer direction of the enclosure separates from each other, on.

Bei dieser Ausgestaltung werden die ersten und zweiten Funktionsschichten der Umhüllung in einem oben beschriebenen Gefährdungszustand elektrisch leitend miteinander verbunden bzw. kurzgeschlossen, sodass sich ein geschlossener Strompfad zwischen den Elektroden unterschiedlicher Polarität der Energiespeicherzelle bilden kann, über den sich die Energiespeicherzelle dann kontrolliert entladen kann.In this embodiment, the first and second functional layers of the sheath are electrically conductively connected or short-circuited in a danger state described above, so that a closed current path can form between the electrodes of different polarity of the energy storage cell, via which the energy storage cell can discharge in a controlled manner.

Die obigen Ausführungen in Zusammenhang mit der wenigstens einen ersten Funktionsschicht der Umhüllung gelten in entsprechender Weise für diese wenigstens eine zweite Funktionsschicht der Umhüllung. Die obigen Ausführungen in Zusammenhang mit der wenigstens einen Isolierschicht gelten in entsprechender Weise für diese wenigstens eine weitere Isolierschicht.The above statements in connection with the at least one first functional layer of the envelope apply correspondingly to this at least one second functional layer of the envelope. The above statements in connection with the at least one insulating layer apply correspondingly to this at least one further insulating layer.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Umhüllung in einer Stapelrichtung der Elektrodenbaugruppe auf der einen Seite der Elektrodenbaugruppe wenigstens eine erste Funktionsschicht, welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend mit der wenigstens einen ersten Elektrode der Elektrodenbaugruppe verbunden ist, und auf der anderen Seite der Elektrodenbaugruppe wenigstens eine zweite Funktionsschicht, welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend mit der wenigstens einen zweiten Elektrode der Elektrodenbaugruppe verbunden ist, auf.In another preferred embodiment of the invention, the envelope in a stacking direction of the electrode assembly on one side of the electrode assembly at least a first functional layer, which is at least partially electrically conductive and is electrically connected to the at least one first electrode of the electrode assembly, and on the On the other side of the electrode assembly at least a second functional layer, which is at least partially electrically conductive and is electrically conductively connected to the at least one second electrode of the electrode assembly, on.

Die erste Funktionsschicht auf der einen Seite der Elektrodenbaugruppe und die zweite Funktionsschicht auf der anderen Seite der Elektrodenbaugruppe sind – zumindest im Normalbetriebszustand der Energiespeicherzelle – vorzugsweise elektrisch voneinander isoliert. In der Schichtrichtung der Umhüllung ist zwischen der wenigstens einen ersten Funktionsschicht und der Elektrodenbaugruppe vorzugsweise wenigstens eine elektrische Isolierschicht angeordnet und ist zwischen der wenigstens einen zweiten Funktionsschicht und der Elektrodenbaugruppe vorzugsweise wenigstens eine elektrische Isolierschicht angeordnet. Die elektrischen Isolierschichten zu beiden Seiten der Elektrodenbaugruppe sind vorzugsweise miteinander verbunden oder separat zueinander. Die wenigstens eine erste Funktionsschicht auf der einen Seite der Elektrodenbaugruppe ist mit wenigstens einer ersten Elektrode der Elektrodenbaugruppe elektrisch leitend verbunden und die wenigstens eine zweite Funktionsschicht auf der anderen Seite der Elektrodenbaugruppe ist mit wenigstens einer zweiten Elektrode der Elektrodenbaugruppe elektrisch leitend verbunden, sodass bei dieser bevorzugten Ausführungsform die ersten und zweiten Funktionsschichten der Umhüllung auf den verschiedenen Seiten der Elektrodenbaugruppe unabhängig voneinander funktionieren. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Funktionsschichten auf den verschiedenen Seiten der Elektrodenbaugruppe jeweils mit einer Elektrodenart der Elektrodenbaugruppe elektrisch leitend verbunden, welche in der Stapelrichtung der Elektrodenbaugruppe nicht außen liegt.The first functional layer on one side of the electrode assembly and the second functional layer on the other side of the electrode assembly are preferably electrically insulated from one another, at least in the normal operating state of the energy storage cell. In the layer direction of the cladding, at least one electrical insulating layer is preferably arranged between the at least one first functional layer and the electrode subassembly, and at least one electrical insulating layer is preferably arranged between the at least one second functional layer and the electrode subassembly. The electrical insulating layers on both sides of the electrode assembly are preferably interconnected or separate from one another. The at least one first functional layer on one side of the electrode assembly is electrically connected to at least one first electrode of the electrode assembly and the at least one second functional layer on the other side of the electrode assembly is electrically connected to at least one second electrode of the electrode assembly, so in this preferred Embodiment the first and second functional layers of the envelope on the different sides of the electrode assembly operate independently. Preferably, the first and second functional layers on the different sides of the electrode assembly are each electrically connected to an electrode type of the electrode assembly which is not exposed in the stacking direction of the electrode assembly.

Die obigen Ausführungen in Zusammenhang mit der wenigstens einen ersten Funktionsschicht der Umhüllung gelten in entsprechender Weise für diese ersten und zweiten Funktionsschichten der Umhüllung.The above statements in connection with the at least one first functional layer of the envelope apply correspondingly to these first and second functional layers of the envelope.

In einer Abwandlung der zuletzt beschriebenen Ausgestaltung kann die Energiespeicherzelle gemäß der Erfindung auch nur einseitig mit einem „Nail Safety Device” ausgestattet sein. In diesem Fall weist die Umhüllung in einer Stapelrichtung der Elektrodenbaugruppe auf der einen Seite der Elektrodenbaugruppe wenigstens eine erste Funktionsschicht, welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend mit der wenigstens einen ersten Elektrode der Elektrodenbaugruppe verbunden ist, während auf der anderen Seite der Elektrodenbaugruppe keine Funktionsschicht, welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend mit irgendeiner Elektrode der Elektrodenbaugruppe verbunden ist, vorgesehen ist. In der Schichtrichtung der Umhüllung ist zwischen der wenigstens einen ersten Funktionsschicht und der Elektrodenbaugruppe vorzugsweise wenigstens eine elektrische Isolierschicht angeordnet.In a modification of the last-described embodiment, the energy storage cell according to the invention can also be equipped on one side only with a "nail safety device". In this case, the sheath in a stacking direction of the electrode assembly on the one side of the electrode assembly has at least one first functional layer which is at least partially electrically conductive is formed and electrically conductively connected to the at least one first electrode of the electrode assembly, while on the other side of the electrode assembly no functional layer which is at least partially electrically conductive and is electrically connected to any electrode of the electrode assembly, is provided. In the layer direction of the cladding, at least one electrical insulating layer is preferably arranged between the at least one first functional layer and the electrode subassembly.

In einer noch anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Elektrodenbaugruppe in einer Stapelrichtung der Elektrodenbaugruppe als äußerste Elektrode jeweils eine zweite Elektrode auf und weist die Umhüllung in einer Stapelrichtung der Elektrodenbaugruppe auf beiden Seiten der Elektrodenbaugruppe wenigstens eine erste Funktionsschicht auf, welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend mit der wenigstens einen ersten Elektrode der Elektrodenbaugruppe verbunden ist.In yet another preferred embodiment of the invention, the electrode assembly in a stacking direction of the electrode assembly as the outermost electrode in each case a second electrode and has the enclosure in a stacking direction of the electrode assembly on both sides of the electrode assembly at least a first functional layer, which at least partially formed electrically conductive is and is electrically connected to the at least one first electrode of the electrode assembly.

