DE102013011685A1 - Energy storage device with two current conductors and method for producing the energy storage device - Google Patents
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Abstract
Energiespeichereinrichtung (1) mit einer im Wesentlichen quaderförmigen elektrochemischen Elektrodenbaugruppe (2) zur Bereitstellung elektrischer Energie, mit einer Umhüllung (3) zur Begrenzung der Elektrodenbaugruppe (2) gegenüber der Umgebung, und mit wenigstens zwei Stromableitern (4, 4a) unterschiedlicher elektrischer Polarität, welche sich jeweils wenigstens abschnittweise aus der Umhüllung (3) erstrecken, an welchen die elektrische Spannung der elektrochemischen Elektrodenbaugruppe (2) abgreifbar ist, wobei die wenigstens zwei Stromableiter (4, 4a) jeweils wenigstens eine erste Kontaktfahne (5) und wenigstens eine zweite Kontaktfahne (5a) aufweisen, und die wenigstens zwei Kontaktfahnen (5, 5a) jeweils zur elektrischen, vorzugsweise stoffschlüssigen, Verbindung mit jeweils einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen (1a, 1b) ausgestaltet sind, und die wenigstens zwei Kontaktfahnen (5, 5a) jeweils eine Kontaktfläche (6, 6a) zur Berührung einer benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen (1a, 1b) aufweisen, wobei ein erster Normalvektorsenkrecht zu der ersten Kontaktfläche (6) und ein zweiter Normalvektorsenkrecht zu der zweiten Kontaktfläche (6a) ausgerichtet ist, wobei der erste Normalvektor im Wesentlichen senkrecht zu dem zweiten Normalvektor ausgerichtet ist,Energy storage device (1) having a substantially cuboidal electrochemical electrode assembly (2) for providing electrical energy, with a sheath (3) for limiting the electrode assembly (2) from the environment, and with at least two current conductors (4, 4a) of different electrical polarity, which each extend at least in sections from the enclosure (3), on which the electrical voltage of the electrochemical electrode assembly (2) can be tapped, the at least two current conductors (4, 4a) each having at least one first contact lug (5) and at least one second contact lug (5a), and the at least two contact lugs (5, 5a) in each case for electrical, preferably cohesive, connection each with a further of these energy storage devices (1a, 1b) are configured, and the at least two contact lugs (5, 5a) each have a contact surface (6, 6a) for touching an adjacent one of these en energy storage devices (1a, 1b), wherein a first normal vector is perpendicular to the first contact surface (6) and a second normal vector is perpendicular to the second contact surface (6a), the first normal vector being oriented substantially perpendicular to the second normal vector,
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichereinrichtung mit zwei Stromableitern und ein Verfahren zum Herstellen dieser Energiespeichereinrichtung. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur Versorgung von KFZ-Antrieben beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch unabhängig von der Bauart der Batterie, der Chemie der Energiespeichereinrichtung oder unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung finden kann.The present invention relates to an energy storage device with two current conductors and a method for producing this energy storage device. The invention will be described in the context of lithium-ion batteries for the supply of motor vehicle drives. It should be noted that the invention can also be used regardless of the type of battery, the chemistry of the energy storage device or regardless of the type of powered drive.
Bekannt sind Batterien mit mehreren verschalteten Energiespeichereinrichtungen. Die Energiespeichereinrichtungen weisen jeweils zwei Stromableiter unterschiedlicher Polarität auf, an welchen die elektrische Spannung der Energiespeichereinrichtung abgreifbar ist. Bei einigen Bauarten sind die Energiespeichereinrichtungen mit Verschaltungseinrichtungen, wie insbesondere Stromschienen oder Leiterplatten, elektrisch miteinander verbunden bzw. verschaltet.Batteries are known with several interconnected energy storage devices. The energy storage devices each have two current conductors of different polarity, at which the electrical voltage of the energy storage device can be tapped. In some designs, the energy storage devices with interconnecting devices, in particular busbars or printed circuit boards, electrically connected or interconnected.
Der Aufwand zur Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen einer Batterie wird in der Regel als sehr problematisch empfunden.The effort to interconnect the energy storage devices of a battery is generally perceived as very problematic.
Vor diesem Hintergrung ist eine Aufgabe der Erfindung, die Verschaltung mehrerer Energiespeichereinrichtungen zu verbessern.Against this background, an object of the invention is to improve the interconnection of multiple energy storage devices.
Die Aufgabe wird durch eine Energiespeichereinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Anspruch 8 beschreibt eine Anordnung mit wenigstens zwei verschalteten Energiespeichereinrichtungen. Anspruch 9 beschreibt eine Batterie mit zumindest zwei dieser Anordnungen. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Herstellverfahren für eine Energiespeichereinrichtung gemäß Anspruch 11. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Herstellverfahren für eine Batterie gemäß Anspruch 13. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by an energy storage device according to
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist eine Energiespeichereinrichtung eine im Wesentlichen quaderförmige, elektrochemische Elektrodenbaugruppe zur Bereitstellung elektrischer Energie und eine Umhüllung zur Begrenzung der elektrochemischen Elektrodenbaugruppe gegenüber der Umgebung der Energiespeichereinrichtung auf. Die Energiespeichereinrichtung weist wenigstens zwei Stromableiter unterschiedlicher elektrischer Polarität auf, welche sich jeweils wenigstens abschnittsweise aus der Umhüllung erstrecken und an welchen die elektrische Spannung der elektrochemischen Elektrodenbaugruppe abgreifbar ist.According to a first aspect of the invention, an energy storage device comprises a substantially cuboid, electrochemical electrode assembly for providing electrical energy and a sheath for limiting the electrochemical electrode assembly relative to the environment of the energy storage device. The energy storage device has at least two current conductors of different electrical polarity, which each extend at least in sections from the enclosure and to which the electrical voltage of the electrochemical electrode assembly can be tapped.
Die wenigstens zwei Stromableiter weisen jeweils wenigstens eine erste Kontaktfahne und wenigstens eine zweite Kontaktfahne auf, wobei die wenigstens zwei Kontaktfahnen jeweils zur elektrischen, vorzugsweise stoffschlüssigen, Verbindung mit einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet sind. Die wenigstens zwei Kontaktfahnen weisen jeweils eine Kontaktfläche auf. Die Kontaktfläche ist zur Berührung, vorzugsweise einer dieser Kontaktflächen, einer benachbarten Energiespeichereinrichtung ausgestaltet.The at least two current conductors each have at least one first contact lug and at least one second contact lug, wherein the at least two contact lugs are each designed for electrical, preferably cohesive, connection to a further one of these energy storage devices. The at least two contact lugs each have a contact surface. The contact surface is designed to contact, preferably one of these contact surfaces, an adjacent energy storage device.
Ein erster Normalvektor ist senkrecht zu der ersten Kontaktfläche und ein zweiter Normalvektor ist senkrecht zu der zweiten Kontaktfläche ausgerichtet. Der erste Normalvektor ist im Wesentlichen senkrecht zu dem zweiten Normalvektor ausgerichtet.A first normal vector is perpendicular to the first contact surface and a second normal vector is aligned perpendicular to the second contact surface. The first normal vector is oriented substantially perpendicular to the second normal vector.
Indem die erfindungsgemäße Energiespeichereinrichtung bzw. wenigstens einer der Stromableiter zwei Kontaktfahnen aufweist, welche zur elektrischen Verbindung mit benachbarten Energiespeichereinrichtungen derselben Batterie ausgestaltet sind, welche zur Berührung benachbarter Energiespeichereinrichtungen bzw. zur Berührung von Kontaktfahnen benachbarter Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet sind, kann auf Stromschienen, Leiterplatten oder andere elektrische Verschaltungseinrichtungen zur Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen verzichtet werden. Mit dem Verzicht auf derartige elektrische Verschaltungseinrichtungen kann der Aufwand zur Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen verringert und die zu Grunde liegende Aufgabe gelöst werden.By the energy storage device according to the invention or at least one of the current conductors having two contact lugs, which are designed for electrical connection to adjacent energy storage devices of the same battery, which are designed to contact adjacent energy storage devices or for contacting contact lugs of adjacent energy storage devices, can on busbars, circuit boards or other electrical Interconnecting devices for interconnecting the energy storage devices are dispensed with. With the omission of such electrical interconnection devices, the cost of interconnecting the energy storage devices can be reduced and the underlying problem can be solved.
