DE102012217442A1 - Batteriezelle mit Anordnung zum einfachen Wechseln eines Gehäusepotentials - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, vorgeschlagen, bei der ein Wickelelement und zwei Stromabnehmer (9) in einem Gehäuse aufgenommen sind. Das Gehäuse wird durch eine Deckelanordnung (15) hermetisch verschlossen. Eine Deckplatte (23) der Deckelanordnung (15) weist Öffnungen (25) auf durch die hindurch eine Kontaktanordnung (19) mithilfe einer Durchführungsanordnung (31) gasdicht nach außen herausgeführt ist. Es wird ein einfaches Bauteil in Form einer kreisringförmigen Scheibe (35a, 35b) vorgesehen, das in Kontakt sowohl mit der Kontaktanordnung (19) als auch mit der Deckplatte (23) steht. Diese kreisringförmigen Scheiben (35a, 35) sind für beide Kontaktanordnungen (19) der Batteriezelle mit einer gleichen Geometrie ausgeführt, können aber einmal aus einem elektrisch leitfähigen Material und einmal aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Durch Austausch der von außen zugänglichen kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b) kann einfach und schnell festgelegt werden, mit welchem der Stromabnehmer (9) der Batteriezelle das Gehäuse der Batteriezelle in elektrischer Verbindung sein soll. Die kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b) können dabei als sehr einfache Bauteile, ähnlich einer Unterlegscheibe, bereitgestellt werden.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batteriezelle.
  • Stand der Technik
  • Batteriezellen, teilweise auch als Akkumulatorzellen bezeichnet, dienen zur chemischen Speicherung von elektrisch zur Verfügung gestellter Energie. Bereits heute werden Batteriezellen zur Energieversorgung einer Vielzahl mobiler Geräte eingesetzt. Zukünftig sollen Batteriezellen unter anderem zur Energieversorgung von mobilen Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, zu Land wie auch zu Wasser, oder zur stationären Zwischenspeicherung von aus alternativen Energiequellen stammender elektrischer Energie eingesetzt werden.
  • Hierzu wird meist eine Vielzahl von Batteriezellen zu Batteriepaketen zusammengesetzt. Um hierbei ein zur Verfügung stehendes Paketvolumen möglichst effizient auszunutzen, werden für solche Zwecke vornehmlich Batteriezellen mit einer prismatischen, beispielsweise einer Quader-artigen Form eingesetzt.
  • Wegen ihrer möglichen hohen Energiedichte, thermischen Stabilität und fehlendem Memory-Effekt wird für anspruchsvolle Anwendungen wie beispielsweise Speicherlösungen für Kraftfahrzeuge meist eine Lithium-Ionen-Akku-Technologie eingesetzt, welche aufgrund der hohen wirtschaftlichen Bedeutung einer zukünftigen Elektromobilität derzeit intensiv weiterentwickelt wird.
  • Es existieren bereits viele verschiedene Typen von Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, und ferner insbesondere Batteriezellen mit prismatischer Form. Allerdings weisen solche herkömmlichen Batteriezellen meist einen komplexen Aufbau auf, bei dem zum Zusammenbau der gesamten Batteriezelle eine Vielzahl unterschiedlicher Einzelteile eingesetzt wird. Eine solche Vielzahl von Einzelteilen mit unterschiedlichen Formen, Funktionen und bestehend aus unterschiedlichen Materialien erfordert den Einsatz verschiedenster Herstellungstechnologien und Gerätschaften. Außerdem muss die Vielzahl unterschiedlicher Einzelbauteile bei der Fertigung der Batteriezelle stets in ihrer Gesamtheit zur Verfügung stehen, was eine Koordination der Fertigung der Einzelbauteile sowie eine geeignete Bevorratung erfordert. All dies kann zu erhöhten Kosten bei der Fertigung der Batteriezelle beitragen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Mit Hilfe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann unter anderem die Anzahl von zum Zusammenbau einer Batteriezelle notwendigen Einzelbauteilen verringert werden.
