DE102012209727A1 - Electrochemical energy storage cell and method for producing an electrochemical energy storage cell - Google Patents
Electrochemical energy storage cell and method for producing an electrochemical energy storage cell Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012209727A1 DE102012209727A1 DE102012209727A DE102012209727A DE102012209727A1 DE 102012209727 A1 DE102012209727 A1 DE 102012209727A1 DE 102012209727 A DE102012209727 A DE 102012209727A DE 102012209727 A DE102012209727 A DE 102012209727A DE 102012209727 A1 DE102012209727 A1 DE 102012209727A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- energy storage
- storage cell
- electrode
- electrochemical energy
- front side
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 title claims abstract description 49
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 239000002470 thermal conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/534—Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
- H01M10/643—Cylindrical cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/651—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by parameters specified by a numeric value or mathematical formula, e.g. ratios, sizes or concentrations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6553—Terminals or leads
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Energiespeicherzelle (200), wobei die Energiespeicherzelle (200) einen Wickel (100) mit zumindest zwei zusammengewickelten flächigen Elektroden (110, 120) aufweist, die durch zumindest ein Separatorelement (130) voneinander getrennt sind, wobei der Wickel (100) eine Höhe (M) in Richtung einer Wickelachse (140) aufweist, die geringer ist, als zumindest eine Breite (D, L1) einer Stirnseite (160) des Wickels (100), wobei die Wickelachse (140) des Wickels (100) innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht zur Stirnseite (160) ausgerichtet ist. Ferner umfasst die elektrochemische Energiespeicherzelle (200) einen Elektrodenanschlusskontakt (210), der zumindest eine der Elektroden (110, 120) von der Stirnseite (160) aus elektrisch kontaktiert.The invention relates to an electrochemical energy storage cell (200), wherein the energy storage cell (200) has a winding (100) with at least two flat electrodes (110, 120) wound together, which are separated from one another by at least one separator element (130). 100) has a height (M) in the direction of a winding axis (140) which is smaller than at least one width (D, L1) of an end face (160) of the roll (100), wherein the winding axis (140) of the roll (100 ) is aligned within a tolerance range perpendicular to the end face (160). Furthermore, the electrochemical energy storage cell (200) comprises an electrode connection contact (210), which electrically contacts at least one of the electrodes (110, 120) from the end face (160).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische Energiespeicherzelle und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle.The present invention relates to an electrochemical energy storage cell and a method for producing an electrochemical energy storage cell.
Klimatische Randbedingungen oder schnelle Lade- und Entladevorgänge machen es häufig erforderlich Lithium-Ionen-Akkus zu temperieren. Der aktuelle Zellaufbau und das aktuelle Zelldesign gemäß dem Stand der Technik sind nicht für Ab- und Zufuhr von Wärme optimiert. Der Aufbau von aktuellen Wickelzellen ist meist dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen eine sehr lange (Stab-)Form aufweisen (vergleichbar mit dem Typ 18650), wobei bei Lade- und Entladevorgängen teilweise sehr viel Wärme entstehen kann, die abgeführt werden sollte, um Beschädigungen der Zellen zu vermeiden. Ein solcher länglicher Aufbau erweist sich daher als eher nachteilig.Climatic conditions or rapid charging and discharging often make it necessary to temper lithium-ion batteries. The current cell construction and the current cell design according to the prior art are not optimized for the removal and supply of heat. The structure of current winding cells is usually characterized in that the windings have a very long (rod) shape (comparable to the type 18650), which can sometimes cause a lot of heat during loading and unloading, which should be dissipated to damage to avoid the cells. Such an elongated structure therefore proves rather disadvantageous.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung eine elektrochemische Energiespeicherzelle und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an electrochemical energy storage cell and a method for producing an electrochemical energy storage cell according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrochemische Energiespeicherzelle zur Speicherung von elektrischer Energie, wobei die Energiespeicherzelle folgende Merkmale aufweist:
- – einen Wickel aus zumindest zwei zusammengewickelten flächigen Elektroden, die durch zumindest ein Separatorelement voneinander getrennt sind, wobei der Wickel eine Höhe in Richtung einer Wickelachse aufweist, die geringer ist, als zumindest eine Breite einer Stirnseite des Wickels, wobei die Wickelachse des Wickels innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht zur Stirnseite ausgerichtet ist; und
- – einen Elektrodenanschlusskontakt, der zumindest eine der Elektroden von der Stirnseite aus elektrisch kontaktiert.