Indem die beiden Kontaktflächen senkrecht zueinander angeordnet sind, kann die erfindungsgemäße Energiespeichereinrichtung mit weiteren baugleichen Energiespeichereinrichtungen zu einer im Wesentlichen quaderförmigen Batterie gruppiert werden. Dabei können die Energiespeichereinrichtungen ohne weitere elektrische Verschaltungseinrichtungen miteinander verschaltet werden.By the two contact surfaces are arranged perpendicular to each other, the energy storage device according to the invention can be grouped with other identical energy storage devices to a substantially cuboidal battery. In this case, the energy storage devices can be interconnected without further electrical interconnection devices.
Die Erfindung kann insbesondere den Vorteil eines verringerten Aufwands bei der Fertigung der Batterie ernöglichen, indem auf die Vorbereitung der elektrischen Verschaltungseinrichtungen verzichtet werden kann.In particular, the invention can provide the advantage of reduced expense in the manufacture of the battery by eliminating the need for preparation of electrical circuitry.
Die Erfindung kann des weiteren insbesondere ermöglichen, dass eine erfindungsgemäße Energiespeichereinrichtung zeitgleich mit wenigstens zwei weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen elektrisch verbunden bzw. verschaltet sein kann.In particular, the invention may in particular make it possible for an energy storage device according to the invention to be electrically connected or interconnected with at least two other of these energy storage devices at the same time.
Unter einer Energiespeichereinrichtung ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Bereitstellung elektrischer Energie dient, welche insbesondere der Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie dient. Vorzugsweise ist die Energiespeichereinrichtung im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet.In the context of the invention, an energy storage device is to be understood as a device which, in particular, serves to provide electrical energy, which in particular supplies the supply a consumer uses electrical energy. Preferably, the energy storage device is formed substantially cuboid.
Unter einer Elektrodenbaugruppe ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Bereitstellung elektrischer Energie bzw. einer elektrischen Spannung dient. Dazu weist die Elektrodenbaugruppe zumindest zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Diese Elektroden unterschiedlicher Polarität sind durch einen ionenleitenden Separator beabstandet, wobei der Separator für Elektronen nicht leitfähig ist. Die Elektrodenbaugruppe ist ausgestaltet, gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln, bevor die Elektrodenbaugruppe diese elektrische Energie einem Verbraucher zur Verfügung stellt. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe ausgestaltet, zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln und als chemische Energie zu speichern.For the purposes of the invention, an electrode assembly is to be understood as meaning a device which in particular serves to provide electrical energy or an electrical voltage. For this purpose, the electrode assembly has at least two electrodes of different polarity. These electrodes of different polarity are spaced apart by an ion-conducting separator, the electron separator being nonconductive. The electrode assembly is configured to convert stored chemical energy into electrical energy before the electrode assembly provides that electrical energy to a consumer. Preferably, the electrode assembly is configured to convert supplied electrical energy into chemical energy and store it as chemical energy.
Vorzugsweise weist eine Elektrode eine insbesondere metallische Kollektorfolie sowie eine Aktivmasse auf. Die Aktivmasse ist auf die Kollektorfolie zumindest einseitig aufgetragen. Beim Laden oder Entladen der Elektrodenbaugruppe werden Elektronen zwischen der Kollektorfolie und Aktivmasse ausgetauscht. Vorzugsweise ist mit der Kollektorfolie zumindest eine Ableiterfahne, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Besonders bevorzugt sind mit der Kollektorfolie mehrere Ableiterfahnen, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zahl der Elektronen, welche die je Zeiteinheit durch eine Ableiterfahne fließen, verringert ist.Preferably, an electrode has a particular metallic collector foil and an active mass. The active composition is applied to the collector foil at least on one side. When charging or discharging the electrode assembly, electrons are exchanged between the collector foil and the active mass. Preferably, at least one Ableiterfahne, in particular cohesively connected to the collector foil. Particularly preferably, a plurality of collector tabs, in particular a material fit, are connected to the collector foil. This embodiment has the advantage that the number of electrons which flow per unit time through a Ableitfahne is reduced.
Vorzugsweise weist eine Elektrode eine insbesondere metallische Kollektorfolie sowie zwei Aktivmassen unterschiedlicher Polarität auf, welche auf verschiedenen Flächen der Kollektorfolie angeordnet sind. Für diese Anordnung von Aktivmassen ist auch der Begriff „Eizelle” üblich.Preferably, an electrode has a particular metallic collector foil and two active materials of different polarity, which are arranged on different surfaces of the collector foil. For this arrangement of active masses, the term "egg cell" is common.
Zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität sind in der Elektrodenbaugruppe durch einen Separator beabstandet. Der Separator ist für Ionen durchlässig, nicht aber für Elektronen. Vorzugsweise enthält der Separator zumindest einen Teil des Elektrolyts bzw. das Leitsalzes. Vorzugsweise ist der Elektrolyt insbesondere nach dem Verschließen der Energiespeichereinrichtung ohne flüssigen Anteil ausgebildet. Vorzugsweise weist das Leitsalz Lithiumionen auf. Besonders bevorzugt werden Lithiumionen beim Laden in die negative Elektrode eingelagert bzw. interkaliert und beim Entladen wieder ausgelagert.Two electrodes of different polarity are spaced in the electrode assembly by a separator. The separator is permeable to ions but not to electrons. Preferably, the separator contains at least a portion of the electrolyte or the conductive salt. Preferably, the electrolyte is formed in particular after the closing of the energy storage device without a liquid portion. Preferably, the conductive salt comprises lithium ions. With particular preference, lithium ions are stored or intercalated during charging into the negative electrode and are removed again during discharging.
Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe als im Wesentlichen quaderförmiger Elektrodenstapel ausgebildet. Der Elektrodenstapel weist eine vorbestimmte Abfolge von Stapelblättern auf, wobei zwei Elektrodenblätter unterschiedlicher Polarität von einem Separatorblatt getrennt sind. Vorzugsweise ist jedes Elektrodenblatt mit einer Stromleiteinrichtung insbesondere stoffschlüssig verbunden, besonders bevorzugt einstückig mit der Stromleiteinrichtung ausgebildet. Vorzugsweise sind Elektrodenblätter gleicher Polarität insbesondere über eine gemeinsame Stromleiteinrichtung miteinander elektrisch verbunden. Diese Ausgestaltung der Elektrodenbaugruppe bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität der Elektrodenbaugruppe, beispielsweise in Ampèrestunden [Ah] oder Wattstunden [Wh], seltener in Coulomb [C] angegeben, auf einfache Weise durch Hinzufügen weiterer Elektrodenblätter erhöht werden kann. Besonders bevorzugt sind zumindest zwei Separatorblätter miteinander verbunden und umschließen eine begrenzende Kante eines zwischen diesen Separatorblättern angeordneten Elektrodenblattes. Eine derartige Elektrodenbaugruppe mit einem durchgehenden, insbesondere mäanderförmigen Separator ist in der
Unter einer Umhüllung ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Begrenzung der Elektrodenbaugruppe gegenüber der Umgebung der Energiespeichereinrichtung dient, welche insbesondere einem Austausch von Stoffen zwischen der Elektrodenbaugruppe und der Umgebung der Energiespeichereinrichtung entgegenwirken soll, welche insbesondere einem unkontrollierten Austausch von Energie mit der Elektrodenbaugruppe entgegenwirken kann. Die Umhüllung weist einen Aufnahmeraum zur wenigstens abschnittsweisen Aufnahme der Elektrodenbaugruppe auf. Vorzugsweise ist die Umhüllung um die Elektrodenbaugruppe verschließbar.In the context of the invention, an enclosure is to be understood as a device which serves in particular to limit the electrode assembly to the environment of the energy storage device, which in particular is intended to counteract an exchange of substances between the electrode assembly and the environment of the energy storage device, which in particular results in an uncontrolled exchange of energy counteract with the electrode assembly. The enclosure has a receiving space for at least partially receiving the electrode assembly. Preferably, the sheath is closable around the electrode assembly.
Vorzugsweise schmiegt sich die Umhüllung an die Elektrodenbaugruppe an. Vorzugsweise entspricht die Gestalt der Umhüllung im Wesentlichen der Gestalt der Elektrodenbaugruppe. Vorzugsweise weist die Umhüllung drei Paar Mantelflächen auf, welche zu einem Quader angeordnet sind.Preferably, the enclosure conforms to the electrode assembly. Preferably, the shape of the enclosure substantially conforms to the shape of the electrode assembly. Preferably, the envelope has three pairs of lateral surfaces, which are arranged to form a cuboid.