  • Es wird eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, vorgeschlagen, die zumindest ein Wickelelement, einen Elektrolyten, zwei Stromabnehmer und ein Gehäuse aufweist. Das Wickelelement weist einen gewickelten Stapel aus einer mit Anodenmaterial beschichteten ersten Folie, einer mit Katodenmaterial beschichten zweiten Folie und zwei als Diaphragmen dienenden Kunststofffolien auf. Jeder der beiden Stromabnehmer ist mit einer der beiden Folien elektrisch leitfähig verbunden, beispielsweise an diese angeschweißt. Das Gehäuse weist einen metallischen Behälter und eine Deckelanordnung auf. An dem Behälter ist eine Öffnung vorgesehen, durch die das Wickelelement und die beiden Stromabnehmer während der Fertigung der Batteriezelle in das Gehäuse eingebracht werden können. Die Deckelanordnung ist dazu ausgelegt, die Öffnung des Behälters gasdicht und druckdicht zu verschließen. Hierzu weist die Deckelanordnung unter anderem eine Deckplatte auf. In der Deckplatte sind Öffnungen vorgesehen, die während des Zusammenbaus der Deckelanordnung mithilfe weiterer Bauelemente verschlossen werden. Unter anderem sind an der Deckelanordnung zwei Durchführungsanordnungen ausgebildet, um jeweils eine elektrisch leitfähige Kontaktanordnung durch die Deckplatte hindurch aus dem Gehäuse heraus gasdicht durchzuführen. Jede der Kontaktanordnungen steht dabei mit jeweils einem der Stromabnehmer im Inneren des Gehäuses in Kontakt. Die Batteriezelle zeichnet sich dadurch aus, dass an jeder der zwei Durchführungsanordnungen eine kreisringförmige Scheibe angeordnet ist, welche sowohl die zugehörige Kontaktanordnung als auch die Deckplatte mechanisch kontaktiert. Die zwei kreisringförmigen Scheiben weisen hierbei eine gleiche Geometrie auf, das heißt, sie haben im Wesentlichen dieselbe Form und dieselben Abmessungen. Eine erste der beiden kreisringförmigen Scheiben kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen, wohingegen eine zweite der beiden kreisringförmigen Scheiben aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen kann. Alternativ können auch beide kreisringförmigen Scheiben aus elektrisch isolierendem Material bestehen.
  • Des Weiteren wird ein Verfahren zum Testen verschiedener elektrischer Potenzialzustände eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Batteriezelle beschrieben. Hierbei werden die beiden kreisringförmigen Scheiben der beiden Kontaktanordnungen, von denen eine aus elektrisch isolierendem Material und eine aus elektrisch leitfähigem Material besteht, untereinander ausgetauscht. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Batteriezelle sowie des erfindungsgemäßen Testverfahrens liegen unter anderem die folgenden Ideen und Erkenntnisse zugrunde.
  • Bei Batteriezellen kann es häufig vorteilhaft sein, das metallische Gehäuse der Batteriezelle auf ein vordefiniertes elektrisches Potenzial zu legen, indem dieses mit einem der beiden im Innern des Gehäuses aufgenommenen Stromabnehmer elektrisch verbunden wird. Um eine solche elektrische Verbindung herzustellen, wird bei herkömmlichen Batteriezellen meist eine Vielzahl verschiedenster Bauteile eingesetzt, um einerseits eine elektrische Verbindung zwischen einem der beiden Stromabnehmer und dem Gehäuse der Batteriezelle beziehungsweise dessen Behälter oder deren Deckelanordnung herzustellen, und um andererseits den anderen der beiden Stromabnehmer bezüglich des Gehäuses elektrisch zu isolieren. Jedes der Bauteile ist hierbei für die Erfüllung bestimmter Funktionen ausgebildet, so dass eine Vielzahl von Bauteilen mit unterschiedlichsten Formen und bestehend aus unterschiedlichen Materialien eingesetzt wird.
  • Es wird nun vorgeschlagen, die Batteriezelle derart weiter zu bilden, dass insbesondere die Anzahl der für die Deckelanordnung der Batteriezelle notwendigen Bauteile minimiert werden kann.