- A reel of at least two coiled flat electrodes separated by at least one separator element, the reel having a height in the direction of a winding axis which is less than at least one width of an end face of the reel, the winding axis of the reel being within a Tolerance range is aligned perpendicular to the front side; and
- - An electrode terminal contact, the at least one of the electrodes electrically contacted from the front side.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- – Bereitstellen eines Wickels mit zumindest zwei zusammengewickelten flächigen Elektroden, die durch zumindest ein Separatorelement voneinander getrennt sind, wobei der Wickel eine Höhe in Richtung einer Wickelachse aufweist, die geringer ist, als zumindest eine Breite einer Stirnseite des Wickels, wobei die Wickelachse des Wickels innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht zur Stirnseite ausgerichtet ist; und
- – Elektrisch leitfähiges Kontaktieren zumindest einer der Elektroden mittels eines Elektrodenanschlusskontakts von der Stirnseite aus.
- - Providing a roll having at least two coiled flat electrodes, which are separated by at least one Separatorelement, wherein the winding has a height in the direction of a winding axis, which is less than at least one width of an end side of the coil, wherein the winding axis of the coil within a tolerance range is aligned perpendicular to the front side; and
- - Electrically conductive contacting at least one of the electrodes by means of an electrode connection contact from the front side.
Unter einem Wickel kann ein Verbund von zusammengewickelten, beispielsweise folienartigen Elektroden verstanden werden, die durch einen Separator voreinander elektrisch isoliert sind. Dabei kann der Separator auch ein Elektrolyt umfassen oder aus einem solchen Elektrolyt bestehen. Unter einer Wickelachse kann beispielsweise auch eine virtuelle Achse verstanden werden, um die die Elektroden gewunden sind, um den Wickel zu bilden. Unter einer Höhe des Wickels ist eine Höhe einer Mantelfläche des Wickels zu verstehen, die in Erstreckungsrichtung der Wickelachse gemessen ist. Unter einer Stirnseite des Wickels ist eine (Querschnitts-)Fläche des Wickels zu verstehen, die innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht zu der Wickelachse ausgerichtet ist. Dabei kann die Wickelachse beispielsweise innerhalb des Toleranzbereichs um eine Normale auf die Stirnseite ausgerichtet sein. Ferner kann der Toleranzbereich beispielsweise eine Abweichung von bis zu 45 Grad von der Erstreckungsrichtung der Wickelachse betragen. Von der Stirnseite des Wickels ist beispielsweise eine spiralförmige Anordnung oder ein gewundener Verlauf des Verbunds aus Elektroden und Separator sichtbar. Eine Breite des Wickels an der Stirnseite kann beispielsweise ein Durchmesser der Stirnseite des Wickels bei einer zylindrischen Ausführung des Wickels sein. Auch kann bei einem ovalen oder ungleichmäßigen rundlichen Verlauf der Stirnseite eine Breite der Stirnseite des Wickels größer oder länger sein, als die (Mantel-)Höhe des Wickels. Unter einem Elektrodenanschlusskontakt kann ein elektrisches Verbindungselement zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung zumindest einer der Elektroden verstanden werden. Bei dem Elektrodenanschlusskontakt kann es sich dabei um einen elektrischen Leiter handeln. Dabei sollte der elektrische Leiter bzw. der Elektrodenanschlusskontakt auch ausgebildet sind, um Wärme von dem Wickel aufzunehmen und von dem Wickel abzuführen, bzw. Wärme in den Wickel einzuleiten. A winding can be understood as a composite of coiled-up, for example, foil-like electrodes, which are electrically insulated from one another by a separator. In this case, the separator may also comprise an electrolyte or consist of such an electrolyte. By a winding axis, for example, a virtual axis can be understood, around which the electrodes are wound to form the winding. A height of the coil is to be understood as meaning a height of a lateral surface of the coil, which is measured in the