Die erste Funktionsschicht auf der einen Seite der Elektrodenbaugruppe und die erste Funktionsschicht auf der anderen Seite der Elektrodenbaugruppe sind vorzugsweise einteilig miteinander ausgebildet, als separate Komponenten elektrisch leitend miteinander verbunden oder als separate Komponenten elektrisch voneinander isoliert. In der Schichtrichtung der Umhüllung ist zwischen der wenigstens einen ersten Funktionsschicht und der Elektrodenbaugruppe vorzugsweise jeweils wenigstens eine elektrische Isolierschicht angeordnet. Die elektrischen Isolierschichten zu beiden Seiten der Elektrodenbaugruppe sind vorzugsweise miteinander verbunden oder separat zueinander.The first functional layer on one side of the electrode assembly and the first functional layer on the other side of the electrode assembly are preferably formed integrally with each other, electrically interconnected as separate components or electrically isolated from each other as separate components. In the layer direction of the cladding, at least one electrical insulating layer is preferably arranged in each case between the at least one first functional layer and the electrode subassembly. The electrical insulating layers on both sides of the electrode assembly are preferably interconnected or separate from one another.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Funktionsschicht und/oder die zweite Funktionsschicht der Umhüllung im Wesentlichen fluiddicht ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung kann vorzugsweise auf eine zusätzliche fluiddichte Schicht in der Umhüllung verzichtet werden. Die erste bzw. zweite Funktionsschicht, welche fluiddicht ausgebildet ist, kann damit zugleich als Wasserdampfsperre dienen. Bei Ausführungsformen, bei denen nur auf einer Seite der Elektrodenbaugruppe eine Funktionsschicht vorgesehen ist, ist auf der anderen Seite der Elektrodenbaugruppe vorzugsweise eine zusätzliche fluiddichte Schicht vorgesehen.In a preferred embodiment of the invention, the first functional layer and / or the second functional layer of the sheath are formed substantially fluid-tight. In this embodiment, it is preferably possible to dispense with an additional fluid-tight layer in the enclosure. The first or second functional layer, which is designed to be fluid-tight, can thus simultaneously serve as a water vapor barrier. In embodiments in which a functional layer is provided on only one side of the electrode assembly, an additional fluid-tight layer is preferably provided on the other side of the electrode assembly.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Umhüllung auf ihrer der Elektrodenbaugruppe zugewandten Seite der ersten und/oder zweiten Funktionsschichten wenigstens eine stichfeste Schutzschicht auf. Diese stichfeste Schutzschicht weist vorzugsweise ein Gewebe oder Gewirke von verstärkenden Fasern, insbesondere Aramidfasern, und/oder einen oder mehrere metallische Einleger, welche vorzugsweise miteinander verbunden sind, und/oder einen oder mehrere oxidkeramische Einleger, welche vorzugsweise plattenförmig ausgebildet sind, auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Umhüllung einem Fremdkörper einen erhöhten mechanischen Widerstand gegen dessen Eindringen ins Innere der Energiespeicherzelle entgegensetzt.In a preferred embodiment of the invention, the envelope has on its side facing the electrode assembly side of the first and / or second functional layers at least one stab-resistant protective layer. This puncture-resistant protective layer preferably comprises a woven or knitted fabric of reinforcing fibers, in particular aramid fibers, and / or one or more metallic inserts, which are preferably joined together, and / or one or more oxide-ceramic inserts, which are preferably plate-shaped. This embodiment has the advantage that the envelope opposes a foreign body increased mechanical resistance to its penetration into the interior of the energy storage cell.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die der Elektrodenbaugruppe zugewandte elektrische Isolierschicht der Umhüllung zugleich als eine stichfeste Schutzschicht ausgebildet.In a further embodiment of the invention, the electrode assembly facing the electrical insulating layer of the envelope is also formed as a stab resistant protective layer.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen die erste Funktionsschicht und die wenigstens eine erste Elektrode der Elektrodenbaugruppe und/oder zwischen die zweite Funktionsschicht und die wenigstens eine zweite Elektrode der Elektrodenbaugruppe wenigstens ein Entladewiderstand geschaltet. Dieser wenigstens eine Entladewiderstand ist vorzugsweise zumindest teilweise außerhalb der Umhüllung angeordnet und/oder mit einem Bauteil außerhalb der Umhüllung wärmeleitend verbunden. Der Entladewiderstand ist insbesondere vorgesehen, beim kontrollierten Entladen elektrische Energie aus der Elektrodenbaugruppe in Wärmeenergie zu wandeln. Bei dieser Ausgestaltung kann ein Entladestrom, welcher aus der Elektrodenbaugruppe bei kurzgeschlossenen ersten und zweiten Funktionsschichten abfließt, zudem durch den Entladewiderstand begrenzt werden. Auf diese Weise kann auch die elektrische Heizleistung begrenzt werden. Vorzugsweise sind ein, zwei, drei, vier oder mehr Entladewiderstände für eine Energiespeicherzelle vorgesehen.In a preferred embodiment of the invention, at least one discharge resistor is connected between the first functional layer and the at least one first electrode of the electrode assembly and / or between the second functional layer and the at least one second electrode of the electrode assembly. This at least one discharge resistor is preferably arranged at least partially outside the sheath and / or connected to a component outside the sheath in a heat-conducting manner. The discharge resistor is in particular provided to convert electrical energy from the electrode assembly into heat energy during controlled discharging. In this embodiment, a discharge current which flows out of the electrode assembly with short-circuited first and second functional layers can also be limited by the discharge resistor. In this way, the electric heating power can be limited. Preferably, one, two, three, four or more discharge resistors are provided for an energy storage cell.

Vorzugsweise weist der wenigstens eine Entladewiderstand einen vorbestimmten elektrischen Widerstandswert auf. Vorzugsweise beträgt der gesamte elektrische Widerstandswert mindestens 0,5 Ω, weiter bevorzugt mindestens 2 Ω, weiter bevorzugt mindestens 5 Ω, weiter bevorzugt mindestens 10 Ω, weiter bevorzugt mindestens 20 Ω, weiter bevorzugt mindestens 50 Ω, weiter bevorzugt mindestens 100 Ω, weiter bevorzugt mindestens 200 Ω, weiter bevorzugt mindestens 500 Ω, weiter bevorzugt höchstens 1.000 Ω. Besonders bevorzugt ist der Entladewiderstand an die elektrische Spannung der Energiespeicherzelle derart angepasst, dass die Heizleistung im Entladewiderstand beim kontrollierten Entladen der Energiespeicherzelle auf höchstens 500 W begrenzt ist, weiter bevorzugt auf höchstens 200 W, weiter bevorzugt auf höchstens 100 W, weiter bevorzugt auf höchstens 50 W, weiter bevorzugt auf höchstens 20 W, weiter bevorzugt auf höchstens 10 W, weiter bevorzugt auf höchstens 2 W.Preferably, the at least one discharge resistor has a predetermined electrical resistance value. Preferably, the total electrical resistance is at least 0.5 Ω, more preferably at least 2 Ω, more preferably at least 5 Ω, more preferably at least 10 Ω, further preferably at least 20 Ω, more preferably at least 50 Ω, further preferably at least 100 Ω, more preferably at least 200 Ω, more preferably at least 500 Ω, more preferably at most 1000 Ω. Particularly preferably, the discharge resistance is adapted to the electrical voltage of the energy storage cell such that the heating power in the discharge resistor during controlled discharging of the energy storage cell is limited to at most 500 W, more preferably to at most 200 W, more preferably to at most 100 W, further preferably to at most 50th W, more preferably not more than 20 W, more preferably not more than 10 W, more preferably not more than 2 W.

Durch die bevorzugte Anordnung und/oder wärmeleitende Verbindung des wenigstens einen Entladewiderstandes außerhalb der Umhüllung kann vorzugsweise erreicht werden, dass die von der Energiespeicherzelle beim kontrollierten Entladen erzeugte Wärme nach außen abgegeben wird und nicht das Innere der Zelle mit der Elektrodenanordnung zu stark aufgeheizt wird. As a result of the preferred arrangement and / or heat-conducting connection of the at least one discharge resistor outside the enclosure, it can preferably be achieved that the heat generated by the energy storage cell during controlled discharging is dissipated to the outside and the interior of the cell with the electrode arrangement is not overheated.

In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens eine erste Funktionsschicht und/oder die wenigstens eine zweite Funktionsschicht der Umhüllung zumindest teilweise als Metallfolien ausgebildet.In yet another preferred embodiment of the invention, the at least one first functional layer and / or the at least one second functional layer of the sheath are at least partially formed as metal foils.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung, die wenigstens eine oben beschriebene elektrochemische Energiespeicherzelle der Erfindung aufweist. Eine solche elektrochemische Energiespeichervorrichtung kann auch als Batterie bezeichnet werden. Die Energiespeichervorrichtung weist zudem ein vorzugsweise formstabiles Gehäuse zum Aufnehmen der wenigstens einen Energiespeicherzelle und wenigstens zwei Batterieanschlüsse unterschiedlicher Priorität, welche elektrisch leitend mit der/den Elektrodenbaugruppe(n) der wenigstens einen Energiespeicherzelle verbunden sind, auf. Im Fall von mehreren Energiespeicherzellen in der Batterie sind diese über ihre Stromleiteinrichtungen zwischen den Batterieanschlüssen vorzugsweise in Reihe und/oder parallel zueinander geschaltet.The invention also provides an electrochemical energy storage device comprising at least one above-described electrochemical energy storage cell of the invention. Such an electrochemical energy storage device may also be referred to as a battery. The energy storage device also has a preferably dimensionally stable housing for receiving the at least one energy storage cell and at least two battery terminals of different priority, which are electrically conductively connected to the / the electrode assembly (s) of the at least one energy storage cell on. In the case of a plurality of energy storage cells in the battery, these are preferably connected in series and / or parallel to one another via their current conducting devices between the battery terminals.

Die erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung enthält wenigstens eine oben beschriebene Energiespeicherzelle gemäß der Erfindung. In einer Ausgestaltung der Erfindung enthält die Energiespeichervorrichtung ausschließlich Energiespeicherzellen, welche gemäß der Erfindung ausgestaltet sind. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung enthält die Energiespeichervorrichtung eine oder mehrere Energiespeicherzellen, die gemäß der Erfindung ausgestaltet sind, sowie eine oder mehrere anders ausgestaltete Energiespeicherzellen. Im letztgenannten Fall sind die Energiespeicherzellen, die gemäß der Erfindung eine Umhüllung mit ersten und ggf. zweiten Funktionsschichten aufweisen, vorzugsweise in einer Anordnungsrichtung der Energiespeicherzellen außen und damit nahe an einer Gehäusewandung der Batterie angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass nur die äußeren Energiespeicherzellen, welche einer größeren Gefahr einer Fremdkörpereinwirkung ausgesetzt sind, gemäß der Erfindung mit einer speziellen Umhüllung ausgebildet sein müssen.The energy storage device according to the invention contains at least one energy storage cell according to the invention described above. In one embodiment of the invention, the energy storage device contains exclusively energy storage cells, which are designed according to the invention. In another embodiment of the invention, the energy storage device includes one or more energy storage cells, which are configured according to the invention, and one or more differently configured energy storage cells. In the latter case, the energy storage cells, which according to the invention have an enclosure with first and possibly second functional layers, preferably arranged in an arrangement direction of the energy storage cells outside and thus close to a housing wall of the battery. This has the advantage that only the outer energy storage cells, which are exposed to a greater risk of foreign body impact, must be formed according to the invention with a special enclosure.

