DE102012223561A1 - Battery cell with receptacle-like cell terminal and corresponding cell connector - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle (1) mit wenigstens einer negativen Elektrode und wenigstens einer positiven Elektrode, wobei die Batteriezelle (1) von einem Zellgehäuse (2) umgeben ist und zur elektrischen Kontaktierung der Batteriezelle (1) ein erstes Zellterminal (3), welches mit der wenigstens einen negativen Elektrode elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Zellterminal (4), welches mit der wenigstens einen positiven Elektrode elektrisch leitfähig verbunden ist, aufweist, wobei das erste Zellterminal (3) und/oder das zweite Zellterminal (4) eine in das Zellgehäuse (2) weisende Kontaktöffnung (5, 6) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Zellverbinder (12) zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung wenigstens eines ersten Zellterminals (3) einer ersten Batteriezelle (1) mit wenigstens einem zweiten Zellterminal (4) einer zweiten Batteriezelle (1), wobei der Zellverbinder (12) wenigstens eine erste Kontaktierungsstelle (13) zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung eines Zellterminals und wenigstens eine zweite Kontaktierungsstelle (14) zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung eines Zellterminals aufweist, und wobei die wenigstens eine erste Kontaktierungsstelle (13) und/oder die wenigstens eine zweite Kontaktierungsstelle (14) als Kontaktstecker ausgebildet ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Batterie (16) mit wenigstens zwei erfindungsgemäßen Batteriezellen (1), welche mittels erfindungsgemäßer Zellverbinder (12) elektrisch miteinander verschaltet sind, wobei die Kontaktstecker (13, 14) der Zellverbinder (12) in die Kontaktöffnung (5, 6) der jeweiligen Zellterminals (3, 4) der Batteriezellen (1) eingesteckt sind.The present invention relates to a battery cell (1) with at least one negative electrode and at least one positive electrode, the battery cell (1) being surrounded by a cell housing (2) and a first cell terminal (3) for making electrical contact with the battery cell (1), which is electrically conductively connected to the at least one negative electrode, and has a second cell terminal (4) which is electrically conductively connected to the at least one positive electrode, the first cell terminal (3) and / or the second cell terminal (4) has a contact opening (5, 6) pointing into the cell housing (2). The invention further relates to a cell connector (12) for electrically conductive contacting of at least one first cell terminal (3) of a first battery cell (1) with at least one second cell terminal (4) of a second battery cell (1), the cell connector (12) at least one first Contacting point (13) for electrically conductive contacting of a cell terminal and at least one second contacting point (14) for electrically conductive contacting of a cell terminal, and wherein the at least one first contacting point (13) and / or the at least one second contacting point (14) is designed as a contact plug is. The invention also relates to a battery (16) with at least two battery cells (1) according to the invention, which are electrically connected to one another by means of cell connectors (12) according to the invention, the contact plugs (13, 14) of the cell connectors (12) being inserted into the contact opening (5, 6) ) of the respective cell terminals (3, 4) of the battery cells (1) are inserted.
Description
Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle mit wenigstens einer negativen Elektrode und wenigstens einer positiven Elektrode, wobei die Batteriezelle von einem Zellgehäuse umgeben ist und zur elektrischen Kontaktierung der Batteriezelle ein erstes Zellterminal, welches mit der wenigstens einen negativen Elektrode elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Zellterminal, welches mit der wenigstens einen positiven Elektrode elektrisch leitfähig verbunden ist, aufweist.The invention relates to a battery cell having at least one negative electrode and at least one positive electrode, wherein the battery cell is surrounded by a cell housing and for electrically contacting the battery cell, a first cell terminal, which is electrically connected to the at least one negative electrode, and a second cell terminal which is electrically conductively connected to the at least one positive electrode.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Zellverbinder zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung wenigstens eines ersten Zellterminals einer ersten Batteriezelle mit wenigstens einem zweiten Zellterminal einer zweiten Batteriezelle, wobei der Zellverbinder wenigstens eine erste Kontaktierungsstelle zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung eines Zellterminals und wenigstens eine zweite Kontaktierungsstelle zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung eines Zellterminals aufweist.In addition, the invention relates to a cell connector for electrically conductive contacting at least a first cell terminal of a first battery cell with at least one second cell terminal of a second battery cell, wherein the cell connector at least a first contact point for electrically conductive contacting a cell terminal and at least one second contact point for electrically conductive contacting a Cell terminals has.