  • Die zum Herausführen der beiden elektrisch leitfähigen Kontaktanordnungen durch die Deckplatte eingesetzten Durchführungsanordnungen und/oder die Kontaktanordnungen selbst werden hierbei derart modifiziert, dass bei beiden Durchführungsanordnungen zwischen Komponenten der Kontaktanordnung und der Deckplatte eine kreisringförmige Scheibe, ähnlich einer Unterlegscheibe, Platz findet, welche sowohl die Kontaktanordnung als auch die Deckplatte mechanisch kontaktiert.
  • Da die beiden für die zwei Durchführungsanordnungen vorgesehenen kreisringförmigen Scheiben die gleiche Geometrie aufweisen sollen, sollte hierbei die Geometrie der Durchführungsanordnungen und Kontaktanordnungen in den an die kreisringförmigen Scheiben angrenzenden Bereichen sowie ein Spalt zwischen der Kontaktanordnung und der Deckplatte jeweils gleich sein. Da die beiden kreisringförmigen Scheiben eine gleiche Geometrie aufweisen, können sie beliebig untereinander ausgetauscht werden, ohne dass andere Bauteile der Batteriezelle, insbesondere von deren Deckelanordnung, modifiziert oder ausgetauscht werden müssten.
  • Die beiden kreisringförmigen Scheiben unterscheiden sich zwar nicht hinsichtlich ihrer Geometrie, können jedoch unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten aufweisen. Eine der beiden kreisringförmigen Scheiben kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Da diese kreisringförmige Scheibe sowohl an der Kontaktanordnung als auch an der Deckplatte mechanisch anliegt, wird somit über die kreisringförmige Scheibe eine elektrische Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen geschaffen. Eine zweite der beiden kreisringförmigen Scheiben kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, so dass es zu keiner elektrischen Verbindung zwischen der Kontaktanordnung und der Deckplatte kommt, sondern diese beiden Bauteile voneinander elektrisch isoliert sind. Die erste der beiden kreisringförmigen Scheiben kann beispielsweise aus Metall bestehen, wohingegen die zweite der beiden kreisringförmigen Scheiben aus einem Kunststoff bestehen kann.
  • Da die beiden kreisringförmigen Scheiben geometrisch identisch sind und somit einfach untereinander ausgetauscht werden können, kann in einfacher Weise eine elektrische Verbindung zwischen der Deckplatte und einem beliebigen der beiden Stromabnehmer hergestellt werden. Wenn die Deckplatte in elektrischem Kontakt zu dem Behälter steht, kann auf diese Weise das gesamte Gehäuse auf das elektrische Potenzial des in Verbindung stehenden Stromabnehmers gelegt werden. Um beispielsweise Eigenschaften der Batterie schnell modifizieren und testen zu können, können die beiden kreisringförmigen Scheiben untereinander ausgetauscht werden und auf diese Weise das Gehäuse auf das elektrische Potenzial des einen oder des anderen Stromabnehmers gelegt werden.
  • Alternativ können beide kreisringförmigen Scheiben aus elektrisch isolierendem Material bestehen, sodass das Gehäuse nicht auf ein von Komponenten der Batteriezelle vorgegebenes elektrisches Potential gesetzt wird.
  • Vorteilhafterweise sind beide der kreisringförmigen Scheiben von außerhalb des Gehäuses zugänglich. Somit können auch bei einer fertig zusammen gebauten Batteriezelle, bei der zum Beispiel die Deckplatte bereits mit dem Behälter zu einem geschlossenen Gehäuse verschweißt wurde, die beiden außerhalb dieses Gehäuses liegenden kreisringförmigen Scheiben ausgetauscht und auf diese Weise die elektrischen Potenzialverhältnisse an dem Gehäuse einfach und schnell modifiziert werden.
  • Die beiden Kontaktanordnungen können mit Ausnahme der aus verschiedenen Materialien bestehenden kreisringförmigen Scheiben aus gleichen Bauteilen bestehen. Auf diese Weise kann die Anzahl der verschiedenen für die Batteriezelle eingesetzten Bauteile klein gehalten werden.