Bei der Ausgestaltung der Energiespeicherzelle mit wenigstens einem Entladewiderstand ist dieser vorzugsweise wärmeleitend mit dem Gehäuse der Batterie verbunden.In the embodiment of the energy storage cell with at least one discharge resistor, it is preferably connected in a thermally conductive manner to the housing of the battery.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Messvorrichtung vorgesehen, welche ausgestaltet ist, einen Zustand und/oder eine Zustandsänderung der elektrischen Verbindung zwischen der wenigstens einen ersten Funktionsschicht und der wenigstens einen zweiten Funktionsschicht der Umhüllung wenigstens einer der wenigstens einen Energiespeicherzelle zu erfassen. In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Messvorrichtung vorgesehen, welche ausgestaltet ist, einen Zustand und/oder eine Zustandsänderung der elektrischen Verbindung zwischen der wenigstens einen ersten Funktionsschicht der Umhüllung und der wenigstens einen ersten Elektrode und/oder zwischen der wenigstens einen zweiten Funktionsschicht der Umhüllung und der wenigstens einen zweiten Elektrode wenigstens einer der wenigstens einen Energiespeicherzelle zu erfassen. Je nach Ausgestaltung der Energiespeicherzellen bzw. deren Umhüllungen kann mit einer solchen Messvorrichtung somit auch ein Gefährdungszustand der Batterie insbesondere aufgrund einer Druck- oder Fremdkörpereinwirkung auf eine oder mehrere Energiespeicherzellen erfasst werden. Die Messvorrichtung ist vorzugsweise ausgestaltet, einen elektrischen Strom und/oder eine elektrische Spannung insbesondere der Elektrodenbaugruppe einer Energiespeicherzelle zu erfassen.In a preferred embodiment of the invention, at least one measuring device is provided, which is configured to detect a state and / or a state change of the electrical connection between the at least one first functional layer and the at least one second functional layer of the enclosure of at least one of the at least one energy storage cell. In another preferred embodiment of the invention, at least one measuring device is provided, which is configured, a state and / or a change in state of the electrical connection between the at least one first functional layer of the envelope and the at least one first electrode and / or between the at least one second functional layer the enclosure and the at least one second electrode to detect at least one of the at least one energy storage cell. Depending on the configuration of the energy storage cells or their sheaths, a hazardous state of the battery, in particular due to a pressure or foreign body action on one or more energy storage cells, can thus also be detected with such a measuring device. The measuring device is preferably configured to detect an electrical current and / or an electrical voltage, in particular of the electrode assembly of an energy storage cell.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Stromunterbrechungseinrichtung vorgesehen, welche ausgestaltet ist, die elektrisch leitende Verbindung zwischen wenigstens einem der Batterieanschlüsse und der/den Elektrodenbaugruppe(n) der wenigstens einen Energiespeicherzelle zu unterbrechen. Die Stromunterbrechungseinrichtung ist vorzugsweise mit der oben genannten Messvorrichtung gekoppelt.In a further preferred embodiment of the invention, at least one current interrupt device is provided, which is configured to interrupt the electrically conductive connection between at least one of the battery terminals and the / the electrode assembly (s) of the at least one energy storage cell. The current interrupt device is preferably coupled to the above-mentioned measuring device.

Die Stromunterbrechungseinrichtung dient insbesondere dazu, die Energiespeicherzelle gegenüber ihrer Umgebung elektrisch zu isolieren. Mit Hilfe der Stromunterbrechungseinrichtung kann insbesondere die elektrische Verbindung zwischen einer der Stromleiteinrichtungen der Energiespeicherzelle und einem Batterieanschluss insbesondere derselben Polarität zumindest zeitweise unterbrochen werden. Die Stromunterbrechungseinrichtung ist insbesondere vorgesehen, aktiviert zu werden und im aktivierten Zustand die elektrische Verbindung zwischen der Stromleiteinrichtung und dem Batterieanschluss insbesondere derselben Polarität zu unterbrechen. Vorzugsweise weist die Stromunterbrechungseinrichtung einen angesteuerten Schalter, bevorzugt einen Halbleiterschalter oder ein Relais, auf. Vorzugsweise ist die Stromunterbrechungseinrichtung von einer Batteriesteuereinrichtung oder einem Batteriemanagementsystem angesteuert. Der angesteuerte Schalter der Stromunterbrechungseinrichtung kann vorzugsweise nach einer insbesondere vorbestimmten Zeitdauer wieder geschlossen werden. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass nach dem Schließen des Schalters die elektrische Spannung der Energiespeicherzellen über die Batterieanschlüsse gemessen werden kann. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Stromunterbrechungseinrichtung eine insbesondere von der Batteriesteuereinrichtung angesteuerte Trenneinrichtung und einen elektrischen Leiter auf. Der elektrische Leiter ist zwischen die Stromleiteinrichtung der Energiespeicherzelle und den Batterieanschluss geschaltet. Die Trenneinrichtung ist vorgesehen, auf den elektrischen Leiter derart einzuwirken, dass dessen elektrische Leitfähigkeit weitgehend, insbesondere im Wesentlichen vollständig verloren geht. Vorzugsweise ist die Trenneinrichtung ausgestaltet, den elektrischen Leiter zu zerteilen, sodass der Strompfad zwischen Stromleiteinrichtung und Batterieanschluss unterbrochen ist. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie, insbesondere auch nach schädlicher Einwirkung eines Fremdkörpers.The current interruption device serves, in particular, to electrically isolate the energy storage cell from its environment. With the aid of the current interruption device, in particular the electrical connection between one of the current conducting devices of the energy storage cell and a battery connection, in particular of the same polarity, can be interrupted at least temporarily. The current interruption device is in particular provided to be activated and, in the activated state, to interrupt the electrical connection between the current conducting device and the battery connection, in particular of the same polarity. The current interruption device preferably has a controlled switch, preferably a semiconductor switch or a relay. Preferably, the power interruption device is controlled by a battery control device or a battery management system. The controlled switch of the current interrupt device may preferably according to a particular be closed again for a predetermined period of time. This preferred embodiment has the advantage that after closing the switch, the electrical voltage of the energy storage cells can be measured via the battery terminals. In another preferred embodiment, the current interruption device has a separating device, which is activated in particular by the battery control device, and an electrical conductor. The electrical conductor is connected between the Stromleiteinrichtung the energy storage cell and the battery terminal. The separating device is provided to act on the electrical conductor such that its electrical conductivity largely, in particular substantially completely lost. Preferably, the separator is configured to divide the electrical conductor so that the current path between the current conducting device and the battery connection is interrupted. This preferred embodiment offers the advantage of increased safety of the battery, especially after harmful action of a foreign body.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Batterie eine Anzeigeeinrichtung auf. Die Anzeigeeinrichtung ist vorgesehen, insbesondere den Gefährdungszustand der Energiespeicherzelle in Bezug auf die Funktionsschichten ihrer Umhüllung anzuzeigen und/oder eine entsprechende Information insbesondere an eine Batteriesteuerung oder einer unabhängigen Steuerung zu übermitteln. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einer Person eine Information über den Zustand der Batterie bzw. der Energiespeicherzelle(n) zur Verfügung gestellt werden kann. Besonders bevorzugt ist die Anzeigeeinrichtung ausgestaltet als Piepser, lichtemittierende Diode, Infrarotschnittstelle, GPS-Einrichtung, GSM-Baugruppe, erste Nahfunkeinrichtung oder Transponder.In a preferred embodiment of the invention, the battery has a display device. The display device is provided, in particular to indicate the hazardous state of the energy storage cell with respect to the functional layers of its envelope and / or to transmit corresponding information in particular to a battery controller or an independent controller. This embodiment offers the advantage that information about the state of the battery or the energy storage cell (s) can be made available to a person. Particularly preferably, the display device is configured as a beeper, light emitting diode, infrared interface, GPS device, GSM module, first near-field radio or transponder.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Darin zeigen:Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the figures. Show:

1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer elektrochemischen Energiespeicherzelle gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of the structure of an electrochemical energy storage cell according to a preferred embodiment of the present invention;

2 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus einer Umhüllung der Energiespeicherzelle von 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 2 a schematic representation of the layer structure of a sheath of the energy storage cell of 1 according to a first embodiment;

3 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus einer Umhüllung der Energiespeicherzelle von 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 3 a schematic representation of the layer structure of a sheath of the energy storage cell of 1 according to a second embodiment;

4 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung bzw. Batterie mit mehreren Energiespeicherzellen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a schematic representation of the structure of an electrochemical energy storage device or battery with a plurality of energy storage cells according to a preferred embodiment of the present invention;

5 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus einer Umhüllung einer Energiespeicherzelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; 5 a schematic representation of the layer structure of an enclosure of an energy storage cell according to another embodiment;

6 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus einer Umhüllung einer Energiespeicherzelle gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel; und 6 a schematic representation of the layer structure of a sheath of an energy storage cell according to yet another embodiment; and

7 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus einer Umhüllung einer Energiespeicherzelle gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel. 7 a schematic representation of the layer structure of a sheath of an energy storage cell according to yet another embodiment.

1 zeigt schematisch den Aufbau einer wiederaufladbaren elektrochemischen Energiespeicherzelle 10 in Form einer Pouch-Zelle gemäß der Erfindung. Die Energiespeicherzelle 10 enthält eine Elektrodenbaugruppe 12, welche von einer folienartigen Umhüllung 24 im Wesentlichen vollständig umschlossen ist. 1 schematically shows the structure of a rechargeable electrochemical energy storage cell 10 in the form of a pouch cell according to the invention. The energy storage cell 10 contains an electrode assembly 12 , which of a foil-like cladding 24 is substantially completely enclosed.

Wie in 2 und 3 veranschaulicht, weist die Elektrodenbaugruppe 12 einen im Wesentlichen quaderförmigen Elektrodenstapel aus ersten Elektroden 14 und zweiten Elektroden 16 unterschiedlicher Polarität auf. Die ersten und zweiten Elektroden 14, 16 sind durch einen Separator 18 voneinander getrennt.As in 2 and 3 illustrates the electrode assembly 12 a substantially cuboid electrode stack of first electrodes 14 and second electrodes 16 different polarity. The first and second electrodes 14 . 16 are through a separator 18 separated from each other.