extension direction of the winding axis. An end face of the reel is to be understood as meaning a (cross-sectional) surface of the reel which is aligned within a tolerance range perpendicular to the winding axis. In this case, the winding axis can be aligned, for example within the tolerance range by a normal to the front page. Further, the tolerance range may be, for example, a deviation of up to 45 degrees from the direction of extension of the winding axis. From the end face of the coil, for example, a spiral arrangement or a winding course of the composite of electrodes and separator is visible. A width of the coil at the end face may be, for example, a diameter of the end face of the coil in a cylindrical embodiment of the coil. Also, in the case of an oval or irregular roundish course of the front side, a width of the front side of the coil may be greater or longer than the (shell) height of the coil. An electrode connection contact may be understood to mean an electrical connection element for the electrically conductive contacting of at least one of the electrodes. The electrode connection contact may be an electrical conductor. In this case, the electrical conductor or the electrode connection contact should also be designed to absorb heat from the winding and dissipate it from the winding, or to introduce heat into the winding.
De vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch die elektrische Kontaktierung zumindest einer der Elektroden des Wickels von der Stirnseite aus auch eine gute thermische Anbindung des Wickels erreicht werden kann, wenn der Wickel eine größere Breite als (Mantel-)Höhe aufweist. Hierdurch kann über die breitere und damit größere Kontaktfläche, die an der Stirnseite liegt, ein größerer Wärmefluss von dem Wickel weg bzw. zu dem Wickel hin ermöglicht werden, als wenn der Wickel im Vergleich zu seiner Länge, d. h. zu seiner (Mantel-)Höhe einen sehr schmalen oder kleinen Querschnitt aufweist. In diesem Fall müsste ein Wärmetransport entlang der Wickelachse in einem dünnen, d. h. keinen Querschnittsbereich der Zelle verlaufen, sodass in einer solchen Zelle nur eine sehr kleine Wärmeübertragungsfähigkeit gewährleistet werden könnte. De present invention is based on the finding that by the electrical contacting at least one of the electrodes of the coil from the front side and a good thermal connection of the coil can be achieved when the coil has a greater width than (mantle) height. In this way, over the wider and thus larger contact surface, which is located on the front side, a larger heat flow away from the winding or to the winding are made possible, as if the winding compared to its length, ie to his (coat) Height has a very narrow or small cross-section. In this case, a heat transport along the winding axis would have to run in a thin, ie no cross-sectional area of the cell, so that only a very small heat transfer capacity could be ensured in such a cell.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass nun durch die günstige Wahl der geometrischen Ausmaße der Energiespeicherzelle und eine günstige elektrische (und thermische) Kontaktierung der Elektroden der Energiespeicherzelle eine Möglichkeit zur Übertragung von einer großen Wärmemenge zwischen den Elektrodenanschlusskontakt und zumindest einer der Elektroden besteht. Hierdurch lässt sich eine bessere aktive Temperierung der Energiespeicherzelle ermöglichen, wodurch ferner auch ein schnelleres Laden und Entladen der Energiespeicherzelle ermöglicht wird.The present invention offers the advantage that, owing to the favorable choice of the geometric dimensions of the energy storage cell and a favorable electrical (and thermal) contacting of the electrodes of the energy storage cell, there is now a possibility of transmitting a large amount of heat between the electrode connection contact and at least one of the electrodes. In this way, a better active temperature control of the energy storage cell can be made possible, which also makes faster charging and discharging of the energy storage cell possible.