  • In einer speziellen Ausgestaltung kann jede der beiden Kontaktanordnungen einen elektrisch leitfähigen Anschlussbolzen und eine elektrisch leitfähige Oberplatte aufweisen. Der Anschlussbolzen liegt an einem der Stromabnehmer im Innern des Gehäuses an und steht somit mit diesem in elektrisch leitfähigem Kontakt. Der Anschlussbolzen ragt durch eine Öffnung in der Deckplatte hindurch über die Deckplatte nach außen heraus. Die Oberplatte liegt außerhalb der Deckplatte an dem Anschlussbolzen an und stellt somit mit diesem eine elektrisch leitfähige Verbindung her. Jede der beiden kreisringförmigen Scheiben steht hierbei jeweils mit einer Oberplatte der jeweiligen Kontaktanordnung und mit der Deckplatte in mechanischem Kontakt. Je nach dem, ob die kreisringförmige Scheibe aus elektrisch leitfähigem oder elektrisch isolierendem Material besteht, wird durch diese somit eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Oberplatte und der Deckplatte geschaffen oder diese beiden Bauteile voneinander elektrisch isoliert.
  • Zwischen dem Anschlussbolzen und der Deckplatte kann im Bereich der Öffnung der Deckplatte ein elektrisch isolierender Ring zwischengelagert sein. Dieser Ring kann eine elektrische Verbindung direkt von dem Anschlussbolzen hin zu der Deckplatte vermeiden, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschlussbolzen und der Deckplatte allenfalls indirekt über die mit dem Anschlussbolzen in Kontakt stehende Oberplatte und die zwischen die Oberplatte und die Deckplatte zwischengelagerte kreisringförmige Scheibe hergestellt werden kann.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile einer erfindungsgemäßen Batteriezelle hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann versteht, dass die einzelnen Merkmale in geeigneter Weise miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden können, um auf diese Weise zu weiteren Ausführungsformen und möglicherweise Synergieeffekten zu gelangen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Beschreibung noch die Zeichnungen als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
  • 1 zeigt eine Explosionszeichnung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Deckelanordnung für eine Batteriezelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine Deckelanordnung für eine Batteriezelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleich wirkende Merkmale.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine konventionelle Lithium-Ionen-Batteriezelle in einer Explosionsansicht. Es ist zu erkennen, dass die Batteriezelle aus einer Vielzahl einzelner Komponenten besteht, die separat vorgehalten werden und während der Fertigung aufwendig zusammengebaut werden müssen. Es werden hierin lediglich die für das Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung notwendigen Bauteile und deren Merkmale beschrieben, auf eine Beschreibung der übrigen Bauteile der Batteriezelle wird verzichtet.
  • Die Batteriezelle 1 weist ein Wickelelement 3 mit einem gewickelten Stapel 5 aus einer Kupferfolie, welche mit Anodenmaterial beschichtet ist, und einer Aluminiumfolie, welche mit Kathodenmaterial beschichtet ist, sowie dazwischen liegenden Kunststofffolien, die als Diaphragmen dienen, auf.
  • Zur elektrischen Kontaktierung werden die Kupferfolie und die Aluminiumfolie entlang der Wickelachse in entgegengesetzter Richtung leicht versetzt übereinander gestapelt, so dass die Kupferfolie auf einer Schmalseite und die Aluminiumfolie auf einer gegenüberliegenden Schmalseite über einen jeweiligen Rand des Wickelelements geringfügig überstehen. An einen überstehenden Bereich 4 der Kupferfolie wird ein aus Kupfer bestehender Stromabnehmer 7 angeschweißt, so dass dieser Stromabnehmer mit der Anode des Wickelelements elektrisch verbunden ist. An einen gegenüberliegenden überstehenden Bereich der Aluminiumfolie wird ein aus Aluminium bestehender zweiter Stromabnehmer 9 angeschweißt, um einen elektrischen Kontakt zu der Kathode des Wickelelements 3 herzustellen.