Vorzugsweise ist die Umhüllung mit einer Verbundfolie ausgebildet, wobei diese Verbundfolie wenigstens eine Schicht aufweist, welche einem Austausch von Wasser bzw. Wasserdampf zwischen der Elektrodenbaugruppe und der Umgebung der Energiespeichereinrichtung entgegenwirken soll. Vorzugsweise ist diese Schicht mit einer Metallfolie ausgebildet. Vorzugsweise ist die Verbundfolie zu einer Tasche bzw. zu einem Beutel gestaltet. Vorzugsweise weist die Tasche bzw. der Beutel wenigstens einen im Wesentlichen gasdichten Verbindungsabschnitt auf, in welchem die Verbundfolie mit einer weiteren dieser Verbundfolien stoffschlüssig verbunden, besonders bevorzugt verschweißt, ist. Alternativ ist die Verbundfolie gefaltet bzw. umgebogen, und die Verbundfolie ist wenigstens abschnittsweise doppelt gelegt. In diesem doppelt gelegten Abschnitt ist die Verbundfolie mit sich selbst stoffschlüssig verbunden und bildet so wenigstens einen im Wesentlichen gasdichten Verbindungsabschnitt. So genannte Pouchzellen weisen wenigstens einen oder zwei dieser Verbindungsabschnitte auf. Diese bevorzugte Ausgestaltung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Umhüllung einem Wärmeaustausch mit der Elektrodenbaugruppe einen nur geringen thermischen Widerstand entgegensetzt. Diese bevorzugte Ausgestaltung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Umhüllung sich besser an veränderliche Abmessungen der Elektrodenbaugruppe beim Laden und/oder Entladen anpassen kann.Preferably, the sheath is formed with a composite film, which composite film has at least one layer which is intended to counteract an exchange of water or water vapor between the electrode assembly and the environment of the energy storage device. Preferably, this layer is formed with a metal foil. Preferably, the composite film is designed to a bag or to a bag. Preferably, the bag or the bag has at least one substantially gas-tight connection portion, in which the composite film with a another of these composite films materially connected, particularly preferably welded, is. Alternatively, the composite film is folded or bent, and the composite film is at least partially laid twice. In this double-laid section, the composite film is materially bonded to itself and thus forms at least one substantially gas-tight connection section. So-called pouch cells have at least one or two of these connecting sections. In particular, this preferred embodiment can offer the advantage that the cladding only offers a low thermal resistance to a heat exchange with the electrode assembly. This preferred embodiment can in particular offer the advantage that the envelope can better adapt to changing dimensions of the electrode assembly during loading and / or unloading.
Alternativ ist die Umhüllung mit wenigstens einem, vorzugsweise metallischen, Umhüllungsformteil ausgebildet. Vorzugsweise kann das Umhüllungsformteil die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufnehmen. Vorzugsweise ist das Umhüllungsformteil mit einem Polymermaterial ausgebildet. Vorzugsweise weist die Umhüllung zwei dieser Umhüllungsformteile auf, welche miteinander zur Ausbildung der Umhüllung vorzugsweise stoffschlüssig verbindbar sind, welche vorzugsweise die Elektrodenbaugruppe im verbundenen Zustand im Wesentlichen vollständig umschließen. Diese bevorzugte Ausgestaltung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der Schutz der Elektrodenbaugruppe gegen mechanische Einwirkungen aus der Umgebung verbessert ist.Alternatively, the envelope is formed with at least one, preferably metallic, envelope molding. Preferably, the envelope molding may at least partially receive the electrode assembly. Preferably, the envelope molding is formed with a polymeric material. Preferably, the sheath comprises two of these sheath mold parts, which are preferably materially connectable to one another for forming the sheath, which preferably substantially completely surround the electrode assembly in the connected state. This preferred embodiment can in particular offer the advantage that the protection of the electrode assembly against mechanical influences from the environment is improved.
Unter einem Stromableiter ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dem Austausch elektrischer Energie mit der Elektrodenbaugruppe dient, welche insbesondere der elektrischen Verbindung mit einem Verbraucher und/oder mit einem Stromableiter einer weiteren Energiespeichereinrichtung dient, welche insbesondere der Leitung von Elektronen dient. Der Stromableiter ist mit einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig, verbindbar, vorzugsweise innerhalb der Umhüllung. Der Stromableiter erstreckt sich wenigstens abschnittsweise aus der Umhüllung.For the purposes of the invention, a current conductor means a device which in particular serves to exchange electrical energy with the electrode assembly, which serves in particular for the electrical connection to a consumer and / or to a current conductor of a further energy storage device, which serves in particular for the conduction of electrons , The current collector is electrically, preferably cohesively, connected to one of the electrodes of the electrode assembly, preferably within the enclosure. The current collector extends at least partially from the enclosure.
Der Stromableiter weist einen elektrisch leitfähigen Abschnitt mit einem metallischen Werkstoff auf. Vorzugsweise ist der Stromableiter massiv mit einem metallischen Werkstoff ausgebildet, besonders bevorzugt mit Aluminium, Kupfer, einer Aluminiumlegierung oder mit einer Kupferlegierung. Vorzugsweise ist der Stromableiter mit einer Metallfolie oder einer Metallplatte ausgebildet. Vorzugsweise entspricht der Werkstoff des Stromableiters dem Werkstoff der Kollektorfolie der Elektrode, mit welcher der Stromableiter insbesondere stoffschlüssig verbunden ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verringerten Kontaktkorrosion zwischen Stromableiter und Kollektorfolie. Vorzugsweise ist wenigstens der sich außerhalb der Umhüllung erstreckende Abschnitt des Stromableiters mit einer Metallplatte bzw. einem metallischen Formteil ausgebildet. Vorzugsweise weist wenigstens der sich innerhalb der Umhüllung erstreckende Abschnitt des Stromableiters eine oder mehrere Metallfolien bzw. sog. Ableiterfahnen auf.The current collector has an electrically conductive section with a metallic material. Preferably, the current conductor is massively formed with a metallic material, more preferably with aluminum, copper, an aluminum alloy or with a copper alloy. Preferably, the current conductor is formed with a metal foil or a metal plate. Preferably, the material of the current conductor corresponds to the material of the collector foil of the electrode, with which the current conductor is connected in particular cohesively. This embodiment offers the advantage of reduced contact corrosion between current collector and collector foil. Preferably, at least the portion of the current collector extending outside the enclosure is formed with a metal plate or a metallic molded part. Preferably, at least the section of the current conductor extending within the enclosure has one or more metal foils or so-called discharge lugs.
Unter einer Kontaktfahne ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der elektrischen Verbindung mit einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen dient, welche insbesondere der elektrischen Verbindung mit einer ebensolchen Kontaktfahne einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen dient, welche insbesondere der stoffschlüssigen Verbindung mit einer ebensolchen Kontaktfahne einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen dient. Die Kontaktfahne ist einstückig mit dem Stromableiter ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich die Kontaktfahne aus dem Stromableiter in die Umgebung der Energiespeichereinrichtung. Vorzugsweise ist die Kontaktfahne plattenförmig. Vorzugsweise erstreckt sich die Kontaktfahne im Wesentlichen parallel zu einer der Mantelflächen der Energiespeichereinrichtung bzw. der Umhüllung. Vorzugsweise wird die Kontaktfahne während der Herstellung des Stromableiters aus einer Metallplatte mittels Stanzen und Umbiegen hergestellt. Vorzugsweise weist einer dieser Stromableiter wenigstens zwei, drei, vier oder mehrere dieser Kontaktfahnen auf. Die Ausgestaltung des Stromableiters mit mehreren dieser Kontaktfahnen kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Stromdichte je Kontaktfahne verringert ist.In the sense of the invention, a contact lug is to be understood as meaning a device which in particular serves the electrical connection to a further one of these energy storage devices, which in particular serves the electrical connection with a similar contact lug of a further one of these energy storage devices, which in particular has the cohesive connection with a contact lug of the same type another of these energy storage devices is used. The contact lug is integrally formed with the current collector. Preferably, the contact lug extends from the current collector in the environment of the energy storage device. Preferably, the contact lug is plate-shaped. Preferably, the contact lug extends substantially parallel to one of the lateral surfaces of the energy storage device or the envelope. Preferably, the contact lug is produced during the production of the current collector from a metal plate by means of stamping and bending. Preferably, one of these current conductors has at least two, three, four or more of these contact lugs. The design of the current collector with a plurality of these contact lugs can in particular offer the advantage that the current density per contact lug is reduced.