Günstig ist es ferner, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Wickel an der Stirnseite eine Länge aufweist, die geringer als die Höhe ist. Unter einer Länge kann dabei eine Abmessung der Stirnseite verstanden werden, die in eine Richtung gemessen wird, die sich von einer Richtung unterscheidet, in der die Breite der Stirnseite gemessen wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass insbesondere bei einem Abweichen der Fläche der Stirnseite von einer Kreisform eine hohe Wärmeübertragungsfähigkeit der Energiespeicherzelle realisiert werden kann. Dies resultiert daraus, dass nun auch eine größere Außenoberfläche der Energiespeicherzelle im Vergleich zu einer zylindrischen Energiespeicherzelle der realisiert werden kann und somit auch eine Wärmeabfuhr nicht nur über die Stirnseite, sondern auch über die Mantelfläche signifikant erhöht werden kann.It is also favorable if, according to an embodiment of the present invention, the winding on the end face has a length which is less than the height. In this case, a length may be understood to mean a dimension of the end face which is measured in a direction which differs from a direction in which the width of the end face is measured. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a high heat transfer capability of the energy storage cell can be realized, in particular if the area of the front side deviates from a circular shape. This results from the fact that now a larger outer surface of the energy storage cell compared to a cylindrical energy storage cell can be realized and thus also a heat dissipation can be significantly increased not only on the front side, but also on the lateral surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Elektrodenanschlusskontakt an einer an der Stirnseite angeordneten Kante mit der betreffenden Elektrode elektrisch leitfähig verbunden sein, insbesondere wobei sich ein elektrischer Verbindungskontakt zwischen dem Elektrodenanschlusskontakt über zumindest die Hälfte einer Gesamtlänge der Kante der betreffenden Elektrode an der Stirnseite erstreckt, insbesondere wobei sich die elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenanschlusskontakt über die Gesamtlänge der Kante der betreffenden Elektrode an der Stirnseite erstreckt, sodass der Elektrodenanschlusskontakt an der Kante mit der Elektrode elektrisch verbunden ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Elektrode über einen sehr großen Bereich ihrer Kante an der Stirnseite mit dem Elektrodenanschlusskontakt elektrisch kontaktiert ist, sodass an dem Übergang zwischen den Elektrodenanschlusskontakt und der betreffenden Elektrode einerseits sehr geringe Stromdichten im Betrieb der Energiespeicherzelle entsteht, und andererseits durch eine große Kontaktfläche auch eine hohe der Wärmeübertragungsfähigkeit zwischen den Elektrodenanschlusskontakt und der betreffenden Elektrode besteht.According to a further embodiment of the present invention, the electrode connection contact may be electrically conductively connected to the relevant electrode at an edge arranged on the end side, in particular wherein an electrical connection contact between the electrode connection contact extends over at least half of an overall length of the edge of the relevant electrode on the end side in particular, wherein the electrical connection between the electrode terminal contact extends over the entire length of the edge of the respective electrode on the front side, so that the electrode terminal contact is electrically connected at the edge to the electrode. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that the electrode is electrically contacted with the electrode connection contact over a very large area of its edge on the front side, so that very low current densities are produced during operation of the energy storage cell at the transition between the electrode connection contact and the relevant electrode On the other hand, by a large contact area, there is also a high heat transfer capability between the electrode terminal contact and the subject electrode.