  • Das mit den beiden Stromabnehmern 7, 9 versehene Wickelelement 3 wird dann in einen nach oben offenen, quaderförmigen Behälter 13 durch eine Öffnung 14 eingebracht. Zu einem späteren Zeitpunkt wird in den Behälter 13 ein flüssiger Elektrolyt eingefüllt, der somit in Kontakt mit den an den Metallfolien des Wickelelements vorgesehenen Anoden- und Kathodenmaterialien kommt, so dass es an den Grenzflächen zu gewünschten chemischen Reaktionen zwischen diesen Materialien und dem Elektrolyten und entsprechend zur Umsetzung chemischer Energie in elektrische Energie und umgekehrt kommen kann. Der Behälter 13 ist aus Metallblech gebildet, um unter anderem dem chemisch aggressiven Elektrolyten widerstehen zu können.
  • Die Öffnung 14 des Behälters 13 wird mit Hilfe einer Deckelanordnung 15 gas- und druckdicht verschlossen. Die Deckelanordnung 15 weist dabei eine Vielzahl von Bauteilen auf, um einerseits ermöglichen zu können, dass Kontaktanordnungen 19 durch eine Deckplatte 23 der Deckelanordnung 15 hindurchreichen können und andererseits die Deckelanordnung 15 einschließlich der darin vorgesehenen Kontaktanordnungen 19 die Öffnung 14 des Behälters 13 ausreichend dicht abschließt, um ein Austreten von Elektrolyt oder ein Eindringen von Feuchtigkeit zuverlässig zu verhindern.
  • Jede der Kontaktanordnungen 19 umfasst zumindest eine außen liegende und als Kontaktfläche dienende Oberplatte 21 sowie einen mit einem der Stromabnehmer 7, 9 in Verbindung stehenden Anschlussbolzen 27. Da diese Bauteile jeweils metallisch sind, steht jede der Oberplatten 21 über einen Anschlussbolzen 27 in elektrischer Verbindung mit jeweils einem der Stromabnehmer 7, 9.
  • Um die Kontaktanordnung 19 aus dem Innern des Gehäuses 11 heraus durch die Deckplatte 23 hindurch nach außen durchführen zu können, sind in der Deckplatte 23 Öffnungen 25 vorgesehen und angrenzend an die Öffnungen sind Dichtungen 29 und Isolierungen 30 angeordnet, so dass durch die hierdurch gebildete Durchführungsanordnung 31 eine der Kontaktanordnungen 19 hermetisch abgedichtet aus dem Innern des Gehäuses 11 nach außen herausgeführt werden kann.
  • Um zwischen einer mit einem ersten Stromabnehmer 7 in Kontakt stehenden Kontaktanordnung 19 (in 1 links) und der Deckplatte 23 eine elektrische Verbindung zu schaffen, ist zwischen der zugehörigen Oberplatte 21 und der Deckplatte 23 eine so genannte Potenzialplatte 17 angeordnet. Diese Potenzialplatte 17 wird herkömmlich als komplexes Kaltschlagteil aus einem metallischen Werkstoff bereit gestellt.
  • Die mit dem anderen Stromabnehmer 9 in Verbindung stehende zweite Oberplatte 21 ist durch eine ebenfalls komplex ausgestaltete Isolationsplatte 33 von der Deckplatte 23 separiert.
  • Anstatt der in 1 dargestellten asymmetrischen Ausgestaltung der Durchführungsanordnungen 31 und der zugehörigen Potenzialplatte an der einen Kontaktanordnung 19 beziehungsweise der Isolationsplatte 33 an der zweiten Kontaktanordnung 19 wird nun vorgeschlagen, wie in 2 dargestellt, eine Deckelanordnung 15 für eine Batteriezelle derart auszubilden, dass die mit den beiden Stromabnehmern 7, 9 in Verbindung stehenden Kontaktanordnungen 19 und die zugehörigen Durchführungsanordnungen 31 sich lediglich bezüglich des Materials, das für eine kreisringförmige Scheibe 35a, 35b verwendet wird, unterscheiden.