Die Ableiterfahnen (nicht dargestellt) der ersten Elektroden 14 sind mit einer ersten Stromleiteinrichtung (Stromableiter) 20 elektrisch leitend verbunden. Die Ableiterfahnen (nicht dargestellt) der zweiten Elektroden 16 sind mit einer zweiten Stromleiteinrichtung (Stromableiter) 22 elektrisch leitend verbunden. Die beiden Stromleiteinrichtungen 20, 22 sind durch die Umhüllung 24 hindurch nach außen geführt. Die Umhüllung 24 ist im Bereich dieser Ableiterdurchführungen fluiddicht versiegelt.The arrester lugs (not shown) of the first electrodes 14 are with a first current conducting device (current conductor) 20 electrically connected. The arrester lugs (not shown) of the second electrodes 16 are with a second current conducting device (current conductor) 22 electrically connected. The two current conducting devices 20 . 22 are by the serving 24 passed through to the outside. The serving 24 is sealed fluid-tight in the area of these arrester passages.

Zurück zu 1 sind in der Umhüllung 24 der Elektrodenbaugruppe 12 eine erste Funktionsschicht 243 und eine zweite Funktionsschicht 244 angedeutet. Die zweite Funktionsschicht 244 ist über einen Entladewiderstand 26 elektrisch leitend mit der zweiten Stromleiteinrichtung 22 verbunden, die erste Funktionsschicht 243 ist hingegen direkt elektrisch leitend mit der ersten Stromleiteinrichtung 20 verbunden. Die erste und die zweite Funktionsschicht 243, 244 sind jeweils als elektrisch leitfähige Metallfolien ausgebildet. Außerdem sind die erste und die zweite Funktionsschicht 243, 244 in der Schichtrichtung 25 der Umhüllung 24 voneinander elektrisch isoliert.Back to 1 are in the serving 24 the electrode assembly 12 a first functional layer 243 and a second functional layer 244 indicated. The second functional layer 244 is about a discharge resistor 26 electrically conductive with the second current conducting device 22 connected, the first functional layer 243 is, however, directly electrically conductive with the first Stromleiteinrichtung 20 connected. The first and the second functional layer 243 . 244 are each formed as electrically conductive metal foils. Besides, the first and the second are functional layer 243 . 244 in the layer direction 25 the serving 24 electrically isolated from each other.

Obwohl nicht dargestellt, kann alternativ oder zusätzlich auch die erste Funktionsschicht 243 der Umhüllung 24 über einen Entladewiderstand 26 mit der ersten Stromleiteinrichtung 20 verbunden sein. Ebenso besteht die Möglichkeit, mehrere Entladewiderstände 26 vorzusehen. Ferner kann der wenigstens eine Entladewiderstand 26 der Energiespeicherzelle 10 auch wärmeleitend mit einem externen Bauteil, zum Beispiel einem Batteriegehäuse verbunden sein, um die beim kontrollierten Entladen der Elektrodenbaugruppe 12 entstehende Wärme nach außen abzuführen.Although not shown, alternatively or additionally, the first functional layer 243 the serving 24 via a discharge resistor 26 with the first current conducting device 20 be connected. There is also the possibility of multiple discharge resistors 26 provided. Furthermore, the at least one discharge resistor 26 the energy storage cell 10 also thermally conductively connected to an external component, for example, a battery housing to the case of the controlled discharge of the electrode assembly 12 dissipate the resulting heat to the outside.

Trifft nun ein Fremdkörper, beispielsweise ein Nagel aus Metall, auf diese Energiespeicherzelle 10, so kann dieser Nagel in die Umhüllung 24 eindringen. Sobald der elektrisch leitfähige Nagel die innere der beiden Funktionsschichten der Umhüllung 24 berührt oder durchstößt, sind die beiden Funktionsschichten 243, 244 durch den Nagel elektrisch leitend miteinander verbunden und damit die ersten Elektroden 14 und die zweiten Elektroden 16 der Elektrodenbaugruppe 12 kurzgeschlossen. Die Elektrodenbaugruppe 12 kann sich deshalb über die Funktionsschichten 243, 244 der Umhüllung 24 und den Entladewiderstand 26 kontrolliert entladen.Now hits a foreign body, such as a nail made of metal, on this energy storage cell 10 so this nail can be in the cladding 24 penetration. Once the electrically conductive nail the inner of the two functional layers of the sheath 24 touched or pierced, are the two functional layers 243 . 244 electrically connected by the nail and thus the first electrodes 14 and the second electrodes 16 the electrode assembly 12 shorted. The electrode assembly 12 can therefore be on the functional layers 243 . 244 the serving 24 and the discharge resistance 26 discharged in a controlled manner.

Auch bei der Einwirkung eines Drucks von außen auf die Energiespeicherzelle 10 kann das kontrollierte Entladen der Elektrodenbaugruppe 12 erfolgen. Übersteigt der Druck ein gewisses Maß, so kann sich die Umhüllung 24 derart verformen, dass die erste Funktionsschicht 243 und die zweite Funktionsschicht 244 einander kontaktieren. Dies kann insbesondere bei ungleichmäßig, insbesondere bei im Wesentlichen punktuell auf die Energiespeicherzelle 10 einwirkenden Druckkräften geschehen. Ähnliches gilt für das Eindringen eines Fremdkörpers aus einem elektrisch nicht oder kaum leitenden Material.Also with the effect of a pressure from the outside on the energy storage cell 10 can the controlled discharge of the electrode assembly 12 respectively. If the pressure exceeds a certain level, then the envelope may 24 deform such that the first functional layer 243 and the second functional layer 244 contact each other. This can be particularly uneven, especially at substantially point on the energy storage cell 10 acting compressive forces happen. The same applies to the penetration of a foreign body from an electrically non-conductive or hardly conductive material.

Aufgrund des vorgesehenen Entladewiderstandes 26 in dem Strompfad der Elektroden 14, 16 und Funktionsschichten 243, 244 wird die elektrische Energie in Heizleistung gewandelt. Der Entladewiderstand 26 ist vorzugsweise zumindest teilweise außerhalb der Umhüllung 24 angeordnet, sodass diese Wärme von der Energiespeicherzelle 10 nach außen abgegeben werden kann und nicht das Innere der Energiespeicherzelle 10 aufgeheizt wird. Über den Widerstandswert des Entladewiderstandes 26 lassen sich die beim Entladen entstehende Wärme und die Zeitdauer des Entladevorganges einstellen.Due to the intended discharge resistance 26 in the current path of the electrodes 14 . 16 and functional layers 243 . 244 The electrical energy is converted into heat output. The discharge resistance 26 is preferably at least partially outside the enclosure 24 arranged so that this heat from the energy storage cell 10 can be discharged to the outside and not the interior of the energy storage cell 10 is heated. About the resistance of the discharge resistor 26 can adjust the heat generated during discharge and the duration of the discharge process.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des Schichtaufbaus einer Umhüllung 24 der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle 10 von 1 ist in 2 dargestellt.A first embodiment of the layer structure of an enclosure 24 the energy storage cell according to the invention 10 from 1 is in 2 shown.

In diesem Ausführungsbeispiel enthält die Umhüllung 24 eine äußere, im Wesentlichen fluiddichte Schicht 241 und eine elektrische Isolierschicht 242 auf der der Elektrodenbaugruppe 12 zugewandten Seite der fluiddichten Schicht 241. Dieser Schichtaufbau 241, 242 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau herkömmlicher folienartiger Umhüllungen für Pouch-Zellen.In this embodiment, the enclosure contains 24 an outer, substantially fluid-tight layer 241 and an electrical insulating layer 242 on the electrode assembly 12 facing side of the fluid-tight layer 241 , This layer structure 241 . 242 corresponds essentially to the structure of conventional foil-like pouch cell wrappings.

Zusätzlich zu diesen beiden Schichten 241, 242 sind die erste Funktionsschicht 243 und die zweite Funktionsschicht 244 auf der der Elektrodenbaugruppe 12 zugewandten Seite der Schichten 241, 242 vorgesehen. Zwischen den beiden Funktionsschichten 243, 244 ist eine elektrische Isolierschicht 245 angeordnet.In addition to these two layers 241 . 242 are the first functional layer 243 and the second functional layer 244 on the electrode assembly 12 facing side of the layers 241 . 242 intended. Between the two functional layers 243 . 244 is an electrical insulating layer 245 arranged.

Auf der der Elektrodenbaugruppe 12 zugewandten Innenseite der ersten Funktionsschicht 243 ist ebenfalls eine elektrische Isolierschicht 246 vorgesehen. Diese Isolierschicht 246 soll – zumindest im Normalbetriebszustand der Energiespeicherzelle 10 – eine elektrische Isolierung zwischen der Elektrodenbaugruppe 12 und der Umhüllung 24 gewährleisten.On the electrode assembly 12 facing inside of the first functional layer 243 is also an electrical insulating layer 246 intended. This insulating layer 246 should - at least in the normal operating state of the energy storage cell 10 - Electrical insulation between the electrode assembly 12 and the serving 24 guarantee.

In einer speziellen Variante dieses Ausführungsbeispiels ist diese innere Isolierschicht 246 gleichzeitig als stichfeste Schutzschicht ausgebildet. Dies geschieht beispielsweise durch integrierte Gewebe, Gewirke, Metallplatten oder dergleichen. Ein Fremdkörper soll so an einem vollständigen Durchdringen der Umhüllung 24 und einem Eindringen in die Elektrodenbaugruppe 12 der Energiespeicherzelle 10 gehindert werden.In a special variant of this embodiment, this inner insulating layer 246 at the same time formed as a stichfest protective layer. This is done for example by integrated fabric, knitted fabric, metal plates or the like. A foreign body should be so on a complete penetration of the envelope 24 and penetration into the electrode assembly 12 the energy storage cell 10 be prevented.

Die „normalen” Schichten 241242 der Umhüllung 24 und die „Nail Safety Device”-Schichten 243246 der Umhüllung 24 sind beispielsweise als ein gemeinsamer Schichtverbund ausgebildet.The "normal" layers 241 - 242 the serving 24 and the "Nail Safety Device" layers 243 - 246 the serving 24 are for example formed as a common layer composite.