Ferner betrifft die Erfindung eine Batterie mit wenigstens zwei Batteriezellen, welche mittels Zellverbinder elektrisch miteinander verschaltet sind.Furthermore, the invention relates to a battery having at least two battery cells, which are electrically interconnected by means of cell connectors.
Stand der TechnikState of the art
Batterien, wie insbesondere als Energiespeicher für den Antrieb von Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen ausgebildete Batterien, umfassen üblicherweise mehrere Batteriezellen, wobei die Batteriezellen jeweils eine negative Elektrode und eine positive Elektrode aufweisen und von einem Zellgehäuse umgeben sind. Zur elektrischen Kontaktierung der Batteriezellen weisen diese üblicherweise ein erstes Zellterminal auf, welches mit der negativen Elektrode der Batteriezelle elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Zellterminal, welches mit der positiven Elektrode der Batteriezelle elektrisch leitend verbunden ist. Mittels sogenannter Zellverbinder werden diese Batteriezellen über die Zellterminals elektrisch miteinander zu einem Batteriemodul verschaltet, wobei mehrere Batteriemodule über die Zellterminals mittels Zellverbindern wiederum zu einer Batterie beziehungsweise einem Batteriepack verschaltet werden.Batteries, such as in particular designed as energy storage for the drive of hybrid, plug-in hybrid or electric vehicles batteries usually comprise a plurality of battery cells, wherein the battery cells each have a negative electrode and a positive electrode and are surrounded by a cell housing. For electrical contacting of the battery cells, these usually have a first cell terminal, which is electrically conductively connected to the negative electrode of the battery cell, and a second cell terminal, which is electrically conductively connected to the positive electrode of the battery cell. By means of so-called cell connectors, these battery cells are electrically interconnected via the cell terminals to form a battery module, wherein a plurality of battery modules are in turn connected via the cell terminals by means of cell connectors to form a battery or a battery pack.
Bei der Verschaltung der Batteriezellen beziehungsweise der Batteriemodule liegt ein Schwerpunkt auf der Verbindung der Zellverbinder mit den Zellterminals. Hierzu sind unterschiedliche Verbindungsarten bekannt. Insbesondere können die Zellverbinder und die Zellterminals derart ausgestaltet sein, dass diese miteinander verschraubt werden können, oder dass die Zellverbinder auf die Zellterminals aufgeschraubt werden können. Ein Verschrauben der Zellverbinder mit den Zellterminals bedingt in der Regel einen hohen elektrischen Übergangswiderstand, der sich im Laufe der Zeit noch weiter erhöhen kann, beispielsweise aufgrund von Vibrationen und Stößen, die insbesondere beim Einsatz solcher Batteriezellen in einem Fahrzeug auftreten. Darüber hinaus ist der mit dem Verschrauben der Zellverbinder mit den Zellterminals verbundene Arbeitsaufwand hoch.When connecting the battery cells or the battery modules, a focus is on the connection of the cell connectors with the cell terminals. For this purpose, different types of connection are known. In particular, the cell connectors and the cell terminals can be designed such that they can be screwed together, or that the cell connectors can be screwed onto the cell terminals. Screwing the cell connector with the cell terminals usually requires a high electrical contact resistance, which can increase even further over time, for example due to vibration and shock, which occur especially when using such battery cells in a vehicle. Moreover, the labor involved in screwing the cell connectors to the cell terminals is high.
Zum elektrisch leitfähigen Verbinden von derzeit bekannten Batteriezellen bei möglichst geringem elektrischen Übergangs- und Kontaktwiderstand sind die Zellverbinder mit den Zellterminals daher zu verschweißen. Ein Verschweißen der Zellverbinder mit den Zellterminals schränkt aber einerseits die verfügbaren Werkstoffkombinationen stark ein, zum anderen ist es nicht möglich, durch Verschweißen elektrisch leitfähig miteinander verbundene Batteriezellen zerstörungsfrei wieder voneinander zu lösen.For electrically conductive connection of currently known battery cells with the lowest possible electrical transition and contact resistance, the cell connectors are therefore to be welded to the cell terminals. Welding the cell connectors with the cell terminals but limits the one hand, the available material combinations strong, on the other hand, it is not possible to solve by welding electrically interconnected interconnected battery cells non-destructively from each other again.