Unter einer Kontaktfläche ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine Fläche einer dieser Kontaktfahnen zu verstehen, insbesondere ein Abschnitt einer Mantelfläche einer dieser Kontaktfahnen. Die Kontaktfläche dient insbesondere der Berührung einer benachbarten Energiespeichereinrichtung oder einer Kontaktfahne der benachbarten Energiespeichereinrichtung oder einer Kontaktfläche der benachbarten Energiespeichereinrichtung. Die Kontaktfläche dient insbesondere der elektrischen und/oder stoffschlüssigen Verbindung mit einer benachbarten Energiespeichereinrichtung oder mit einer Kontaktfahne der benachbarten Energiespeichereinrichtung oder mit einer Kontaktfläche der benachbarten Energiespeichereinrichtung. Die Ausrichtung der Kontaktfläche kann mittels eines Normalvektors beschrieben werden, wobei der Normalvektor senkrecht von der Kontaktfläche ausgeht, von der Kontaktfläche in die Umgebung der Energiespeichereinrichtung gerichtet ist und der Betrag des Normalvektor dem Flächeninhalt der Kontaktfläche entspricht. Vorzugsweise ist der Normalvektor zu einer dieser Kontaktflächen senkrecht zu einer der Mantelflächen der Energiespeichereinrichtung bzw. der Umhüllung ausgerichtet. Vorzugsweise weist die Kontaktfläche wenigstens einen Buckel auf, besonders bevorzugt zum Buckelschweißen der Kontaktfahne. Vorzugsweise ist die Kontaktfläche abschnittsweise ballig ausgebildet, besonders bevorzugt für verbesserte Schweißeignung.In the sense of the invention, a contact surface is to be understood as meaning, in particular, a surface of one of these contact lugs, in particular a section of a lateral surface of one of these contact lugs. The contact surface serves, in particular, for contacting an adjacent energy storage device or a contact lug of the adjacent energy storage device or a contact surface of the adjacent energy storage device. The contact surface is used in particular for the electrical and / or material connection with an adjacent energy storage device or with a contact lug of the adjacent energy storage device or with a contact surface of the adjacent energy storage device. The orientation of the contact surface can be described by means of a normal vector, the normal vector extending perpendicularly from the contact surface, directed by the contact surface into the environment of the energy storage device and the amount of the normal vector corresponds to the surface area of the contact surface. Preferably, the normal vector is aligned to one of these contact surfaces perpendicular to one of the lateral surfaces of the energy storage device or the enclosure. Preferably, the contact surface has at least one projection, particularly preferably for projection welding of the contact lug. Preferably, the contact surface is partially crowned, particularly preferred for improved weldability.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die erste Kontaktfahne zur Reihenschaltung mit einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet und die zweite Kontaktfahne ist zur Parallelschaltung mit einer anderen dieser Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Energiespeichereinrichtung gleichzeitig mit zwei weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen elektrisch verbunden bzw. verschaltet sein kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass sowohl die elektrische Spannung als auch die Ladekapazität einer Batterie, ausgestaltet mit diesen Energiespeichereinrichtungen, kurzfristig erhöht werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass sowohl die elektrische Spannung als auch die Ladekapazität einer Batterie, ausgestaltet mit diesen Energiespeichervorrichtung, ohne weitere elektrische Verschaltungseinrichtungen erhöht werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass sowohl die elektrische Spannung als auch die Ladekapazität einer Batterie, mit geringerem Aufwand während der Fertigung der Batterie erhöht werden können.According to a preferred development, the first contact lug is designed for series connection with a further one of these energy storage devices, and the second contact lug is designed for parallel connection with another of these energy storage devices. This preferred development can in particular offer the advantage that the energy storage device can be electrically connected or interconnected simultaneously with two other of these energy storage devices. This preferred development can in particular offer the advantage that both the electrical voltage and the charging capacity of a battery, designed with these energy storage devices, can be increased in the short term. This preferred development can in particular offer the advantage that both the electrical voltage and the charging capacity of a battery configured with this energy storage device can be increased without further electrical interconnection devices. This preferred development can in particular offer the advantage that both the electrical voltage and the charging capacity of a battery can be increased with less effort during the manufacture of the battery.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist die Umhüllung eine erste Mantelfläche auf und die erste Kontaktfläche ist im Wesentlichen parallel zu der ersten Mantelfläche angeordnet. Vorzugsweise entspricht die erste Mantelfläche einer der größten Mantelflächen der Energiespeichereinrichtung bzw. der Umhüllung. Vorzugsweise ist die erste Mantelfläche einer benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen zugewandt, wenn beide Energiespeichereinrichtungen in Reihe geschaltet werden sollen.According to a preferred embodiment, which can advantageously be combined with one of the aforementioned refinements, the envelope has a first lateral surface and the first contact surface is arranged substantially parallel to the first lateral surface. Preferably, the first lateral surface corresponds to one of the largest lateral surfaces of the energy storage device or the enclosure. The first lateral surface of an adjacent one of these energy storage devices preferably faces when both energy storage devices are to be connected in series.
Vorzugsweise sind die erste Kontaktfläche und die erste Mantelfläche in derselben Ebene angeordnet. Alternativ erstreckt sich die erste Kontaktfahne bzw. deren erste Kontaktfläche über die erste Mantelfläche hinaus in Richtung einer benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen.Preferably, the first contact surface and the first lateral surface are arranged in the same plane. Alternatively, the first contact lug or its first contact surface extends beyond the first lateral surface in the direction of an adjacent one of these energy storage devices.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteilbieten, dass die benachbarte Anordnung baugleicher Energiespeichereinrichtungen innerhalb derselben Batterie platzsparender erfolgen kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die ersten Mantelflächen benachbarter Energiespeichereinrichtungen innerhalb derselben Batterie parallel zueinander angeordnet werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die ersten Mantelflächen benachbarter Energiespeichereinrichtungen einander berühren können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die flächige Berührung der ersten Kontaktfläche einer ersten dieser Energiespeichereinrichtungen mit der ersten Kontaktfläche einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen verbessert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Zusammenfügen mehrerer dieser Energiespeichereinrichtungen derselben Batterie zu einer quaderförmigen Gruppe von Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Ausrichten benachbarter Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die stoffschlüssige Verbindung der ersten Kontaktfahne einer ersten dieser Energiespeichereinrichtungen mit der ersten Kontaktfläche einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist.This preferred development can in particular the Vorteilbieten that the adjacent arrangement of identical energy storage devices can be made space-saving within the same battery. This preferred development can in particular offer the advantage that the first lateral surfaces of adjacent energy storage devices can be arranged parallel to one another within the same battery. This preferred development can in particular offer the advantage that the first lateral surfaces of adjacent energy storage devices can touch one another. This preferred development can in particular offer the advantage that the surface contact of the first contact surface of a first of these energy storage devices with the first contact surface of a further one of these energy storage devices is improved. This preferred development can in particular offer the advantage that the joining of several of these energy storage devices of the same battery to form a parallelepiped-shaped group of energy storage devices is simplified. This preferred development can in particular offer the advantage that the alignment of adjacent energy storage devices is simplified. This preferred development can in particular offer the advantage that the cohesive connection of the first contact lug of a first of these energy storage devices to the first contact surface of a further one of these energy storage devices is simplified.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist die Umhüllung eine zweite Mantelfläche auf und die zweite Kontaktfläche ist im Wesentlichen parallel zu der zweiten Mantelfläche angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Mantelfläche kleiner als die erste Mantelfläche. Die zweite Mantelfläche ist im Wesentlichen senkrecht zur ersten Mantelfläche angeordnet. Die zweite Mantelfläche ist einen benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen zugewandt.According to a preferred embodiment, which can advantageously be combined with one of the aforementioned refinements, the envelope has a second lateral surface and the second contact surface is arranged substantially parallel to the second lateral surface. Preferably, the second lateral surface is smaller than the first lateral surface. The second lateral surface is arranged substantially perpendicular to the first lateral surface. The second lateral surface faces an adjacent one of these energy storage devices.