In einer anderen Ausführungsform sind die „normalen” Schichten 241242 der Umhüllung 24 und die „Nail Safety Device”-Schichten 243246 der Umhüllung 24 als separate Komponenten ausgebildet, welche nacheinander um die Elektrodenbaugruppe 12 gelegt werden oder nach einer vorzugsweise stoffschlüssigen Verbindung miteinander gemeinsam um die Elektrodenbaugruppe 12 gelegt werden. In diesem Fall können die „Nail Safety Device”-Schichten 243246 der Umhüllung 24 selbst folienartig oder im Wesentlichen formstabil ausgebildet sein. Außerdem können die „Nail Safety Device”-Schichten 243246 der Umhüllung 24 wahlweise auf beiden Hauptseiten der Elektrodenbaugruppe 12 oder nur auf einer Hauptseite der Elektrodenbaugruppe 12 vorgesehen sein.In another embodiment, the "normal" layers 241 - 242 the serving 24 and the "Nail Safety Device" layers 243 - 246 the serving 24 formed as separate components which successively around the electrode assembly 12 be placed or after a preferably cohesive connection with each other together around the electrode assembly 12 be placed. In this case, the "nail safety device" layers 243 - 246 the serving 24 even be formed like a film or substantially dimensionally stable. In addition, the "Nail Safety Device" layers 243 - 246 the serving 24 optionally on both main sides of the electrode assembly 12 or only on one main side of the electrode assembly 12 be provided.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des Schichtaufbaus einer Umhüllung 24 der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle 10 von 1 ist in 3 dargestellt.A second embodiment of the layer structure of a sheath 24 the invention Energy storage cell 10 from 1 is in 3 shown.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die erfindungsgemäß vorgesehenen „Nail Safety Device”-Schichten in die „normalen” Umhüllungsschichten integriert. Insbesondere bildet die zweite Funktionsschicht 244 gleichzeitig die fluiddichte Schicht. Die elektrische Isolierschicht 242 bildet die elektrische Isolierung zwischen der ersten und der zweiten Funktionsschicht 243, 244.In this exemplary embodiment, the "nail safety device" layers provided according to the invention are integrated into the "normal" sheath layers. In particular, the second functional layer forms 244 at the same time the fluid-tight layer. The electrical insulation layer 242 forms the electrical insulation between the first and the second functional layer 243 . 244 ,

An der der Elektrodenbaugruppe 12 zugewandten Innenseite der ersten Funktionsschicht 243 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel eine elektrische Isolierschicht 246 vorgesehen, welche optional zugleich als stichfeste Schutzschicht ausgebildet sein kann.At the electrode assembly 12 facing inside of the first functional layer 243 is also an electrical insulating layer in this embodiment 246 provided, which optionally may be formed at the same time as puncture resistant protective layer.

Das Ausführungsbeispiel von 3 stellt einen besonders kompakten, multifunktionalen Schichtaufbau der Umhüllung 24 zur Verfügung.The embodiment of 3 provides a particularly compact, multifunctional layer structure of the enclosure 24 to disposal.

In 2 und 3 ist die elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Funktionsschicht 243 der Umhüllung und den ersten Elektroden 14 der Elektrodenbaugruppe 12 durch eine erste Verbindung 21 angedeutet und ist die elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten Funktionsschicht 244 der Umhüllung 24 und den zweiten Elektroden 16 der Elektrodenbaugruppe 12 durch eine zweite Verbindung 23 angedeutet. Auf die Darstellung des wenigstens einen Entladewiderstandes 26 wurde in 2 und 3 verzichtet.In 2 and 3 is the electrically conductive connection between the first functional layer 243 the sheath and the first electrodes 14 the electrode assembly 12 through a first connection 21 indicated and is the electrically conductive connection between the second functional layer 244 the serving 24 and the second electrodes 16 the electrode assembly 12 through a second connection 23 indicated. On the representation of the at least one discharge resistor 26 was in 2 and 3 waived.

Auch wenn die Lagen der Umhüllung 24 und der Elektrodenbaugruppe 12 in 2 und 3 jeweils mit Abständen dazwischen dargestellt sind, ist die Energiespeicherzelle 10 bevorzugt ohne diese Abstände aufgebaut. Insbesondere ist die Umhüllung 24 bevorzugt aus einem einheitlichen Schichtverbund 241246 gebildet und ist die Elektrodenbaugruppe 12 bevorzugt ohne Hohlräume ausgebildet und umschließt die Umhüllung 24 die Elektrodenbaugruppe 12 bevorzugt ohne Einschluss von Hohlräumen. Ferner können die Schichten 241246 der Umhüllung 24 jeweils einschichtig oder mehrschichtig aufgebaut sein.Even if the layers of the wrapping 24 and the electrode assembly 12 in 2 and 3 are each shown with intervals in between, is the energy storage cell 10 preferably constructed without these distances. In particular, the cladding is 24 preferably from a uniform layer composite 241 - 246 formed and is the electrode assembly 12 preferably formed without cavities and encloses the envelope 24 the electrode assembly 12 preferably without inclusion of voids. Furthermore, the layers can 241 - 246 the serving 24 each be single-layered or multi-layered.

Auch wenn in 2 und 3 die Umhüllung 24 jeweils in Stapelrichtung 19 der Elektrodenbaugruppe 12 auf beiden Hauptseiten im Wesentlichen identisch dargestellt ist, so muss die Umhüllung 24 nicht notwendigerweise auf beiden Hauptseiten der Elektrodenbaugruppe 12 gleichartig aufgebaut sein. Beispielsweise können die ersten und zweiten Funktionsschichten 243, 244 auch nur auf einer Hauptseite der Elektrodenbaugruppe 12 in der Umhüllung 24 vorhanden sein.Even if in 2 and 3 the serving 24 each in the stacking direction 19 the electrode assembly 12 on both main sides is shown substantially identical, so the cladding must 24 not necessarily on both major sides of the electrode assembly 12 be similar. For example, the first and second functional layers 243 . 244 also only on one main side of the electrode assembly 12 in the serving 24 to be available.

4 zeigt schematisch den Aufbau einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung bzw. Batterie 30 gemäß der vorliegenden Erfindung. 4 schematically shows the structure of an electrochemical energy storage device or battery 30 according to the present invention.

Die Batterie 30 hat ein vorzugsweise formstabiles Gehäuse 32. In diesem Gehäuse 32 ist eine Vielzahl von Energiespeicherzellen 10 aufgenommen, um die gewünschte Leistungsstärke der Batterie einzustellen. Wie in 4 angedeutet, sind die Elektrodenbaugruppen 12 der Energiespeicherzellen 10 über ihre aus der Umhüllung 24 heraus ragenden Stromleiteinrichtungen 20, 22 zwischen zwei Batterieanschlüssen 34 und 36 in Reihe geschaltet. Alternativ können die Energiespeicherzellen 10 auch parallel zueinander oder in einer Kombination aus Parallel- und Reihenschaltung verschaltet sein.The battery 30 has a preferably dimensionally stable housing 32 , In this case 32 is a variety of energy storage cells 10 Recorded to set the desired performance of the battery. As in 4 indicated are the electrode assemblies 12 the energy storage cells 10 about her out of the serving 24 protruding Stromleiteinrichtungen 20 . 22 between two battery connections 34 and 36 connected in series. Alternatively, the energy storage cells 10 also be connected in parallel to each other or in a combination of parallel and series connection.

Die Entladewiderstände 26 der Energiespeicherzellen 10 können beispielsweise mit dem Gehäuse 32 der Batterie wärmeleitend verbunden sein. Auf diese Weise kann die beim kontrollierten Entladen einer Energiespeicherzelle 10 entstehende Wärme über das Batteriegehäuse 32 nach außen abgeführt werden.The discharge resistors 26 the energy storage cells 10 For example, with the case 32 the battery be thermally conductively connected. In this way, when controlled unloading an energy storage cell 10 resulting heat through the battery case 32 be discharged to the outside.

Wie in 4 veranschaulicht, enthält das Gehäuse 32 mehrere elektrochemische Energiespeicherzellen 10, welche nebeneinander angeordnet sind. In einer Ausführungsform enthält die Batterie 30 ausschließlich Energiespeicherzellen 10, welche gemäß den Ausführungsbeispielen der 2 oder 3 eine Umhüllung 24 mit ersten und zweiten Funktionsschichten 243, 244 aufweisen.As in 4 illustrates the housing contains 32 several electrochemical energy storage cells 10 , which are arranged side by side. In one embodiment, the battery includes 30 exclusively energy storage cells 10 , which according to the embodiments of the 2 or 3 a serving 24 with first and second functional layers 243 . 244 exhibit.

In einer anderen Ausführungsform enthält die Batterie 30 neben einer oder mehreren erfindungsgemäßen Energiespeicherzellen 10 auch eine oder mehrere anders ausgestaltete Energiespeicherzellen, beispielsweise herkömmliche Energiespeicherzellen ohne „Nail Safety Device”. Bei dieser Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Energiespeicherzellen 10 vorzugsweise in der Anordnungsrichtung der Energiespeicherzellen (Rechts/Links-Richtung in 4) außen und damit nahe an dem Gehäuse 32 der Batterie 30 angeordnet. Die Gefahr einer Fremdkörpereinwirkung existiert insbesondere an diesen äußeren Energiespeicherzellen, weshalb es ggf. ausreicht, nur diese mit einem entsprechenden Schutzmechanismus gemäß der Erfindung auszustatten.In another embodiment, the battery includes 30 in addition to one or more energy storage cells according to the invention 10 also one or more differently configured energy storage cells, for example conventional energy storage cells without a "nail safety device". In this embodiment, the energy storage cells according to the invention 10 preferably in the arrangement direction of the energy storage cells (right / left direction in 4 ) outside and thus close to the housing 32 the battery 30 arranged. The risk of foreign body exposure exists in particular at these outer energy storage cells, which is why it may be sufficient to provide them only with a corresponding protective mechanism according to the invention.