Darüber hinaus weist sowohl ein Verschweißen als auch ein Verschrauben der Batteriezellen mit Zellverbindern den Nachteil auf, dass hierzu Arbeiten an den Zellterminals der jeweiligen Batteriezellen durchzuführen sind, wobei an den Zellterminals üblicherweise eine Spannung anliegt, da die Zellterminals mit einer Elektrode der Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden sind. Insofern birgt das Verschrauben beziehungsweise das Verschweißen der Zellverbinder mit den Zellterminals ein Gefahrenpotential.In addition, both welding and screwing the battery cells with cell connectors has the disadvantage that this work to be performed on the cell terminals of the respective battery cells, wherein the cell terminals usually a voltage is applied because the cell terminals electrically connected to an electrode of the battery cell are. In this respect, the screwing or welding of the cell connectors with the cell terminals poses a risk potential.
Aus der Druckschrift
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batteriezelle mit einem ersten und einem zweiten Zellterminal bereitzustellen, wobei das Zellterminal insbesondere geeignet sein soll, mit einem Zellverbinder bei geringem Übergangs- und Kontaktwiderstand lösbar verbunden zu werden, und dabei das Gefahrenpotential beim Herstellen einer solchen Verbindung zu reduzieren. Against this background, it is an object of the present invention to provide a battery cell with a first and a second cell terminal, wherein the cell terminal should be particularly suitable to be detachably connected to a cell connector with low transition and contact resistance, and thereby the potential for danger during manufacture to reduce such a connection.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Batteriezelle mit wenigstens einer negativen Elektrode und wenigstens einer positiven Elektrode vorgeschlagen, wobei die Batteriezelle von einem Zellgehäuse umgeben ist und zur elektrischen Kontaktierung der Batteriezelle ein erstes Zellterminal, welches mit der wenigstens einen negativen Elektrode elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Zellterminal, welches mit der wenigstens einen positiven Elektrode elektrisch leitfähig verbunden ist, aufweist, wobei das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal eine in das Zellgehäuse weisende Kontaktöffnung aufweist. Das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal ist also als sogenannter weiblicher Teil einer Steckverbindung ausgebildet, insbesondere nach Art einer Buchse. Das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal ist dabei vorteilhafterweise fest in das Zellgehäuse beziehungsweise in die Batteriezelle eingebaut, derart, dass eine elektrisch leitfähige Kontaktierung des ersten Zellterminals und/oder des zweiten Zellterminals durch Einstecken eines entsprechend komplementär zu dem jeweiligen Zellterminal ausgebildeten Stecker erfolgt. Das Zellgehäuse weist dabei vorteilhafterweise wenigstens eine entsprechende Öffnungen auf, sodass ein Stecker in die Kontaktöffnung des jeweiligen Zellterminals eingebracht werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Zelle. Insbesondere um Schädigungen durch Feuchtigkeit an der Batteriezelle zu verhindern, weist das Zellgehäuse vorteilhafterweise einen metallischen Anteil auf oder ist vollständig aus Metall. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Batteriezelle einen Zellenaufbau mit spiralförmiger Wicklung der Elektroden auf. Die Zellwickel sind dabei vorteilhafterweise im Inneren des Zellgehäuses mit den entsprechenden Zellterminals elektrisch leitfähig verbunden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante sind die Zellwickel direkt um die Zellterminals gewickelt.To solve the problem, a battery cell with at least one negative electrode and proposed at least one positive electrode, wherein the battery cell is surrounded by a cell housing and for electrically contacting the battery cell, a first cell terminal, which is electrically connected to the at least one negative electrode, and a second cell terminal, which is electrically conductive with the at least one positive electrode is connected, wherein the first cell terminal and / or the second cell terminal has a pointing into the cell housing contact opening. The first cell terminal and / or the second cell terminal is thus designed as a so-called female part of a plug connection, in particular in the manner of a socket. The first cell terminal and / or the second cell terminal is advantageously fixedly installed in the cell housing or in the battery cell, such that an electrically conductive contacting of the first cell terminal and / or the second cell terminal by insertion of a correspondingly complementary to the respective cell terminal formed plug , The cell housing advantageously has at least one corresponding openings, so that a plug can be introduced into the contact opening of the respective cell terminal. According to a preferred embodiment of the invention, the battery cell is a lithium-ion cell. In particular, in order to prevent moisture damage to the battery cell, the cell housing advantageously has a metallic portion or is made entirely of metal. According to an advantageous embodiment of the invention, the battery cell has a cell structure with spiral winding of the electrodes. The cell coils are advantageously electrically conductively connected in the interior of the cell housing with the corresponding cell terminals. According to an advantageous embodiment variant, the cell coils are wound directly around the cell terminals.