Auch kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Elektrodenanschlusskontakt zumindest die Hälfte der Kante bzw. der gesamten Kantenlänge an Stirnseite des Wickels abdecken. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein großer Anteil der Fläche der Stirnseite durch den Elektrodenanschlusskontakt abgedeckt und günstiger Weise auch mit dem Elektrodenanschlusskontakt elektrisch und/oder thermisch verbunden ist. Hierdurch die bietet sich einerseits die Möglichkeit zur elektrischen Kontaktierung der betreffenden Elektrode unter Verursachung von lediglich geringen Stromdichten und andererseits kann eine sehr hohe Fähigkeit zur Wärmeübertragung zwischen dem Elektrodenanschlusskontakt und zumindest einer der Elektroden erreicht werden.Also, according to a further embodiment of the present invention, the electrode terminal contact cover at least half of the edge or the entire edge length at the end side of the coil. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a large proportion of the area of the end face is covered by the electrode connection contact and, in a favorable manner, is also electrically and / or thermally connected to the electrode connection contact. On the one hand, this offers the possibility of making electrical contact with the relevant electrode causing only low current densities and, on the other hand, a very high ability to transfer heat between the electrode terminal contact and at least one of the electrodes can be achieved.
Besonders günstig ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Elektrodenanschlusskontakt Aluminium und/oder Kupfer enthält oder aus Aluminium und/oder Kupfer hergestellt ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders hohen Wärmeleitfähigkeit und zugleich einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, sodass einerseits in den Wickel hinein- oder aus dem Wickel hinauszuführende Wärme sehr gut über den Elektrodenanschlusskontakt transportiert werden kann und zugleich durch einen elektrischen Stromfluss in den Elektrodenanschlusskontakt keine zu große Erwärmung in diesem Anschlusskontakt zu befürchten ist.An embodiment of the present invention in which the electrode connection contact contains aluminum and / or copper or is made of aluminum and / or copper is particularly favorable. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a particularly high thermal conductivity and at the same time a high electrical conductivity, so that heat to be carried into the winding or out of the winding can be transported very well via the electrode connection contact and at the same time by an electric current flow into the electrode connection contact there is no danger of excessive heating in this connection contact.
Um eine möglichst hohe Wärmeübertragung aus dem Wickel heraus bzw. in den Wickel hinein und zugleich eine möglichst gute elektrische Anbindung beider Elektroden sicherzustellen, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die zweite der Elektroden von einer der Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Wickels mittels eines zweiten Elektrodenkontaktanschlusses elektrisch kontaktiert sein.In order to ensure the highest possible heat transfer from the winding or into the winding and at the same time the best possible electrical connection of both electrodes, according to a further embodiment of the present invention, the second of the electrodes from a second end face of the winding opposite the end face by means of a second Electrode contact terminal to be electrically contacted.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Elektrodenanschlusskontakt spiralförmig ausgebildet und an der Stirnseite des Wickels angeordnet ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass auch eine zweite der Elektroden von der Stirnseite aus elektrisch kontaktiert werden kann, wobei in diesem Fall insbesondere auch ein spiralförmig ausgebildeter Anschlusskontakt verwendet werden kann, der zwischen den einzelnen Spiralwindungen des (ersten) Elektrodenanschlusskontakts angeordnet ist.It is also advantageous if, according to one embodiment of the present invention, the electrode connection contact is formed spirally and arranged on the end face of the coil. Such an embodiment of the present invention has the advantage that a second of the electrodes can be electrically contacted from the front side, in which case, in particular, a spirally formed terminal contact can be used which is between the individual Spiral turns of the (first) electrode connection contact is arranged.
Weiterhin kann gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch der Elektrodenanschlusskontakt eine Stelle aufweisen, an der er eine Breite aufweist, die zumindest einem Zehntel einer Breite des Wickels entspricht. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt sicher, dass eine ausreichend hohe Fähigkeit zur Ableitung oder Zuführung von Wärme über den Elektrodenanschlusskontakt möglich ist. Zugleich kann sichergestellt werden, dass auch ein ausreichender Leitungsquerschnitt im Elektrodenanschlusskontakt vorliegt, um der betreffenden Elektrode hohe Spannungen bzw. Ströme zu führen zu können, ohne dass sich der Elektrodenanschlusskontakt zu stark erwärmt.Furthermore, according to another embodiment of the present invention, the electrode terminal contact may also have a location at which it has a width that corresponds to at least one tenth of a width of the coil. Such an embodiment of the present invention ensures that a sufficiently high ability to dissipate or supply heat via the electrode terminal contact is possible. At the same time it can be ensured that a sufficient line cross-section is present in the electrode connection contact in order to be able to conduct high voltages or currents to the relevant electrode without the electrode connection contact being excessively heated.