Vorzugsweise sind die zweite Kontaktfläche und die zweite Mantelfläche in derselben Ebene angeordnet. Alternativ erstreckt sich die zweite Kontaktfahne bzw. deren zweiter Kontaktfläche über die zweite Mantelfläche hinaus in Richtung einer benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen.Preferably, the second contact surface and the second lateral surface are arranged in the same plane. Alternatively, the second contact lug or its second contact surface extends beyond the second lateral surface in the direction of an adjacent one of these energy storage devices.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die benachbarte Anordnung baugleicher Energiespeichereinrichtungen innerhalb derselben Batterie platzsparender erfolgen kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die zweiten Mantelflächen benachbarter Energiespeichereinrichtungen innerhalb derselben Batterie parallel zueinander angeordnet werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die zweiten Mantelflächen benachbarter Energiespeichereinrichtungen einander berühren können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die flächige Berührung der zweiten Kontaktfläche einer ersten dieser Energiespeichereinrichtungen mit der zweiten Kontaktfläche einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen verbessert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Zusammenfügen mehrerer dieser Energiespeichereinrichtungen derselben Batterie zu einer quaderförmigen Gruppe von Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Ausrichten benachbarter Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die stoffschlüssige Verbindung der zweiten Kontaktfahne einer ersten dieser Energiespeichereinrichtungen mit der zweiten Kontaktfläche einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist.This preferred development can in particular offer the advantage that the adjacent arrangement of identical energy storage devices can be made space-saving within the same battery. This preferred development can in particular offer the advantage that the second lateral surfaces of adjacent energy storage devices can be arranged parallel to one another within the same battery. This preferred development can in particular offer the advantage that the second lateral surfaces of adjacent energy storage devices can touch one another. This preferred development can in particular offer the advantage that the surface contact of the second contact surface of a first of these energy storage devices with the second contact surface of a further one of these energy storage devices is improved. This preferred development can in particular offer the advantage that the joining of several of these energy storage devices of the same battery to form a parallelepiped-shaped group of energy storage devices is simplified. This preferred development can in particular offer the advantage that the alignment of adjacent energy storage devices is simplified. This preferred development can in particular offer the advantage that the cohesive connection of the second contact lug of a first of these energy storage devices to the second contact surface of a further one of these energy storage devices is simplified.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, ist die Umhüllung mit einer Verbundfolie ausgebildet. Die Verbundfolie weist wenigstens einen dieser Verbindungsabschnitte auf, welches sich im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Mantelfläche erstreckt. Vorzugsweise erstreckt sich die zweite Kontaktfahne bzw. deren zweite Kontaktfläche über den Verbindungsabschnitt hinaus in Richtung einer benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen.According to a preferred development, which can advantageously be combined with one of the aforementioned refinements, the envelope is formed with a composite film. The composite foil has at least one of these connecting portions, which extends substantially perpendicular to the second lateral surface. The second contact lug or its second contact surface preferably extends beyond the connection section in the direction of an adjacent one of these energy storage devices.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die benachbarte Anordnung baugleicher Energiespeichereinrichtungen mit innerhalb derselben Batterie platzsparender erfolgen kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die zweiten Mantelflächen benachbarter Energiespeichereinrichtungen innerhalb derselben Batterie parallel zueinander angeordnet werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die flächige Berührung der zweiten Kontaktfläche einer ersten dieser Energiespeichereinrichtungen mit der zweiten Kontaktfläche einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen verbessert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Zusammenfügen mehrerer dieser Energiespeichereinrichtungen derselben Batterie zu einer quaderförmigen Gruppe von Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Ausrichten benachbarter Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die stoffschlüssige Verbindung der zweiten Kontaktfahne einer ersten dieser Energiespeichereinrichtungen mit der zweiten Kontaktfläche einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist.This preferred development can offer the particular advantage that the adjacent arrangement of identical energy storage devices can be done with space-saving within the same battery. This preferred development can in particular offer the advantage that the second lateral surfaces of adjacent energy storage devices can be arranged parallel to one another within the same battery. This preferred development can in particular offer the advantage that the surface contact of the second contact surface of a first of these energy storage devices with the second contact surface of a further one of these energy storage devices is improved. This preferred development can in particular offer the advantage that the joining of several of these energy storage devices of the same battery to form a parallelepiped-shaped group of energy storage devices is simplified. This preferred development can in particular offer the advantage that the alignment of adjacent energy storage devices is simplified. This preferred development can in particular offer the advantage that the cohesive connection of the second contact lug of a first of these energy storage devices to the second contact surface of a further one of these energy storage devices is simplified.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weisen wenigstens ein oder zwei dieser Stromableiter jeweils einen Ableiterschenkel auf, wobei der wenigstens eine Ableiterschenkel sich im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Mantelfläche erstreckt, vorzugsweise in Richtung einer benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen. Wenigstens zwei dieser Kontaktfahnen, vorzugsweise wenigstens eine erste dieser Kontaktfahnen und wenigstens eine zweite dieser Kontaktfahnen, erstrecken sich aus dem Ableiterschenkel. Vorzugsweise ist ein Normalvektor zu einer Mantelfläche des Ableiterschenkels während des Betriebs der Energiespeichereinrichtung im Wesentlichen vertikal ausgerichtet. Vorzugsweise erstreckt sich der Ableiterschenkel im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Mantelfläche.According to a preferred development, which can advantageously be combined with one of the aforementioned refinements, at least one or two of these current conductors each have an arrester leg, wherein the at least one arrester leg extends substantially perpendicular to the first lateral surface, preferably in the direction of an adjacent one of these energy storage devices. At least two of these contact lugs, preferably at least one first of these contact lugs and at least one second of these contact lugs, extend from the conductor leg. Preferably, a normal vector is aligned substantially vertically to a lateral surface of the arrester arm during operation of the energy storage device. Preferably, the Ableiterschenkel extends substantially perpendicular to the first lateral surface.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass sowohl der Stromableiter als auch die Ableiterfahnen mechanisch stabiler ausgebildet sind. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die elektrische oder stoffschlüssige Verbindung einer ersten Kontaktfahne einer ersten dieser Energiespeichereinrichtungen mit einer ersten Kontaktfahne einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist.This preferred development can in particular offer the advantage that both the current conductor and the arrester lugs are mechanically more stable. This preferred development can in particular offer the advantage that the electrical or cohesive connection of a first contact lug of a first of these energy storage devices with a first contact lug of a further one of these energy storage devices is simplified.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, erstrecken sich ein erster dieser Stromableiter und ein zweiter dieser Stromableiter aus gegenüberliegenden dritten Mantelflächen der Umhüllung wenigstens abschnittsweise in die Umgebung der Energiespeichereinrichtung. Die dritten Mantelflächen erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Mantelfläche und im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Mantelfläche. Die dritten Mantelflächen sind jeweils kleiner als die erste Mantelfläche. Die dritten Mantelflächen sind keiner der benachbarten Energiespeichereinrichtungen zugewandt. Vorzugsweise ist ein Normalvektor zu einer der dritten Mantelflächen im Betriebszustand der Energiespeichereinrichtung im Wesentlichen vertikal ausgerichtet. Vorzugsweise erstreckt sich wenigstens einer dieser Stromableiter über mehr als die Hälfte der, besonders bevorzugt über die gesamte, Breite der dritten Mantelfläche, wobei vorzugsweise die Breite der dritten Mantelfläche in der Ebene der ersten Mantelfläche zu bemessen ist.According to a preferred embodiment, which can advantageously be combined with one of the aforementioned refinements, a first of these current conductors and a second of these current conductors extend from opposite third lateral surfaces of the enclosure at least in sections into the environment of the energy storage device. The third lateral surfaces extend substantially perpendicular to the first lateral surface and substantially perpendicular to the second lateral surface. The third lateral surfaces are each smaller than the first lateral surface. The third lateral surfaces do not face any of the adjacent energy storage devices. Preferably, a normal vector is aligned substantially vertically to one of the third lateral surfaces in the operating state of the energy storage device. Preferably, at least one of these current conductors extends over more than half of, more preferably over the entire, width of the third lateral surface, wherein preferably the width of the third lateral surface is to be dimensioned in the plane of the first lateral surface.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Wärmekapazität des Stromableiters vergrößert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet insbesondere den Vorteil einer vergrößerten Fläche für einen Wärmeaustausch mit dem Stromableiter. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der Gefahr von Kurzschlüssen begegnet werden kann, indem die Stromableiter unterschiedlicher Polarität sich aus verschiedenen Mantelflächen der Umhüllung bzw. der Energiespeichereinrichtung erstrecken.This preferred development can in particular offer the advantage that the heat capacity of the current conductor is increased. This preferred development offers the particular advantage of an increased area for heat exchange with the current conductor. This preferred development can in particular offer the advantage that the Danger of short circuits can be counteracted by the current conductors of different polarity extend from different lateral surfaces of the enclosure or the energy storage device.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weisen wenigstens ein oder zwei dieser Stromableiter jeweils wenigstens zwei dieser ersten Kontaktfahnen auf. Vorzugsweise sind die ersten Kontaktflächen der beiden ersten Kontaktfahnen im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass mehrere elektrische und/oder stoffschlüssige Verbindungen zwischen den ersten Kontaktfahnen benachbarter Energiespeichereinrichtungen ausgebildet werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der mechanische Zusammenhalt zweier benachbarter und derart verbundene Energiespeichereinrichtungen verbessert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Stromdichte je elektrischer Verbindung verringert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die elektrische Spannung der Batterie einfacher vergrößert werden kann.According to a preferred embodiment, which can advantageously be combined with one of the aforementioned refinements, at least one or two of these current conductors each have at least two of these first contact lugs. Preferably, the first contact surfaces of the two first contact lugs are arranged substantially in the same plane. This preferred development can in particular offer the advantage that a plurality of electrical and / or bonded connections between the first contact lugs of adjacent energy storage devices can be formed. This preferred development can in particular offer the advantage that the mechanical cohesion of two adjacent and thus connected energy storage devices is improved. This preferred development can in particular offer the advantage that the current density per electrical connection is reduced. This preferred development can in particular offer the advantage that the voltage of the battery can be increased more easily.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weisen wenigstens ein oder zwei dieser Stromableiter jeweils wenigstens zwei dieser zweiten Kontaktfahnen auf. Vorzugsweise erstrecken sich zwei dieser zweiten Kontaktfahnen benachbart zu gegenüberliegenden zweiten Mantelflächen der Umhüllung. Vorzugsweise erstreckt sich eine dieser zweiten Kontaktfahnen benachbart zu einer ersten dieser zweiten Mantelflächen und eine weitere dieser zweiten Kontaktfahnen benachbart zu einer gegenüberliegenden zweiten Mantelfläche.According to a preferred development, which can advantageously be combined with one of the aforementioned refinements, at least one or two of these current conductors each have at least two of these second contact lugs. Preferably, two of these second contact lugs extend adjacent to opposite second lateral surfaces of the envelope. Preferably, one of these second contact lugs extends adjacent to a first of these second lateral surfaces and a further one of these second contact lugs adjacent to an opposing second lateral surface.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Energiespeichereinrichtung gleichzeitig mit zwei weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen parallel geschaltet werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass eine Anordnung dreier parallel verschalteter Energiespeichereinrichtungen gebildet werden kann, deren erste Mantelflächen im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Ladekapazität der Batterie einfacher vergrößert werden kann.This preferred development can in particular offer the advantage that the energy storage device can be connected in parallel with two other of these energy storage devices in parallel. This preferred development can in particular offer the advantage that an arrangement of three parallel-connected energy storage devices can be formed, whose first lateral surfaces are arranged substantially in the same plane. This preferred development can in particular offer the advantage that the charging capacity of the battery can be increased more easily.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist eine Parallelanordnung wenigstens eine erste dieser Energiespeichereinrichtungen und wenigstens eine zweite dieser Energiespeichereinrichtungen auf. Die erste Energiespeichereinrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung sind parallel geschaltet. Eine dieser zweiten Kontaktfahnen der ersten Energiespeichereinrichtung ist mit einer dieser zweiten Kontaktfahnen der zweiten Energiespeichereinrichtung elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig, verbunden. Die erste Mantelfläche der ersten Energiespeichereinrichtungen und die erste Mantelfläche der zweiten Energiespeichereinrichtung sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, vorzugsweise in derselben Ebene.According to a second aspect of the invention, a parallel arrangement comprises at least a first of these energy storage devices and at least a second of these energy storage devices. The first energy storage device and the second energy storage device are connected in parallel. One of these second contact lugs of the first energy storage device is connected to one of these second contact lugs of the second energy storage device electrically, preferably cohesively. The first lateral surface of the first energy storage devices and the first lateral surface of the second energy storage device are arranged substantially parallel to one another, preferably in the same plane.
Die Parallelanordnung gemäß dem zweiten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Ladekapazität der Parallelanordnung gegenüber der Ladekapazität einer einzelnen Energiespeichereinrichtung vergrößert ist. Die Parallelanordnung gemäß dem zweiten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Ladekapazität der Parallelanordnung durch Hinzufügen weiterer dieser Energiespeichereinrichtungen mit wenig Aufwand vergrößert werden kann. Die Parallelanordnung gemäß dem zweiten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass zur Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen auf eine separate elektrische Verschaltungseinrichtung verzichtet werden kann.The parallel arrangement according to the second aspect can in particular offer the advantage that the charging capacity of the parallel arrangement is increased compared to the charging capacity of a single energy storage device. The parallel arrangement according to the second aspect can in particular offer the advantage that the charging capacity of the parallel arrangement can be increased by adding more of these energy storage devices with little effort. The parallel arrangement according to the second aspect can in particular offer the advantage that it is possible to dispense with a separate electrical interconnection device for interconnecting the energy storage devices.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorherigen Weiterbildungen kombiniert werden kann, weist eine Reihenanordnung wenigstens zwei oder mehrere dieser erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtungen oder wenigstens zwei oder mehrere Energiespeichereinrichtungen gemäß einer der bevorzugten Weiterbildungen auf. Die erste Energiespeichereinrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung sind in Reihe geschaltet. Eine dieser ersten Kontaktfahnen der ersten Energiespeichereinrichtung ist mit einer dieser ersten Kontaktfahnen der zweiten Energiespeichereinrichtung elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig, verbunden. Die zweite Mantelfläche der ersten Energiespeichereinrichtungen und die zweite Mantelfläche der zweiten Energiespeichereinrichtung sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, vorzugsweise in derselben Ebene.According to a preferred embodiment, which can be advantageously combined with one of the previous developments, a series arrangement has at least two or more of these energy storage devices according to the invention or at least two or more energy storage devices according to one of the preferred developments. The first energy storage device and the second energy storage device are connected in series. One of these first contact lugs of the first energy storage device is connected to one of these first contact lugs of the second energy storage device electrically, preferably cohesively. The second lateral surface of the first energy storage devices and the second lateral surface of the second energy storage device are arranged substantially parallel to one another, preferably in the same plane.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die elektrische Spannung der Reihenanordnung gegenüber der elektrischen Spannung einer einzelnen Energiespeichereinrichtung vergrößert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die elektrische Spannung der Reihenanordnung durch Hinzufügen weiterer dieser Energiespeichereinrichtungen mit wenig Aufwand vergrößert werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass zur Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen auf eine separate elektrische Verschaltungseinrichtung verzichtet werden kann.This preferred development can in particular offer the advantage that the electrical voltage of the series arrangement is increased compared to the electrical voltage of a single energy storage device. This preferred development can in particular offer the advantage that the electrical voltage of the series arrangement can be increased by adding more of these energy storage devices with little effort. This preferred development can in particular offer the advantage that it is possible to dispense with a separate electrical interconnection device for interconnecting the energy storage devices.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist eine Batterie wenigstens zwei oder mehrere dieser Parallelanordnungen gemäß dem zweiten Aspekt auf, wobei die wenigstens zwei Parallelanordnungen miteinander in Reihe geschaltet sind. Wenigstens eine oder mehrere dieser ersten Kontaktfahnen der ersten Parallelanordnung sind jeweils elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig, mit einer dieser ersten Kontaktfahnen der zweiten Parallelanordnung verbunden. According to a third aspect of the invention, a battery has at least two or more of these parallel arrangements according to the second aspect, wherein the at least two parallel arrangements are connected to each other in series. At least one or more of these first contact lugs of the first parallel arrangement are each electrically, preferably materially, connected to one of these first contact lugs of the second parallel arrangement.
Vorzugsweise berührt eine der ersten Mantelflächen der ersten Parallelanordnung eine der ersten Mantelflächen der zweiten Parallelanordnung.Preferably, one of the first lateral surfaces of the first parallel arrangement touches one of the first lateral surfaces of the second parallel arrangement.