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die elektrisch leitfähige Verbindung von Batteriezellen zu einem Batteriemodul oder einer Batterie vereinfacht werden kann, indem die Verbindung durch Steckverbindungen hergestellt wird. Entgegen der herkömmlichen Anordnung der Zellterminals, welche vorsieht, dass ein erstes die negative Elektrode der Batteriezelle kontaktierendes Zellterminal und ein zweites die positive Elektrode der Batteriezelle kontaktierendes Zellterminal zumindest teilweise aus dem die Batteriezelle umgebenden Zellgehäuse herausragen, ist eine erfindungsgemäße Batteriezelle derart ausgebildet, dass das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal, vorzugsweise das erste Zellterminal und das zweite Zellterminal, vollständig von dem Zellgehäuse umschlossen werden. Das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal ist also innerhalb der Batteriezelle angeordnet, wobei das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal jeweils eine Kontaktöffnung aufweist, also als sogenannter weiblicher Teil einer Steckverbindung ausgebildet ist. Das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal ist dabei vorteilhafterweise nach Art einer Buchse in beziehungsweise an dem Zellgehäuse angeordnet. Durch die Anordnung des ersten Zellterminals und/oder des zweiten Zellterminals innerhalb des Zellgehäuses ist quasi eine Art Berührschutz bezüglich der Zellterminals bereitgestellt, wodurch das Gefahrenpotential beim Transport der Batteriezellen sowie insbesondere beim Herstellen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen Batteriezellen vorteilhafterweise reduziert ist. Insbesondere wird durch die Anordnung der Zellterminals innerhalb der Batteriezelle eine Art Kurzschlusssicherung realisiert, da die Gefahr einer versehentlichen Kontaktierung des ersten Zellterminals mit dem zweiten Zellterminal, insbesondere gegenüber aus dem Zellgehäuse herausragenden Zellterminals, reduziert ist. Darüber hinaus lässt bei einer erfindungsgemäß vorgesehenen elektrisch leitfähigen Kontaktierung einer Batteriezelle durch Verbinden von Zellterminals mittels entsprechender Kontaktstecker die Verbindung zerstörungsfrei wieder lösen.The invention is based on the finding that the electrically conductive connection between battery cells can be simplified to a battery module or a battery by the connection is made by connectors. Contrary to the conventional arrangement of the cell terminals, which provides that a first cell terminal contacting the negative electrode of the battery cell and a second cell terminal contacting the positive electrode of the battery cell at least partially protrude from the cell housing surrounding the battery cell, a battery cell according to the invention is designed such that the first cell terminal Cell terminal and / or the second cell terminal, preferably the first cell terminal and the second cell terminal, are completely enclosed by the cell housing. The first cell terminal and / or the second cell terminal is thus arranged within the battery cell, the first cell terminal and / or the second cell terminal each having a contact opening, that is designed as a so-called female part of a plug connection. The first cell terminal and / or the second cell terminal is advantageously arranged in the manner of a socket in or on the cell housing. The arrangement of the first cell terminal and / or the second cell terminal within the cell housing quasi a kind of contact protection is provided with respect to the cell terminals, whereby the potential risk during transport of the battery cells and in particular when producing an electrically conductive connection between battery cells is advantageously reduced. In particular, a type of short-circuit protection is realized by the arrangement of the cell terminals within the battery cell, since the risk of accidental contact of the first cell terminal with the second cell terminal, in particular with respect to protruding from the cell housing cell terminals, reduced. In addition, in an inventively provided electrically conductive contacting a battery cell by connecting cell terminals by means of corresponding contact plug the connection can be solved non-destructive again.