Besonders vorteilhaft ist ferner eine elektrochemische Energiespeichereinheit mit folgenden Merkmalen:
- – einer ersten elektrochemischen Energiespeicherzelle gemäß einer in dieser Beschreibung vorgestellten Variante; und
- – einer zweiten elektrochemischen Energiespeicherzelle gemäß einer in dieser Beschreibung vorgestellten Variante, wobei der Elektrodenkontaktanschluss der ersten elektrochemischen Energiespeicherzelle mit dem Elektrodenkontaktanschluss der zweiten elektrochemischen Energiespeicherzelle elektrisch leitfähig verbunden ist.
- A first electrochemical energy storage cell according to a variant presented in this description; and
- - A second electrochemical energy storage cell according to a variant presented in this description, wherein the electrode contact terminal of the first electrochemical energy storage cell is electrically conductively connected to the electrode contact terminal of the second electrochemical energy storage cell.
Auf diese Weise kann eine besonders leistungsstarke elektrochemische Energiespeichereinheit bereitgestellt werden. In this way, a particularly powerful electrochemical energy storage unit can be provided.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Durch eine solche Ausgestaltung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle
Natürlich kann auch eine Erwärmung des Wickels
Um nun eine möglichst große Wärmeübertragungsfläche an der Stirnseite
Alternativ ist es auch denkbar, dass der Elektrodenanschlusskontakt
Durch den Aufbau der Zelle gemäß der vorstehenden Beschreibung wird der Wärmetransport innerhalb einer Zelle
Die Ableiter
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in einem vorteilhaften Zellaufbau der elektrochemischen Energiespeicherzelle
Bei der Wahl der Energiespeicherzelle
Die elektrische Anbindung erfolgt vorzugsweise überwiegend über die Stirnfläche; dadurch kann ein größtmögliches Verhältnis von kontaktierter Kantenlänge
Der hier vorgestellte Ansatz weist mehrere Vorteile auf. Beispielsweise ist eine bessere Wärmezu-/abfuhr realisierbar. Auch ist ein homogener Transport von Wärme
Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und/oder Aluminium für den Ableiter
Innerhalb einer Zelle kann die Wärmeleitung somit in Richtung der Stirnfläche (d. h. in Elektrodenebene) ungehindert erfolgen, je nach Material und seiner spezifischen Wärmeleitfähigkeit. In Stapelrichtung (d. h. senkrecht zu den Elektroden) über die Elektrodenflächen wechseln sich gute (metallische Ableiter) und schlechter (Aktivmaterial, Separator) wärmeleitfähige Materialien ab. Der Wärmezu-/-abfluss ist dadurch behindert.Within a cell, the heat conduction can thus be unimpeded in the direction of the end face (that is to say in the electrode plane), depending on the material and its specific thermal conductivity. In the stacking direction (i.e., perpendicular to the electrodes) over the electrode surfaces, good (metallic arresters) and poor (active material, separator) thermally conductive materials alternate. The heat inflow / outflow is thereby impeded.