Die Batterie gemäß dem dritten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die elektrische Spannung der Batterie gegenüber der elektrischen Spannung einer einzelnen Energiespeichereinrichtung oder einer einzelnen Parallelanordnung vergrößert ist. Die Batterie gemäß dem dritten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die elektrische Spannung der Batterie durch Hinzufügen weiterer Parallelanordnungen mit wenig Aufwand vergrößert werden kann. Die Batterie gemäß dem dritten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass zur Verschaltung der Parallelanordnungen auf eine separate elektrische Verschaltungseinrichtung verzichtet werden kann. Die Batterie gemäß dem dritten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass Ladekapazität und/oder elektrische Spannung an den Bedarf eines zu versorgenden Verbrauchers, insbesondere an den Bedarf eines Kraftfahrzeugs mit Elektromotor, angepasst werden kann.The battery according to the third aspect may in particular offer the advantage that the electrical voltage of the battery is increased compared to the electrical voltage of a single energy storage device or a single parallel arrangement. The battery according to the third aspect may in particular offer the advantage that the voltage of the battery can be increased by adding further parallel arrangements with little effort. In particular, the battery according to the third aspect can offer the advantage that it is possible to dispense with a separate electrical interconnection device for interconnecting the parallel arrangements. The battery according to the third aspect can in particular offer the advantage that charging capacity and / or electrical voltage can be adapted to the needs of a consumer to be supplied, in particular to the needs of a motor vehicle with an electric motor.
Alternativ weist eine Batterie gemäß dem dritten Aspekt wenigstens zwei oder mehrere dieser Reihenanordnungen auf, wobei die wenigstens zwei Reihenanordnungen miteinander parallel geschaltet sind. Wenigstens eine oder mehrere dieser zweiten Kontaktfahnen der ersten Reihenanordnung sind jeweils elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig, mit einer dieser zweiten Kontaktfahnen der zweiten Reihenanordnung verbunden.Alternatively, a battery according to the third aspect has at least two or more of these series arrangements, wherein the at least two series arrangements are connected in parallel with each other. At least one or more of these second contact lugs of the first series arrangement are each electrically, preferably materially, connected to one of these second contact lugs of the second series arrangement.
Vorzugsweise berührt eine der zweiten Mantelflächen der ersten Reihenanordnung eine der zweiten Mantelflächen der zweiten Reihenanordnung.Preferably, one of the second lateral surfaces of the first series arrangement contacts one of the second lateral surfaces of the second series arrangement.
Die Batterie gemäß dem dritten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die elektrische Spannung der Batterie gegenüber der elektrischen Spannung einer einzelnen Energiespeichereinrichtung oder einer einzelnen Reihenanordnung vergrößert ist. Die Batterie gemäß dem dritten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Ladekapazität der Batterie durch Hinzufügen weiterer Reihenanordnungen mit wenig Aufwand vergrößert werden kann. Die Batterie gemäß dem dritten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass zur Verschaltung der Reihenanordnungen auf eine separate elektrische Verschaltungseinrichtung verzichtet werden kann. Die Batterie gemäß dem dritten Aspekt kann insbesondere den Vorteil bieten, dass Ladekapazität und/oder elektrische Spannung an den Bedarf eines zu versorgenden Verbrauchers, insbesondere an den Bedarf eines Kraftfahrzeugs mit Elektromotor, angepasst werden kann.The battery according to the third aspect may in particular offer the advantage that the electrical voltage of the battery is increased compared to the electrical voltage of a single energy storage device or a single series arrangement. The battery according to the third aspect can in particular offer the advantage that the charging capacity of the battery can be increased by adding further series arrangements with little effort. In particular, the battery according to the third aspect can offer the advantage that it is possible to dispense with a separate electrical interconnection device for interconnecting the row arrangements. The battery according to the third aspect can in particular offer the advantage that charging capacity and / or electrical voltage can be adapted to the needs of a consumer to be supplied, in particular to the needs of a motor vehicle with an electric motor.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des dritten Aspekts weist die Batterie eine Steuereinrichtung auf, welche zur Überwachung der jeweiligen elektrischen Spannung der Parallelanordnung ausgestaltet ist, welche elektrisch mit zwei Stromableitern unterschiedlicher Polarität derselben Energiespeichereinrichtung der ersten Parallelanordnung und mit zwei Stromableitern unterschiedlicher Polarität derselben Energiespeichereinrichtung der zweiten Parallelanordnung verbunden ist. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung zum Ausgleich verschiedener Ladezustände und/oder elektrischer Spannungen der verschiedenen Parallelanordnungen ausgestaltet. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung mit einem Mikroprozessor oder einem integrierten Schaltkreis ausgebildet. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung zur Abfrage von Messfühlern ausgebildet. Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung einen Datenspeicher auf. Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung ein drahtloses Kommunikationselement auf.According to a preferred development of the third aspect, the battery has a control device which is designed to monitor the respective electrical voltage of the parallel arrangement which is electrically connected to two current conductors of different polarity of the same energy storage device of the first parallel arrangement and two current conductors of different polarity of the same energy storage device of the second parallel arrangement is. Preferably, the control device is designed to compensate for different states of charge and / or electrical voltages of the various parallel arrangements. Preferably, the control device is formed with a microprocessor or an integrated circuit. Preferably, the control device is designed to query sensors. The control device preferably has a data memory. The control device preferably has a wireless communication element.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der Aufwand zur elektrischen Verbindung der Steuereinrichtung mit den Energiespeichereinrichtungen der Batterie verringert ist, indem zum Ausgleich verschiedener Ladezustände und/oder elektrischer Spannungen der verschiedenen Parallelanordnungen die elektrische Verbindung der Steuereinrichtung mit jeweils lediglich einer der Energiespeichereinrichtungen der verschiedenen Parallelanordnungen ausreicht. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der Aufwand zur elektrischen Verbindung der Steuereinrichtung mit den Energiespeichereinrichtungen der Batterie verringert ist, indem zur Erfassung der elektrischen Spannung einer dieser Parallelanordnungen die elektrische Verbindung der Steuereinrichtung mit jeweils lediglich einer der Energiespeichereinrichtungen der verschiedenen Parallelanordnungen ausreicht.This preferred development can in particular offer the advantage that the effort for the electrical connection of the control device to the energy storage devices of the battery is reduced by the electrical connection of the control device to each of only one of the energy storage devices to compensate for different states of charge and / or electrical voltages of the various parallel arrangements sufficient parallel arrangements. This preferred development can in particular offer the advantage that the expense for the electrical connection of the control device to the energy storage devices of the battery is reduced by the electrical connection of the control device with only one of the energy storage devices of the various parallel arrangements is sufficient to detect the electrical voltage of one of these parallel arrangements.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der bevorzugten Weiterbildungen die folgenden Schritte auf:
S1 Bereitstellen eines Metallblechs für einen dieser Stromableiter,
S2 Erzeugen eines Stromableiters mit wenigstens einer ersten Kontaktfahne und wenigstens einer zweiten Kontaktfahne, vorzugsweise mit einem Trennverfahren und/oder mit einem Umformverfahren, besonders bevorzugt mit Zerteilen, Spanen und/oder Biegeumformen, worauf der erste Normalvektor senkrecht zu einer der ersten Kontaktflächen und ein zweiter Normalvektor senkrecht zu einer der zweiten Kontaktflächen ausgerichtet ist, und der erste Normalvektor im Wesentlichen senkrecht zur dem zweiten Normalvektor angeordnet ist, worauf der Stromableiter vorliegt, vorzugsweise nach Schritt S1,
S3 elektrisches, vorzugsweise stoffschlüssiges, Verbinden des Stromableiters mit, vorzugsweise einer der Elektroden, der Elektrodenbaugruppe, vorzugsweise nach Schritt S2,
S4 Einsetzen der Elektrodenbaugruppe in die Umhüllung, vorzugsweise nach Schritt S3,
S5 Verschließen der Umhüllung, sodass der Stromableiter sich wenigstens abschnittsweise aus der Umhüllung erstreckt, vorzugsweise nach Schritt S4.According to a preferred embodiment, which can advantageously be combined with one of the aforementioned refinements, a method for producing an energy storage device according to the first aspect or according to one of the preferred developments has the following steps:
S1 providing a metal sheet for one of these current conductors,
S2 generating a Stromableiters with at least a first contact lug and at least one second contact lug, preferably with a separation process and / or with a forming process, more preferably with dicing, cutting and / or bending forming, whereupon the first normal vector perpendicular to one of the first contact surfaces and a second Normal vector is aligned perpendicular to one of the second contact surfaces, and the first normal vector is arranged substantially perpendicular to the second normal vector, whereupon the current conductor is present, preferably after step S1,
S3 electrical, preferably cohesive, connecting the Stromableiters with, preferably one of the electrodes, the electrode assembly, preferably after step S2,
S4 insertion of the electrode assembly in the enclosure, preferably after step S3,
S5 closing the envelope so that the current collector extends at least partially from the enclosure, preferably after step S4.