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal hülsenartig ausgebildet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung ist eine elektrisch leitfähige Kontaktierung mittels einer Steckverbindung vorteilhafterweise weiter vereinfacht. Darüber hinaus können vorteilhafterweise bei Batteriezellen mit Zellwickel, also bei Batteriezellen, bei denen die Elektroden und der Separator gewickelt sind, die jeweiligen Elektroden besonders einfach direkt um das jeweilige Zellterminal gewickelt werden.An advantageous embodiment of the invention provides that the first cell terminal and / or the second cell terminal is formed like a sleeve. By such a configuration, an electrically conductive contact by means of a connector advantageously further simplified. In addition, in the case of battery cells with cell windings, that is to say in the case of battery cells in which the electrodes and the separator are wound, the respective electrodes can be wound particularly simply directly around the respective cell terminal.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Batteriezelle erstreckt sich das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal von einer äußeren Wandung des Zellgehäuses in das Zellgehäuse, wobei sich das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal verjüngt. Vorzugsweise verjüngt sich das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal konisch oder keilartig. Durch die Verjüngung des Zellterminals beziehungsweise der Zellterminals wird vorteilhafterweise eine Selbsthemmung eines korrespondierend zu der von dem jeweiligen Zellterminal ausgebildeten Öffnung ausgebildeten Steckkontaktes erzeugt. Somit wird vorteilhafterweise bei einer hergestellten elektrisch leitfähigen Verbindung der Kontaktübergangswiderstand weiter reduziert. Darüber hinaus wird vorteilhafterweise ein mechanisches Trennen der Kontaktflächen von Zellterminal und eingebrachtem Stecker vermieden.According to a preferred development of this embodiment of the battery cell, the first cell terminal and / or the second cell terminal extends from an outer wall of the cell housing into the cell housing, wherein the first cell terminal and / or the second cell terminal tapers. Preferably, the first cell terminal and / or the second cell terminal tapers conically or wedge-like. The tapering of the cell terminal or the cell terminals advantageously generates a self-locking of a plug contact formed corresponding to the opening formed by the respective cell terminal. Thus, the contact contact resistance is advantageously further reduced in a manufactured electrically conductive connection. In addition, a mechanical separation of the contact surfaces of cell terminal and inserted plug is advantageously avoided.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Batteriezelle weist das Zellgehäuse einen Zelldeckel auf, wobei das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal an dem Zelldeckel angeordnet ist. Hierdurch lässt sich die Herstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle vorteilhafterweise vereinfachen. Insbesondere ist vorgesehen, dass das erste Zellterminal und/oder das zweite Zellterminal stoffschlüssig an dem Zelldeckel angeordnet ist, vorzugsweise durch Löten oder Schweißen.In an advantageous embodiment variant of the battery cell according to the invention, the cell housing has a cell lid, wherein the first cell terminal and / or the second cell terminal is arranged on the cell lid. This makes it possible to produce a novel Advantageously simplify the battery cell. In particular, it is provided that the first cell terminal and / or the second cell terminal is arranged cohesively on the cell lid, preferably by soldering or welding.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batteriezelle sieht vor, dass das erste Zellterminal und das zweite Zellterminal jeweils eine in das Zellgehäuse weisende Kontaktöffnung aufweisen, wobei die Geometrie der Kontaktöffnung des ersten Zellterminals von der Geometrie der Kontaktöffnung des zweiten Zellterminals abweicht. So weist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante die Kontaktöffnung des einen Zellterminals, beispielsweise des ersten Zellterminals, einen runden Querschnitt auf und die Kontaktöffnung des anderen Zellterminals, beispielsweise des zweiten Zellterminals, eine eckigen Querschnitt, vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt, auf. Vorteilhafterweise sind das erste Zellterminal und das zweite Zellterminal dabei hülsenartig ausgebildet, wobei das Zellterminal mit der runden Kontaktöffnung röhrenartig ausgebildet ist und das Zellterminal mit der rechteckigen Kontaktöffnung schlitzartig ausgebildet ist. Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Kontaktöffnungen beziehungsweise der Zellterminals ist bei entsprechend festgelegter Konvention vorteilhafterweise die Polarität der entsprechenden Zellterminals einfach bestimmbar. So kann beispielsweise ein eckiger Querschnitt auf die negative Elektrode der Batteriezelle hinweisen und ein runder Querschnitt auf die positive Elektrode. Insbesondere ist durch eine derartige Ausgestaltung ein Verwechslungsschutz der Polaritäten bereitgestellt, welches ein versehentliches Kontaktieren eines eckigen Steckers mit einem Zellterminal mit rundem Querschnitt beziehungsweise ein versehentliches Kontaktieren eines runden Steckers mit einem Zellterminal mit eckigem Querschnitt vorteilhafterweise verhindert und somit die Gefahr eines versehentlichen Kurzschlusses weiter reduziert.A preferred embodiment of the battery cell according to the invention provides that the first cell terminal and the second cell terminal each have a pointing into the cell housing contact opening, the geometry of the contact opening of the first cell terminal deviates from the geometry of the contact opening of the second cell terminal. Thus, according to an advantageous embodiment variant, the contact opening of one cell terminal, for example of the first cell terminal, a round cross section and the contact opening of the other cell terminal, for example, the second cell terminal, an angular cross-section, preferably a rectangular cross-section on. Advantageously, the first cell terminal and the second cell terminal are sleeve-like, wherein the cell terminal with the round contact opening is tube-like and the cell terminal is formed with the rectangular contact opening slit-like. Due to the different configuration of the contact openings or the cell terminals, the polarity of the corresponding cell terminals can be easily determined in accordance with a defined convention advantageously. For example, an angular cross-section may indicate the negative electrode of the battery cell and a round cross-section of the positive electrode. In particular, by such a configuration, a protection against polarity confusion is provided, which advantageously prevents accidental contact of a square plug with a cell terminal with a round cross-section or accidental contacting a round plug with a cell terminal with square cross section and thus further reduces the risk of accidental short circuit.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Batteriezelle wenigstens ein Mittel zur Sicherung eines in das erste Zellterminal und/oder eines in das zweite Zellterminal eingesteckten Zellverbinders aufweist. Vorteilhafterweise erfolgt die Sicherung mittels einer sogenannten Snap-In-Technik. Insbesondere kann das Mittel zur Sicherung ein Federelement umfassen, welches einen eingesteckten Zellverbinder fixiert. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante sieht vor, dass ein Rastelement als mechanische Arretierung zur Sicherung eines in ein Zellterminal eingesteckten Zellverbinders als Mittel zur Sicherung an dem Zellgehäuse, vorzugsweise jeweils an einer Kontaktöffnung, angeordnet ist. Das Mittel zur Sicherung bewirkt vorteilhafterweise eine mechanische Arretierung, die, insbesondere auch bei Stößen und Vibrationen beim Einsatz einer erfindungsgemäßen Batteriezelle in Fahrzeugen, ein mechanisches Trennen der Kontaktfläche des Zellterminals und der Kontaktfläche des Zellverbinders zusätzlich verhindert und somit dazu beiträgt, dass der Kontaktübergangswiderstand konstant bleibt.A further advantageous embodiment of the invention provides that the battery cell has at least one means for securing a cell connector inserted in the first cell terminal and / or in the second cell terminal. Advantageously, the backup takes place by means of a so-called snap-in technique. In particular, the securing means may comprise a spring element which fixes an inserted cell connector. A further advantageous embodiment variant provides that a detent element is arranged as a mechanical detent for securing a cell connector inserted in a cell terminal as a means for securing to the cell housing, preferably in each case at a contact opening. The means for securing advantageously causes a mechanical locking which, in particular also in the case of impacts and vibrations when using a battery cell according to the invention in vehicles, additionally prevents a mechanical separation of the contact surface of the cell terminal and the contact surface of the cell connector and thus contributes to the contact contact resistance remaining constant ,
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batteriezelle sieht vor, dass das erste Zellterminal und das zweite Zellterminal eine in das Zellgehäuse weisende Kontaktöffnung aufweisen. Darüber hinaus ist aber insbesondere zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung eines Batteriemoduls mit erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einem Batteriemodul mit herkömmlichen Batteriezellen vorgesehen, dass eine erfindungsgemäße Batteriezelle ein Zellterminal aufweist, welches eine in das Zellgehäuse weisende Kontaktöffnung aufweist, und ein weiteres Zellterminal aufweist, welches nach herkömmlicher Art aus dem Zellgehäuse herausragt. Darüber hinaus wird mit der vorliegenden Erfindung ein Adapterelement mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich vorgeschlagen, wobei der erste Bereich komplementär zu der Kontaktöffnung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle ausgebildet ist, vorzugsweise nach Art eines Kontaktsteckers, und der zweite Bereich nach Art eines herkömmlichen aus dem Zellgehäuse herausragenden Zellterminals ausgebildet ist. Durch Einstecken eines solchen Adapterelementes in ein eine Kontaktöffnung aufweisendes Zellterminal einer erfindungsgemäßen