Wie in 4 dargestellt, ist einem Batterieanschluss 34 eine Stromunterbrechungseinrichtung 38 zugeordnet. Außerdem ist in dem Batteriegehäuse 32 eine Messvorrichtung 40 vorgesehen.As in 4 is a battery connection 34 a power interruption device 38 assigned. In addition, in the battery case 32 a measuring device 40 intended.

Die Messvorrichtung 40 kann ein oder mehrere Messeinrichtungen umfassen, welche einen Zustand und/oder eine Zustandsänderung der elektrischen Verbindung zwischen der wenigstens einen ersten Funktionsschicht 243 und der wenigstens einen zweiten Funktionsschicht 244 der Umhüllung 24 wenigstens einer der Energiespeicherzellen 10 erfassen können. Die Messeinrichtungen der Messvorrichtung 40 sind beispielsweise ausgestaltet, einen elektrischen Strom und/oder eine elektrische Spannung insbesondere der Elektrodenbaugruppe 12 einer Energiespeicherzelle 10 zu erfassen, um daraus auf den elektrischen Widerstand zwischen den ersten und zweiten Funktionsschichten 243, 244 der Umhüllung 24 zu schließen.The measuring device 40 may include one or more measuring devices, which include a state and / or a state change of the electrical connection between the at least one first functional layer 243 and the at least one second functional layer 244 the serving 24 at least one of the energy storage cells 10 can capture. The measuring devices of the measuring device 40 are configured, for example, an electric current and / or an electrical voltage in particular of the electrode assembly 12 an energy storage cell 10 in order to detect the electrical resistance between the first and second functional layers 243 . 244 the serving 24 close.

Mit dieser Messvorrichtung 40 kann somit ein Gefährdungszustand der Batterie 30 insbesondere aufgrund einer Druck- oder Fremdkörpereinwirkung auf eine oder mehrere Energiespeicherzellen 10 erfasst werden.With this measuring device 40 can thus be a hazardous state of the battery 30 in particular due to a pressure or foreign body action on one or more energy storage cells 10 be recorded.

Die Messvorrichtung 40 ist vorzugsweise mit einer Batteriesteuereinrichtung bzw. einem Batteriemanagementsystem verbunden. Außerdem ist die Messvorrichtung 40 vorzugsweise mit der Stromunterbrechungseinrichtung 38 gekoppelt.The measuring device 40 is preferably connected to a battery control device or a battery management system. In addition, the measuring device 40 preferably with the current interrupt device 38 coupled.

Die Stromunterbrechungseinrichtung 38 ist ausgestaltet, bei einem durch die Messvorrichtung 40 erfassten Gefährdungszustand die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Batterieanschluss 34 und den Energiespeicherzellen 10 zu unterbrechen, d. h. den Batterieanschluss 34 innerhalb des Gehäuses 32 abzuklemmen. Auf diese Weise kann sicher verhindert werden, dass die Batterie 30 in einem Gefährdungszustand weiter elektrische Energie an einen angeschlossenen Verbraucher abgeben kann.The power interruption device 38 is configured, at a through the measuring device 40 detected dangerous condition the electrically conductive connection between the battery connection 34 and the energy storage cells 10 to interrupt, ie the battery connection 34 inside the case 32 disconnected. In this way, it is safe to prevent the battery 30 in a hazardous condition can continue to deliver electrical energy to a connected consumer.

Die Stromunterbrechungseinrichtung 38 weist zum Beispiel einen angesteuerten Schalter, beispielsweise einen Halbleiterschalter oder ein Relais, auf. Dieser angesteuerte Schalter der Stromunterbrechungseinrichtung 38 kann vorzugsweise nach einer vorbestimmten Zeitdauer wieder geschlossen werden, sodass nach dem Schließen des Schalters die elektrische Spannung der Energiespeicherzellen 10 über die Batterieanschlüsse 34, 36 gemessen werden kann. Die genannte Zeitdauer wird dabei so bemessen, dass sich die Elektrodenbaugruppen 12 der durch einen Fremdkörper oder Druck gefährdeten Energiespeicherzellen 10 zumindest weitestgehend über die Funktionsschichten 243, 244 der Umhüllung 24 und die zugehörigen Entladewiderstände 26 entladen können.The power interruption device 38 has, for example, a driven switch, for example a semiconductor switch or a relay. This controlled switch of the current interrupt device 38 can preferably be closed again after a predetermined period of time, so that after closing the switch, the electrical voltage of the energy storage cells 10 over the battery connections 34 . 36 can be measured. The said period of time is dimensioned so that the electrode assemblies 12 the endangered by a foreign body or pressure energy storage cells 10 at least largely on the functional layers 243 . 244 the serving 24 and the associated discharge resistors 26 can discharge.

Obwohl nicht dargestellt, kann die Batterie 30 zudem eine Anzeigeeinrichtung aufweisen. Diese Anzeigeeinrichtung ist vorgesehen, um den durch die Messvorrichtung 40 erfassten Gefährdungszustand der Energiespeicherzellen 10 anzuzeigen und/oder eine entsprechende Information insbesondere an eine Batteriesteuerung oder einer unabhängigen Steuerung zu übermitteln. Mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung kann einer Person eine Information über den Zustand der Batterie 30 bzw. der Energiespeicherzelle(n) 10 zur Verfügung gestellt werden.Although not shown, the battery can 30 also have a display device. This indicator is provided to pass through the measuring device 40 detected hazard state of the energy storage cells 10 to display and / or transmit appropriate information in particular to a battery controller or an independent controller. With the help of the display device can a person information about the state of the battery 30 or the energy storage cell (s) 10 to provide.

5 zeigt schematisch den Schichtaufbau einer Umhüllung 24 der Energiespeicherzelle 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 5 shows schematically the layer structure of an enclosure 24 the energy storage cell 10 according to a third embodiment.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel hauptsächlich dadurch, dass in Stapelrichtung 19 der Elektrodenbaugruppe 12 (Rechts/Links-Richtung in 5) auf beiden Seiten der Elektrodenbaugruppe 12 jeweils nur eine Funktionsschicht in der Umhüllung 24 vorgesehen ist.This embodiment differs from that in FIG 2 shown embodiment mainly in that in the stacking direction 19 the electrode assembly 12 (Right / left direction in 5 ) on both sides of the electrode assembly 12 only one functional layer in the envelope 24 is provided.

Auf der einen Seite der Elektrodenbaugruppe 12 (links in 5) weist die Umhüllung 24 neben der fluiddichten Schicht 241 und der elektrischen Isolierschicht 242 nur (wenigstens) eine zweite Funktionsschicht 244 auf, welche mit den zweiten Elektroden 16 der Elektrodenbaugruppe 12 elektrisch leitend verbunden 21 ist. Zwischen dieser zweiten Funktionsschicht 244 und der Elektrodenbaugruppe 12 ist in der Schichtrichtung 25 der Umhüllung 24 (Rechts/Links-Richtung in 5) eine elektrische Isolierschicht 246 vorgesehen. Auf der anderen Seite der Elektrodenbaugruppe 12 (rechts in 5) weist die Umhüllung 24 neben der fluiddichten Schicht 241 und der elektrischen Isolierschicht 242 nur (wenigstens) eine erste Funktionsschicht 243 auf, welche mit den ersten Elektroden 14 der Elektrodenbaugruppe 12 elektrisch leitend verbunden 21 ist. Zwischen dieser ersten Funktionsschicht 243 und der Elektrodenbaugruppe 12 ist in der Schichtrichtung 25 der Umhüllung 24 (Rechts/Links-Richtung in 5) eine elektrische Isolierschicht 246 vorgesehen. Die elektrischen Isolierschichten 246 auf beiden Seiten der Elektrodenbaugruppe 12 sind vorzugsweise als eine durchgängige, einheitliche Isolierschicht ausgebildet.On one side of the electrode assembly 12 (left in 5 ) shows the envelope 24 next to the fluid-tight layer 241 and the electrical insulation layer 242 only (at least) a second functional layer 244 on which with the second electrodes 16 the electrode assembly 12 electrically connected 21 is. Between this second functional layer 244 and the electrode assembly 12 is in the layer direction 25 the serving 24 (Right / left direction in 5 ) an electrical insulating layer 246 intended. On the other side of the electrode assembly 12 (right in 5 ) shows the envelope 24 next to the fluid-tight layer 241 and the electrical insulation layer 242 only (at least) a first functional layer 243 on which with the first electrodes 14 the electrode assembly 12 electrically connected 21 is. Between this first functional layer 243 and the electrode assembly 12 is in the layer direction 25 the serving 24 (Right / left direction in 5 ) an electrical insulating layer 246 intended. The electrical insulation layers 246 on both sides of the electrode assembly 12 are preferably formed as a continuous, uniform insulating layer.

Wie in 5 dargestellt, ist die eine Funktionsschicht 243 oder 244 der Umhüllung 24 auf ihrer Seite der Elektrodenbaugruppe 12 jeweils mit der Elektrode 14 bzw. 16 der Elektrodenbaugruppe 12 elektrisch leitend verbunden, welche in der Stapelrichtung 25 der Elektrodenbaugruppe 12 nicht außen liegt. Dies bewirkt die folgende Funktionsweise der „Nail Safety Device”-Umhüllung.As in 5 shown, is the one functional layer 243 or 244 the serving 24 on their side of the electrode assembly 12 each with the electrode 14 respectively. 16 the electrode assembly 12 electrically connected, which in the stacking direction 25 the electrode assembly 12 not outside. This causes the following operation of the "Nail Safety Device" envelope.