  • Die beiden kreisringförmigen Scheiben 35a, 35b übernehmen dabei die Aufgaben, die bei der herkömmlichen Batteriezelle von der als komplexes Kaltschlagteil ausgeführten Potenzialplatte 21 sowie von der Isolationsplatte 33 übernommen werden. Die beiden kreisringförmigen Scheiben 35a, 35b sind dabei als sehr einfache Bauteile, ähnlich herkömmlichen Unterlegscheiben, ausgeführt und weisen im Wesentlichen dieselbe Geometrie auf, das heißt, sie haben einen gleichen Außendurchmesser, einen gleichen Durchmesser einer zentralen Öffnung sowie eine gleiche Dicke.
  • Wie in 3 im Detail dargestellt, weist bei der gezeigten Ausführungsform die Deckelanordnung 15 die Kontaktanordnung 19 sowie die Durchführungsanordnung 31 auf. Die Kontaktanordnung 19 besteht dabei aus einem Anschlussbolzen 27, der an seiner unteren Seite in Kontakt mit dem Stromabnehmer 9 ist, und an dessen außen liegendem oberen Ende eine Oberplatte 21 angefügt ist.
  • Die Kontaktanordnung 19 ist durch eine Öffnung 25 in der Deckplatte 23 hindurch nach außen heraus geführt. Dabei ist zwischen den Anschlussbolzen 27 und der Deckplatte 23 im Bereich der Öffnung 25 ein elektrisch isolierender Ring 37 zwischengelagert. Dieser elektrisch isolierende Ring 37 dient einerseits dazu, den Anschlussbolzen 27 gegenüber der Deckplatte 23 elektrisch zu isolieren. Andererseits dient der Ring 37 dazu, um den Anschlussbolzen 27 herum eine ringförmige Dichtung 39 zu halten, um das Innere des Gehäuses gegenüber der Deckplatte 23 abzudichten und zu verhindern, dass Elektrolyt durch die Öffnung 25 nach außen gelangt beziehungsweise Feuchtigkeit ins Innere der Batteriezelle eindringen kann. Teile 41, 43 einer Isolierung dienen zur elektrischen Separation von Komponenten der Kontaktanordnung 19 und des Gehäuses 11.
  • Die Bauteile 27, 21 der Kontaktanordnung 19 sowie die Bauteile 37, 39 der Durchführungsanordnung 31 können an beiden Polen der Batteriezelle identisch ausgeführt sein. Zwischen die Oberplatte 21 und die Deckplatte 23 ist eine kreisringförmige Scheibe 35a zwischengelagert. Bei dem in 3 dargestellten Beispiel besteht diese kreisringförmige Scheibe 35a aus Metall, so dass eine elektrische Verbindung zwischen der Deckplatte 23 und dem Stromabnehmer 9 entsteht. Da die Deckplatte 23 an ihrem Rand mit dem Behälter 13 verschweißt ist, wird auf diese Weise das gesamte Gehäuse 11 auf das elektrische Potenzial des Stromabnehmers 9 gesetzt.
  • Die mit dem anderen Stromabnehmer 7 in Verbindung stehende Oberplatte 21 am anderen Pol der Batteriezelle ist durch eine elektrisch isolierende kreisringförmige Scheibe 35b gegenüber der Deckplatte 23 isoliert.
  • Aufgrund ihrer identischen Geometrie können die beiden kreisringförmigen Scheiben 35a, 35b zum Beispiel während einer Erprobungsphase der Batteriezelle einfach und schnell ausgetauscht werden und so das Gehäuse 11 auf die unterschiedlichen elektrischen Potenziale des einen Stromabnehmers 7 oder des anderen Stromabnehmers 9 gesetzt werden. Die kreisringförmigen Scheiben 35a, 35b weisen dabei eine einfache Geometrie, ähnlich einer Unterlegscheibe, auf und können daher wesentlich einfacher und kostengünstiger hergestellt werden als die komplexe Potenzialplatte 21 oder die Isolationsplatte 33 herkömmlicher Batteriezellen.