Batteriezelle wird vorteilhafterweise die Möglichkeit bereitgestellt, eine erfindungsgemäße Batteriezelle auch mit herkömmlichen Batteriezelle zu verbinden, beispielsweise, indem der eingesteckte Adapter mittels eines Zellverbinders verschweißt wird.A preferred embodiment of the battery cell according to the invention provides that the first cell terminal and the second cell terminal have a contact opening pointing into the cell housing. In addition, however, in particular for the electrically conductive contacting of a battery module with battery cell according to the invention is provided with a battery module with conventional battery cells that a battery cell according to the invention comprises a cell terminal which has a pointing into the cell housing contact opening, and another cell terminal, which in a conventional manner protruding from the cell housing. In addition, the present invention proposes an adapter element with a first region and a second region, wherein the first region is designed to be complementary to the contact opening of a battery cell according to the invention, preferably in the manner of a contact plug, and the second region in the manner of a conventional one out of the cell housing outstanding cell terminals is formed. By inserting such an adapter element into a cell terminal having a contact opening of a battery cell according to the invention, it is advantageously possible to connect a battery cell according to the invention to a conventional battery cell, for example by welding the inserted adapter by means of a cell connector.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Zellverbinder zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung wenigstens eines ersten Zellterminals einer ersten Batteriezelle mit wenigstens einem zweiten Zellterminal einer zweiten Batteriezelle vorgeschlagen, wobei der Zellverbinder wenigstens eine erste Kontaktierungsstelle zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung eines Zellterminals und wenigstens eine zweite Kontaktierungsstelle zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung eines Zellterminals aufweist, wobei die wenigstens eine erste Kontaktierungsstelle und/oder die wenigstens eine zweite Kontaktierungsstelle als Kontaktstecker ausgebildet ist. Die als Kontaktstecker ausgebildete Kontaktierungsstelle des Zellverbinders ist also der sogenannte männliche Teil einer Steckverbindung. Vorzugsweise sind die Kontaktierungsstellen über ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement, beispielsweise einen Metallstreifen, miteinander verbunden. Insbesondere die als Kontaktstecker ausgebildeten Kontaktierungsstellen des erfindungsgemäßen Zellverbinders sind dabei vorteilhafterweise orthogonal zu dem Verbindungselement angeordnet. To solve the object mentioned above, a cell connector for electrically conductive contacting at least a first cell terminal of a first battery cell is proposed with at least a second cell terminal of a second battery cell, the cell connector at least a first contact point for electrically conductive contacting a cell terminal and at least one second contact point for having electrically conductive contacting a cell terminal, wherein the at least one first contact point and / or the at least one second contact point is formed as a contact plug. Trained as a contact plug contacting the cell connector is thus the so-called male part of a connector. The contacting points are preferably connected to one another via an electrically conductive connecting element, for example a metal strip. In particular, the contacting of the cell connector according to the invention designed as a contact plug are advantageously arranged orthogonal to the connecting element.
Vorteilhafterweise ist die wenigstens eine erste Kontaktierungsstelle und/oder die wenigstens eine zweite Kontaktierungsstelle komplementär zu der Kontaktöffnung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle ausgebildet. Die erste Kontaktierungsstelle und/oder die zweite Kontaktierungsstelle ist dabei insbesondere derart ausgebildet, dass zwei erfindungsgemäße Batteriezellen mittels eines erfindungsgemäßen Zellverbinders nach Art einer Steckverbindung elektrisch leitfähig miteinander verbunden werden können, vorzugsweise indem die erste Kontaktierungsstelle in das erste Zellterminal eingesteckt wird und die zweite Kontaktierungsstelle in das zweite Zellterminal eingesteckt wird. Advantageously, the at least one first contacting point and / or the at least one second contacting point is designed to be complementary to the contact opening of a battery cell according to the invention. The first contacting point and / or the second contacting point is in particular designed such that two battery cells according to the invention by means of a cell connector according to the invention in the manner of a connector electrically conductive can be connected to each other, preferably by the first contact point is inserted into the first cell terminal and the second contact point in the second cell terminal is plugged in.