Trifft ein Fremdkörper, beispielsweise ein Nagel aus Metall, auf diese Energiespeicherzelle 10, so kann dieser Nagel die Umhüllung 24 durchstoßen. Sobald der elektrisch leitfähige Nagel die Elektrodenbaugruppe 12, d. h. deren außen liegende Elektrode berührt, ist die jeweilige Funktionsschicht 243, 244 der Umhüllung 24 durch den Nagel mit dieser äußeren Elektrode 16, 14 elektrisch leitend verbunden und sind damit die ersten Elektroden 14 und die zweiten Elektroden 16 der Elektrodenbaugruppe 12 kurzgeschlossen. Die Elektrodenbaugruppe 12 kann sich deshalb über die Funktionsschicht 243, 244 der Umhüllung 24 und den Entladewiderstand 26 kontrolliert entladen.Meets a foreign body, such as a metal nail, on this energy storage cell 10 So this nail can be the wrapper 24 punctured. Once the electrically conductive nail the electrode assembly 12 , ie the outer electrode touches, is the respective functional layer 243 . 244 the serving 24 through the nail with this outer electrode 16 . 14 electrically connected and are thus the first electrodes 14 and the second electrodes 16 the electrode assembly 12 shorted. The electrode assembly 12 can therefore be on the functional layer 243 . 244 the serving 24 and the discharge resistance 26 discharged in a controlled manner.

Eine entsprechende Funktionsweise gilt auch bei der Einwirkung eines Drucks von außen auf die Energiespeicherzelle 10 und für das Eindringen eines Fremdkörpers aus einem elektrisch nicht oder kaum leitenden Material.A corresponding mode of operation also applies to the effect of external pressure on the energy storage cell 10 and for the penetration of a foreign body of an electrically non-conductive or hardly conductive material.

Im Übrigen entspricht der Aufbau der Energiespeicherzelle von 5 dem ersten Ausführungsbeispiel von 2. Auch kann die Energiespeicherzelle von 5 in entsprechender Weise in einer Batterie gemäß 4 verwendet werden.Incidentally, the structure of the energy storage cell of 5 the first embodiment of 2 , Also, the energy storage cell of 5 in a corresponding manner in a battery according to 4 be used.

6 zeigt schematisch den Schichtaufbau einer Umhüllung 24 der Energiespeicherzelle 10 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. 6 shows schematically the layer structure of an enclosure 24 the energy storage cell 10 according to a fourth embodiment.

Dieses Ausführungsbeispiel basiert auf einer Kombination des dritten Ausführungsbeispiels von 5 mit dem zweiten Ausführungsbeispiel von 3. Insbesondere enthält die Umhüllung 24 in der Stapelrichtung 25 der Elektrodenbaugruppe 12 zu beiden Seiten der Elektrodenbaugruppe 12 jeweils nur eine Funktionsschicht 243 oder 244 und ist diese (wenigstens) eine Funktionsschicht 243, 244 in kompakter Weise in die Umhüllung 24 integriert.This embodiment is based on a combination of the third embodiment of FIG 5 with the second embodiment of 3 , In particular, the wrapper contains 24 in the stacking direction 25 the electrode assembly 12 on both sides of the electrode assembly 12 only one functional layer at a time 243 or 244 and is this (at least) a functional layer 243 . 244 in a compact way in the enclosure 24 integrated.

In einer erfindungsgemäßen Variante der 5 und 6 können die Umhüllungen 24 der Energiespeicherzellen 10 auch jeweils auf nur einer Hauptseite der Elektrodenbaugruppe 12 (d. h. nur rechts oder links in den Figuren) mit einer elektrisch leitfähigen Funktionsschicht 243, 244 versehen sein.In a variant of the invention 5 and 6 can the servings 24 the energy storage cells 10 also on only one main side of the electrode assembly 12 (ie only right or left in the figures) with an electrically conductive functional layer 243 . 244 be provided.

Im Übrigen entspricht der Aufbau der Energiespeicherzelle von 6 dem zweiten Ausführungsbeispiel von 3. Auch kann die Energiespeicherzelle von 6 in entsprechender Weise in einer Batterie gemäß 4 verwendet werden.Incidentally, the structure of the energy storage cell of 6 the second embodiment of 3 , Also, the energy storage cell of 6 in a corresponding manner in a battery according to 4 be used.

7 zeigt schematisch den Aufbau einer Energiespeicherzelle 10 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. 7 schematically shows the structure of an energy storage cell 10 according to a fifth embodiment.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel hauptsächlich dadurch, dass in Stapelrichtung 19 der Elektrodenbaugruppe 12 (Rechts/Links-Richtung in 7) jeweils eine zweite Elektrode (d. h. Elektrode der zweiten Polarität) 16 als äußerste Elektrode der Elektrodenbaugruppe 12 angeordnet ist und die Umhüllung 24 auf beiden Seiten der Elektrodenbaugruppe 12 wenigstens eine erste Funktionsschicht 243 enthält. Diese erste Funktionsschicht 243 sowie die elektrische Isolierschicht 246 können sich in diesem Fall durchgängig über die gesamte Umhüllung 24 erstrecken. Der Aufbau der Umhüllung 24 kann auf diese Weise weiter vereinfacht werden.This embodiment differs from that in FIG 6 shown embodiment mainly in that in the stacking direction 19 the electrode assembly 12 (Right / left direction in 7 ) each have a second electrode (ie electrode of the second polarity) 16 as the outermost electrode of the electrode assembly 12 is arranged and the wrapping 24 on both sides of the electrode assembly 12 at least a first functional layer 243 contains. This first functional layer 243 and the electrical insulating layer 246 in this case, can be consistent throughout the entire wrapping 24 extend. The construction of the serving 24 can be further simplified in this way.

Um die ersten und zweiten Elektroden 14, 16 der Elektrodenbaugruppe 12 in einem Gefährdungszustand (Eindringen eines Fremdkörpers, Druckeinwirkung) kurzzuschließen, ist die erste Funktionsschicht 243 der Umhüllung 24 jeweils mit den ersten Elektroden (d. h. Elektroden der ersten Polarität) 14 elektrisch leitend verbunden, während in der Stapelrichtung 19 der Elektrodenbaugruppe 12 jeweils zweite Elektroden 16 außen liegen.Around the first and second electrodes 14 . 16 the electrode assembly 12 short circuit in a hazardous state (penetration of a foreign body, pressure effect) is the first functional layer 243 the serving 24 each with the first electrodes (ie electrodes of the first polarity) 14 electrically connected while in the stacking direction 19 the electrode assembly 12 each second electrodes 16 lie outside.

Im Übrigen entspricht der Aufbau der Energiespeicherzelle von 7 den Ausführungsbeispielen von 3 und 6. Auch kann die Energiespeicherzelle von 7 in entsprechender Weise in einer Batterie gemäß 4 verwendet werden.Incidentally, the structure of the energy storage cell of 7 the embodiments of 3 and 6 , Also, the energy storage cell of 7 in a corresponding manner in a battery according to 4 be used.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele können darüber hinaus in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, um zu weiteren Ausgestaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung zu gelangen.Moreover, the embodiments described above may be combined with one another in any desired manner in order to arrive at further embodiments according to the present invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
EnergiespeicherzelleEnergy storage cell
1212
Elektrodenbaugruppeelectrode assembly
1414
erste Elektrodenfirst electrodes
1616
zweite Elektrodensecond electrodes
1818
Separatorseparator
1919
Stapelrichtung von 12 Stacking direction of 12
2020
erste Stromleiteinrichtungfirst current conducting device
2121
erste Verbindungfirst connection
2222
zweite Stromleiteinrichtungsecond Stromleiteinrichtung
2323
zweite Verbindungsecond connection
2424
Umhüllungwrapping
241241
fluiddichte Schichtfluid-tight layer
242242
elektrische Isolierschichtelectrical insulating layer
243243
erste Funktionsschichtfirst functional layer
244244
zweite Funktionsschichtsecond functional layer
245245
weitere elektrische Isolierschichtfurther electrical insulation layer
246246
elektrische Isolierschicht und/oder stichfeste Schutzschichtelectrical insulating layer and / or puncture-resistant protective layer
2525
Schichtrichtung von 24 Layer direction of 24
2626
Entladewiderstanddischarge
3030
Energiespeichervorrichtung bzw. BatterieEnergy storage device or battery
3232
Gehäusecasing
3434
erster Batterieanschlussfirst battery connection
3636
zweiter Batterieanschlusssecond battery connection
3838
StromunterbrechungseinrichtungCurrent interrupt device
4040
Messvorrichtungmeasuring device

Claims (14)