  • 4 zeigt ein Kraftfahrzeug 100, mit einer Batterie 102, die aus mehreren der oben beschriebenen Batteriezellen 1 zusammengesetzt ist.

Claims (11)

  1. Batteriezelle (1), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, aufweisend: ein Wickelelement (3) aus einem gewickelten Stapel (5) aus einer mit Anodenmaterial beschichteten ersten Folie, einer mit Kathodenmaterial beschichteten zweiten Folie und zwei als Diaphragmen dienenden Kunststofffolien, einen Elektrolyten, zwei Stromabnehmer (7, 9), von denen einer mit der ersten Folie und einer mit der zweiten Folie elektrisch leitfähig verbunden ist, ein Gehäuse (11) mit einem metallischen Behälter (13) und einer Deckelanordnung (15), wobei der Behälter (13) eine Öffnung (14) aufweist, durch die das Wickelelement (3) und die beiden Stromabnehmer (7, 9) während der Fertigung der Batteriezelle (1) in das Gehäuse (11) eingebracht werden können, wobei die Deckelanordnung (15) eine Deckplatte (23) aufweist und die Öffnung (14) des Behälters (13) gasdicht und druckdicht abschließt, wobei an der Deckelanordnung (15) zwei Durchführungsanordnungen (31) ausgebildet sind zum gasdichten Durchführen von jeweils einer elektrisch leitfähigen Kontaktanordnung (19), von denen jeweils eine mit einem der Stromabnehmer (7, 9) im Innern des Gehäuses (11) in Kontakt steht, durch die Deckplatte (23) hindurch aus dem Gehäuse (11) heraus, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der zwei Durchführungsanordnungen (31) eine kreisringförmige Scheibe (35a, 35b) angeordnet ist, welche sowohl die jeweilige Kontaktanordnung (19) als auch die Deckplatte (23) mechanisch kontaktiert, wobei die zwei kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b) eine gleiche Geometrie aufweisen.
  2. Batteriezelle nach Anspruch 1, wobei eine erste der beiden kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und eine zweite der beiden kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
  3. Batteriezelle nach Anspruch 1, wobei beide kreisringförmige Scheiben (35a, 35b) aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen.
  4. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede der kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b) von außerhalb des Gehäuses (11) zugänglich ist.
  5. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede der Kontaktanordnungen (19) einen elektrisch leitfähigen Anschlussbolzen (27) und eine elektrisch leitfähige Oberplatte (21) aufweist, wobei der Anschlussbolzen (27) an einem der Stromabnehmer (7, 9) im Innern des Gehäuses (11) anliegt und durch eine Öffnung (25) in der Deckplatte (23) hindurch über die Deckplatte (23) nach außen herausragt, und wobei die Oberplatte (21) außerhalb der Deckplatte (23) an dem Anschlussbolzen (27) anliegt, und wobei jede der kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b) mit jeweils einer Oberplatte (21) einer Kontaktanordnung (19) und mit der Deckplatte (23) in mechanischem Kontakt steht.
  6. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwischen dem Anschlussbolzen (27) und der Deckplatte (23) im Bereich der Öffnung (25) in der Deckplatte (23) ein elektrisch isolierender Ring (37) zwischengelagert ist.
  7. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine erste der beiden kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b) aus Metall besteht und eine zweite der beiden kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b) aus Kunststoff besteht.
  8. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die beiden Kontaktanordnungen (19) und Durchführungsanordnungen (31) mit Ausnahme der aus verschiedenen Materialen bestehenden kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b) aus gleichen Bauteilen bestehen.
  9. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gehäuse (11) eine prismatische Form aufweist.
  10. Verfahren zum Testen verschiedener elektrischer Potentialzustände eines Gehäuses (11) einer Batteriezelle (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend ein Austauschen der beiden kreisringförmigen Scheiben (35a, 35b), von denen eine aus elektrisch isolierendem Material und eine aus elektrisch leitfähigem Material besteht, untereinander.
  11. Kraftfahrzeug (100) aufweisend eine Batteriezelle (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
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