Durch den hier vorgeschlagenen Ansatz lässt sich ein Zellaufbau für optimiertes Thermomanagement (z. B. als „enabler“ für Hochleistungszellen) beispielsweise als Lithium-Ionen-Akku ausführen. Derartige, nach dem hier vorgestellten Ansatz hergestellte Batterien können in Automotivanwendungen, stationäre Energiespeicher, Elektrowerkzeuge, Konsumerelektronik oder ähnliche Szenarien eingesetzt werden. The approach proposed here allows a cell structure to be designed for optimized thermal management (eg as an "enabler" for high-performance cells), for example as a lithium-ion battery. Such batteries made by the approach presented herein can be used in automotive applications, stationary energy storage, power tools, consumer electronics, or similar scenarios.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012209727A DE102012209727A1 (en) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | Electrochemical energy storage cell and method for producing an electrochemical energy storage cell |
PCT/EP2013/058695 WO2013185972A1 (en) | 2012-06-11 | 2013-04-26 | Electrochemical energy storage cell and method for producing an electrochemical energy storage cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012209727A DE102012209727A1 (en) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | Electrochemical energy storage cell and method for producing an electrochemical energy storage cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012209727A1 true DE102012209727A1 (en) | 2013-12-12 |
Family
ID=48190509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012209727A Pending DE102012209727A1 (en) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | Electrochemical energy storage cell and method for producing an electrochemical energy storage cell |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102012209727A1 (en) |
WO (1) | WO2013185972A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3902330B2 (en) * | 1998-06-05 | 2007-04-04 | 三洋電機株式会社 | Cylindrical battery |
US7195840B2 (en) * | 2001-07-13 | 2007-03-27 | Kaun Thomas D | Cell structure for electrochemical devices and method of making same |
EP2065952B1 (en) * | 2007-11-27 | 2010-02-10 | Swissbatt AG | Battery |
JP5767115B2 (en) * | 2009-02-09 | 2015-08-19 | ファルタ マイクロバッテリー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Button battery and method of manufacturing the same |
CN101728574A (en) * | 2009-12-04 | 2010-06-09 | 王昉 | Buckled lithium-ion storage battery with single-wall structure |
-
2012
- 2012-06-11 DE DE102012209727A patent/DE102012209727A1/en active Pending
-
2013
- 2013-04-26 WO PCT/EP2013/058695 patent/WO2013185972A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013185972A1 (en) | 2013-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102012204613B4 (en) | Negative liquid metal electrode for lithium ion batteries | |
DE102020132348A1 (en) | Electrical conductor | |
DE112017007094T5 (en) | Self-heating battery | |
WO2012117005A1 (en) | Helically wound electrode, battery and production thereof | |
DE212015000018U1 (en) | Lithium-ion cell | |
DE102009027178A1 (en) | Battery with electrode heat conductor for efficient temperature control | |
DE102021104787A1 (en) | Battery cell for a battery, battery and method for manufacturing a battery cell | |
DE102016203932A1 (en) | Energy storage module | |
DE112019005840B4 (en) | Battery cell | |
DE102013220171A1 (en) | Battery cell and manufacturing process for this, as well as battery | |
DE102017217643A1 (en) | Electrochemical energy storage and vehicle equipped therewith | |
WO2021073922A1 (en) | Battery cell, battery assembly, and method for cooling a battery cell | |
DE102015201281A1 (en) | Design for solid cells | |
DE102021124388A1 (en) | battery cell | |
DE102012209727A1 (en) | Electrochemical energy storage cell and method for producing an electrochemical energy storage cell | |
DE102021200906A1 (en) | Battery, motor vehicle, stationary energy storage and method | |
DE102021131919A1 (en) | Battery cell and method for its manufacture | |
DE102019007812B4 (en) | Battery cell for an electrical energy store and electrical energy store | |
DE102021124056A1 (en) | battery cell | |
EP3723187A1 (en) | Cooling element, device and method for cooling battery cells, in particular for pouch cells, and battery pack | |
EP2108200B1 (en) | Electrode pack of an electrochemical cell and electrochemical cell comprising an electrode pack | |
DE102014202337A1 (en) | Housing with improved heat conduction | |
DE102016220975A1 (en) | Current collector for an energy storage cell for storing electrical energy | |
DE102014019417A1 (en) | Single cell and battery | |
DE102021131936A1 (en) | battery cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R125 | Request for further processing filed | ||
R126 | Request for further processing allowed |