Elektrochemische Energiespeicherzelle (10), mit einer Elektrodenbaugruppe (12), welche wenigstens eine erste Elektrode (14) einer ersten Polarität und wenigstens eine zweite Elektrode (16) einer zweiten Polarität aufweist; und einer folienartigen Umhüllung (24), welche die Elektrodenbaugruppe (12) zumindest teilweise umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (24) wenigstens eine erste Funktionsschicht (243), welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend (21) mit der wenigstens einen ersten Elektrode (14) der Elektrodenbaugruppe (12) verbunden ist, und wenigstens eine elektrische Isolierschicht (246), welche die erste Funktionsschicht (243) im Normalbetriebszustand der Energiespeicherzelle (10) in einer Schichtrichtung (25) der Umhüllung von der Elektrodenbaugruppe (12) trennt, aufweist.Electrochemical energy storage cell ( 10 ), with an electrode assembly ( 12 ), which at least one first electrode ( 14 ) of a first polarity and at least one second electrode ( 16 ) has a second polarity; and a foil-like envelope ( 24 ), which the electrode assembly ( 12 ) at least partially enclosing, characterized in that the envelope ( 24 ) at least one first functional layer ( 243 ), which is at least partially electrically conductive and electrically conductive ( 21 ) with the at least one first electrode ( 14 ) of the electrode assembly ( 12 ), and at least one electrical insulating layer ( 246 ), which the first functional layer ( 243 ) in the normal operating state of the energy storage cell ( 10 ) in a layer direction ( 25 ) of the sheath from the electrode assembly ( 12 ) separates. Energiespeicherzelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (24) ferner wenigstens eine zweite Funktionsschicht (244), welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend (23) mit der wenigstens einen zweiten Elektrode (16) der Elektrodenbaugruppe (12) verbunden ist, und wenigstens eine weitere elektrische Isolierschicht (245), welche die ersten und zweiten Funktionsschichten (243, 244) der Umhüllung (24) im Normalbetriebszustand der Energiespeicherzelle (10) in der Schichtrichtung (25) der Umhüllung voneinander trennt, aufweist.Energy storage cell according to claim 1, characterized in that the envelope ( 24 ) at least one second functional layer ( 244 ), which is at least partially electrically conductive and electrically conductive ( 23 ) with the at least one second electrode ( 16 ) of the electrode assembly ( 12 ), and at least one further electrical insulating layer ( 245 ), which the first and second functional layers ( 243 . 244 ) of the envelope ( 24 ) in the normal operating state of the energy storage cell ( 10 ) in the layer direction ( 25 ) of the enclosure separates from each other. Energiespeicherzelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (24) in einer Stapelrichtung (19) der Elektrodenbaugruppe (12) auf der einen Seite der Elektrodenbaugruppe wenigstens eine erste Funktionsschicht (243), welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend (21) mit der wenigstens einen ersten Elektrode (14) der Elektrodenbaugruppe (12) verbunden ist, und auf der anderen Seite der Elektrodenbaugruppe wenigstens eine zweite Funktionsschicht (244), welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend (23) mit der wenigstens einen zweiten Elektrode (16) der Elektrodenbaugruppe (12) verbunden ist, aufweist.Energy storage cell according to claim 1, characterized in that the envelope ( 24 ) in a stacking direction ( 19 ) of the electrode assembly ( 12 ) on the one side of the electrode assembly at least a first functional layer ( 243 ), which is at least partially electrically conductive and electrically conductive ( 21 ) with the at least one first electrode ( 14 ) of the electrode assembly ( 12 ) and on the other side of the electrode assembly at least one second functional layer ( 244 ), which is at least partially electrically conductive and electrically conductive ( 23 ) with the at least one second electrode ( 16 ) of the electrode assembly ( 12 ) is connected. Energiespeicherzelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenbaugruppe (12) in einer Stapelrichtung der Elektrodenbaugruppe als äußerste Elektrode jeweils eine zweite Elektrode (16) aufweist; und die Umhüllung (24) in einer Stapelrichtung (19) der Elektrodenbaugruppe (12) auf beiden Seiten der Elektrodenbaugruppe wenigstens eine erste Funktionsschicht (243) aufweist, welche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und elektrisch leitend (21) mit der wenigstens einen ersten Elektrode (14) der Elektrodenbaugruppe (12) verbunden ist.Energy storage cell according to claim 1, characterized in that the electrode assembly ( 12 ) in a stacking direction of the electrode assembly as the outermost electrode in each case a second electrode ( 16 ) having; and the wrapping ( 24 ) in a stacking direction ( 19 ) of the electrode assembly ( 12 ) on both sides of the electrode assembly at least a first functional layer ( 243 ), which is at least partially electrically conductive and electrically conductive ( 21 ) with the at least one first electrode ( 14 ) of the electrode assembly ( 12 ) connected is. Energiespeicherzelle gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionsschicht (243) und/oder die zweite Funktionsschicht (244) der Umhüllung (24) im Wesentlichen fluiddicht ausgebildet sind.Energy storage cell according to one of the preceding claims, characterized in that the first functional layer ( 243 ) and / or the second functional layer ( 244 ) of the envelope ( 24 ) are formed substantially fluid-tight. Energiespeicherzelle gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (24) in der Schichtrichtung (25) der Umhüllung auf ihrer der Elektrodenbaugruppe (12) zugewandten Seite der ersten und/oder zweiten Funktionsschichten (243, 244) wenigstens eine stichfeste Schutzschicht (246) aufweist.Energy storage cell according to one of the preceding claims, characterized in that the envelope ( 24 ) in the layer direction ( 25 ) of the sheath on its the electrode assembly ( 12 ) facing side of the first and / or second functional layers ( 243 . 244 ) at least one resistant protective layer ( 246 ) having. Energiespeicherzelle gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die erste Funktionsschicht (243) und die wenigstens eine erste Elektrode (14) der Elektrodenbaugruppe (12) und/oder zwischen die zweite Funktionsschicht (244) und die wenigstens eine zweite Elektrode (16) der Elektrodenbaugruppe (12) wenigstens ein Entladewiderstand (26) geschaltet ist.Energy storage cell according to one of the preceding claims, characterized in that between the first functional layer ( 243 ) and the at least one first electrode ( 14 ) of the electrode assembly ( 12 ) and / or between the second functional layer ( 244 ) and the at least one second electrode ( 16 ) of the electrode assembly ( 12 ) at least one discharge resistor ( 26 ) is switched. Energiespeicherzelle gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Entladewiderstand (26) zumindest teilweise außerhalb der Umhüllung (24) angeordnet ist und/oder mit einem Bauteil außerhalb der Umhüllung (24) wärmeleitend verbunden ist.Energy storage cell according to claim 7, characterized in that the at least one discharge resistor ( 26 ) at least partially outside the envelope ( 24 ) and / or with a component outside the envelope ( 24 ) is thermally conductively connected. Energiespeicherzelle gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erste Funktionsschicht (243) und/oder die wenigstens eine zweite Funktionsschicht (244) der Umhüllung (24) zumindest teilweise als Metallfolien ausgebildet sind.Energy storage cell according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first functional layer ( 243 ) and / or the at least one second functional layer ( 244 ) of the envelope ( 24 ) are at least partially formed as metal foils. Elektrochemische Energiespeichervorrichtung (30), mit wenigstens einer elektrochemischen Energiespeicherzelle (10), wobei wenigstens eine der Energiespeicherzellen (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgestaltet ist; einem Gehäuse (32) zum Aufnehmen der wenigstens einen Energiespeicherzelle (10); und wenigstens zwei Batterieanschlüssen (34, 36) unterschiedlicher Priorität, welche elektrisch leitend mit der Elektrodenbaugruppe (12) bzw. den Elektrodenbaugruppen (12) der wenigstens einen Energiespeicherzelle (10) verbunden sind.Electrochemical energy storage device ( 30 ), with at least one electrochemical energy storage cell ( 10 ), wherein at least one of the energy storage cells ( 10 ) is configured according to one of claims 1 to 9; a housing ( 32 ) for receiving the at least one energy storage cell ( 10 ); and at least two battery terminals ( 34 . 36 ) of different priority, which are electrically conductive with the electrode assembly ( 12 ) or the electrode assemblies ( 12 ) of the at least one energy storage cell ( 10 ) are connected. Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Messvorrichtung (40) vorgesehen ist, welche ausgestaltet ist, einen Zustand und/oder eine Zustandsänderung der elektrischen Verbindung zwischen der wenigstens einen ersten Funktionsschicht (243) und der wenigstens einen zweiten Funktionsschicht (244) der Umhüllung (24) wenigstens einer der wenigstens einen Energiespeicherzelle (10) zu erfassen. Energy storage device according to claim 10, characterized in that at least one measuring device ( 40 ), which is configured, a state and / or a state change of the electrical connection between the at least one first functional layer ( 243 ) and the at least one second functional layer ( 244 ) of the envelope ( 24 ) at least one of the at least one energy storage cell ( 10 ) capture. Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Messvorrichtung (40) vorgesehen ist, welche ausgestaltet ist, einen Zustand und/oder eine Zustandsänderung der elektrischen Verbindung zwischen der wenigstens einen ersten Funktionsschicht (243) der Umhüllung (24) und der wenigstens einen ersten Elektrode (14) und/oder zwischen der wenigstens einen zweiten Funktionsschicht (244) der Umhüllung (24) und der wenigstens einen zweiten Elektrode (16) wenigstens einer der wenigstens einen Energiespeicherzelle (10) zu erfassen.Energy storage device according to claim 10, characterized in that at least one measuring device ( 40 ), which is configured, a state and / or a state change of the electrical connection between the at least one first functional layer ( 243 ) of the envelope ( 24 ) and the at least one first electrode ( 14 ) and / or between the at least one second functional layer ( 244 ) of the envelope ( 24 ) and the at least one second electrode ( 16 ) at least one of the at least one energy storage cell ( 10 ) capture. Energiespeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stromunterbrechungseinrichtung (38) vorgesehen ist, welche ausgestaltet ist, die elektrisch leitende Verbindung zwischen wenigstens einem der Batterieanschlüsse (34, 36) und der/den Elektrodenbaugruppe(n) (12) der wenigstens einen Energiespeicherzelle (10) wahlweise zu unterbrechen.Energy storage device according to one of claims 10 to 12, characterized in that at least one current interrupt device ( 38 ), which is designed, the electrically conductive connection between at least one of the battery terminals ( 34 . 36 ) and the electrode assembly (s) ( 12 ) of the at least one energy storage cell ( 10 ) optionally to interrupt. Energiespeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anzeigeeinrichtung aufweist, welche ausgestaltet ist, einen Gefährdungszustand wenigstens einer der wenigstens einen Energiespeicherzelle (10) in Bezug auf die Funktionsschichten ihrer Umhüllung (24) anzuzeigen und/oder eine entsprechende Information an eine Steuervorrichtung zu übermitteln.Energy storage device according to one of claims 10 to 13, characterized in that it comprises a display device, which is configured, a hazardous state of at least one of the at least one energy storage cell ( 10 ) with regard to the functional layers of their envelope ( 24 ) and / or to transmit corresponding information to a control device.
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