Darüber hinaus wird eine Batterie mit wenigstens zwei Batteriezellen, welche mittels Zellverbinder elektrisch miteinander verschaltet sind, offenbart, wobei die Batteriezellen erfindungsgemäße Batteriezellen und die Zellverbinder erfindungsgemäße Zellverbinder sind, und wobei die Kontaktstecker der Zellverbinder in die Kontaktöffnung der jeweiligen Zellterminals der Batteriezellen eingesteckt sind. Vorteilhafterweise lässt sich eine solche Batterie einfach hinsichtlich der Dimensionierung ändern, indem für eine kleinere Dimensionierung Steckverbindungen gelöst werden und für eine größere Dimensionierung weitere Batteriezellen mittels Steckverbindungen zugeschaltet werden. Vorteilhafterweise lassen sich zudem defekte Batteriezellen oder defekte Batteriemodule einer Batterie einfach austauschen, da die Batteriezellen beziehungsweise die Batteriemodule zerstörungsfrei lösbar verbunden sind.In addition, a battery having at least two battery cells, which are electrically interconnected by means of cell connectors disclosed, wherein the battery cells according to the invention are battery cells and cell connectors according to the invention, and wherein the contact plug of the cell connectors are inserted into the contact opening of the respective cell terminals of the battery cells. Advantageously, such a battery can be easily changed in terms of sizing, by releasing connectors for a smaller dimensioning and further battery cells are connected by means of plug-in connections for greater sizing. Advantageously, moreover, defective battery cells or defective battery modules of a battery can be easily exchanged since the battery cells or the battery modules are detachably connected in a non-destructive manner.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batterie sieht vor, dass die Zellverbinder derart fixiert sind, dass die Kontaktstecker der Zellverbinder in den Kontaktöffnungen der Zellterminal fixiert sind. Vorzugsweise erfolgt das Fixieren der Zellverbinder stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig, besonderes bevorzugt einzeln oder in Kombination durch Clip-, Schraub-, Niet- und/oder Klebeverbindung. Vorteilhafterweise weist der Zellverbinder hierzu einen Fixierbereich auf. Insbesondere kann das Zellgehäuse einer Batteriezelle ein Schraubgewinde aufweisen und der Fixierbereich des Zellverbinders eine Durchbohrung aufweisen, sodass der Zellverbinder mittels einer Schraube an dem Zellgehäuse der Batteriezelle fixiert werden kann. Durch die Fixierung wird vorteilhafterweise ein Lösen der Steckverbindung vermieden. Vorteilhafterweise ermöglicht die Fixierung ferner ein Abdichten der Zellterminal vor äußeren Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Feuchtigkeit oder Luft. Darüber hinaus wird eine Trennung der Kontaktfläche der Zellverbinder und der Kontaktfläche der Zellterminals vermieden, sodass der Kontaktübergangswiderstand von dem Zellterminal zu dem Zellverbinder vorteilhafterweise im Wesentlichen konstant gehalten werden kann.An advantageous embodiment of the battery according to the invention provides that the cell connectors are fixed in such a way that the contact plugs of the cell connectors are fixed in the contact openings of the cell terminal. The fixing of the cell connectors preferably takes place in a material-locking, positive-locking and / or force-locking manner, particularly preferably singly or in combination by means of clip, screw, rivet and / or adhesive connection. Advantageously, the cell connector has a fixing area for this purpose. In particular, the cell housing of a battery cell can have a screw thread and the fixing region of the cell connector can have a throughbore so that the cell connector can be fixed by means of a screw to the cell housing of the battery cell. By fixing a release of the connector is advantageously avoided. Advantageously, the fixation further allows sealing of the cell terminal from external environmental influences, such as moisture or air. Moreover, separation of the contact surface of the cell connectors and the contact surface of the cell terminals is avoided so that the contact junction resistance from the cell terminal to the cell connector can advantageously be kept substantially constant.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:Further advantageous details, features and design details of the invention are explained in more detail in connection with the exemplary embodiments illustrated in the figures. Showing:
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Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.The exemplary embodiments illustrated in the figures and explained in connection therewith serve to explain the invention and are not restrictive of it.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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