Im Anschluss an den Schritt S2 sind die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche zueinander im Wesentlichen senkrecht angeordnet.Subsequent to step S2, the first contact surface and the second contact surface are arranged substantially perpendicular to one another.
Vorzugsweise wird das Metallblech während Schritt S2 zunächst zugeschnitten, besonders bevorzugt gestanzt. Vorzugsweise wird das zugeschnittene Metallblech während Schritt S2 abgewinkelt zur Erzeugung des Ableiterschenkels. Vorzugsweise werden die wenigstens zwei Kontaktfahnen während Schritt S2 umgebogen bzw. hochgestellt, besonders bevorzugt aus dem Ableiterschenkel.Preferably, the metal sheet is first cut, preferably punched, during step S2. Preferably, the cut metal sheet is angled during step S2 to produce the arrester leg. Preferably, the at least two contact lugs are bent or raised during step S2, particularly preferably from the conductor leg.
Vorzugsweise erfolgt das stoffschlüssige Verbinden während Schritt S3 mit einem Reibschweißverfahren oder mit einem Ultraschallschweißverfahren.The cohesive bonding preferably takes place during a step S3 with a friction welding method or with an ultrasonic welding method.
Vorzugsweise erfolgt das Verschließen der Umhüllung während Schritt S5 mit einem thermischen Fügeverfahren oder mit einem Punktschweißverfahren oder mit einem Buckelschweißverfahren oder mit einem Reibschweißverfahren oder mit einem Ultraschallschweißverfahren oder mit einem Laserschweißverfahren. Vorzugsweise ist die Umhüllung im Anschluss an den Schritt S5 stoffschlüssig mit dem Stromableiter verbunden. Alternativ sind im Anschluss an den Schritt S5 zwei dieser Umhüllungformteile miteinander verbunden, welche vorzugsweise die Elektrodenbaugruppe umgeben.Preferably, the closure of the enclosure during step S5 is carried out by a thermal joining method or by a spot welding method or by a projection welding method or by a friction welding method or by an ultrasonic welding method or by a laser welding method. Preferably, following the step S5, the envelope is materially connected to the current conductor. Alternatively, following the step S5, two of these cladding moldings are connected to each other, which preferably surround the electrode assembly.
Vorzugsweise werden die Schritte S1 und S2 jeweils zweimal durchgeführt, worauf zwei dieser Stromableiter mit jeweils wenigstens einer ersten Kontaktfahne und wenigstens einer zweiten Kontaktfahnen erzeugt sind. Vorzugsweise wird Schritt S3 zweimal durchgeführt zur elektrischen Verbindung eines dieser Stromableiter mit wenigstens einer Elektrode erster Polarität der Elektrodenbaugruppe und zur elektrischen Verbindung eines weiteren dieser Stromableiter mit wenigstens einer Elektrode zweiter Polarität derselben Elektrodenbaugruppe.Preferably, the steps S1 and S2 are each performed twice, whereupon two of these current conductors are respectively generated with at least one first contact lug and at least one second contact lugs. Preferably, step S3 is performed twice to electrically connect one of these current conductors to at least one first polarity electrode of the electrode assembly and to electrically connect another of these current conductors to at least one second polarity electrode of the same electrode assembly.
Indem die Energiespeichereinrichtung bzw. wenigstens einer der Stromableiter zwei Kontaktfahnen aufweist, welche zur elektrischen Verbindung mit benachbarten Energiespeichereinrichtungen derselben Batterie ausgestaltet sind, welche zur Berührung benachbarter Energiespeichereinrichtungen bzw. zur Berührung von Kontaktfahnen benachbarter Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet sind, kann auf Stromschienen, Leiterplatten oder andere elektrische Verschaltungseinrichtungen zur Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen verzichtet werden. Mit dem Verzicht auf derartige elektrische Verschaltungseinrichtungen kann der Aufwand zur Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen verringert und die zu Grunde liegende Aufgabe gelöst werden.By the energy storage device or at least one of the current conductors having two contact lugs, which are designed for electrical connection to adjacent energy storage devices of the same battery, which are designed to contact adjacent energy storage devices or for contacting contact lugs of adjacent energy storage devices can on busbars, circuit boards or other electrical interconnection devices to dispense with the interconnection of the energy storage devices. With the omission of such electrical interconnection devices, the cost of interconnecting the energy storage devices can be reduced and the underlying problem can be solved.
Indem die beiden Kontaktflächen senkrecht zueinander angeordnet sind, kann die Energiespeichereinrichtung mit weiteren baugleichen Energiespeichereinrichtungen zu einer im Wesentlichen quaderförmigen Batterie gruppiert werden. Dabei können die Energiespeichereinrichtungen ohne weitere elektrische Verschaltungseinrichtungen miteinander verschaltet werden.By the two contact surfaces are arranged perpendicular to each other, the energy storage device can be grouped with other identical energy storage devices to a substantially cuboidal battery. In this case, the energy storage devices can be interconnected without further electrical interconnection devices.
Die Energiespeichereinrichtung, hergestellt mit diesem Verfahren, kann insbesondere den Vorteil eines verringerten Aufwands bei der Fertigung der Batterie ermöglichen, indem auf die Vorbereitung elektrische Verschaltungseinrichtungen verzichtet werden kann.The energy storage device produced by this method can, in particular, allow the advantage of a reduced expense in the manufacture of the battery by eliminating the need for electrical interconnect devices.
Die Energiespeichereinrichtung, hergestellt mit diesem Verfahren, kann insbesondere den Vorteil bieten, dass sie zeitgleich mit wenigstens zwei weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen elektrisch verbunden bzw. verschaltet sein kann.The energy storage device produced by this method can in particular offer the advantage that it can be electrically connected or interconnected at the same time with at least two other of these energy storage devices.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie die Schritte auf
S11 Anordnen von wenigstens zwei oder mehreren dieser Energiespeichereinrichtungen benachbart zueinander derart, dass deren erste Mantelflächen im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind, dass eine dieser zweiten Kontaktfahnen der ersten Energiespeichereinrichtung eine dieser zweiten Kontaktfahnen der zweiten Energiespeichereinrichtung berührt,
S12 elektrisches, vorzugsweise stoffschlüssiges, Verbinden der zweiten Kontaktfahne der ersten Energiespeichereinrichtung mit der zweiten Kontaktfahne der zweiten Energiespeichereinrichtung, worauf eine dieser Parallelanordnungen gebildet ist, nach Schritt S11,
S13 Anordnen von zwei dieser Parallelanordnungen benachbart zueinander derart, dass eine erste Mantelfläche der ersten Parallelanordnung eine erste Mantelfläche der zweiten Parallelanordnung berührt, dass eine erste Kontaktfahne der ersten Parallelanordnung eine erste Kontaktfahne der zweiten Parallelanordnung berührt, nach Schritt S12,
S14 elektrisches, vorzugsweise stoffschlüssiges, Verbinden einer der ersten Kontaktfahnen der ersten Parallelanordnung mit einer der ersten Kontaktfahnen der zweiten Parallelanordnung, nach Schritt S13.According to a preferred development, which can be advantageously combined with one of the aforementioned refinements, a method for producing a battery comprises the steps
S11 arranging at least two or more of these energy storage devices adjacent to each other such that their first lateral surfaces are arranged substantially in the same plane, that one of these second contact lugs of the first energy storage device touches one of these second contact lugs of the second energy storage device,
S12 electrical, preferably cohesive, connecting the second contact lug of the first energy storage device with the second contact lug of the second energy storage device, whereupon a this parallel arrangements is formed, after step S11,
S13 arranging two of these parallel arrangements adjacent to each other such that a first lateral surface of the first parallel arrangement contacts a first lateral surface of the second parallel arrangement such that a first contact lug of the first parallel arrangement contacts a first contact lug of the second parallel arrangement, after step S12,
S14 electrical, preferably cohesive, connecting one of the first contact lugs of the first parallel arrangement with one of the first contact lugs of the second parallel arrangement, after step S13.
Vorzugsweise sind die Energiespeichereinrichtungen, welche für Schritt S11 zu verwenden sind, gemäß dem ersten oder vierten Aspekt der Erfindung oder gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ausgebildet. Vorzugsweise werden die wenigstens zwei Energiespeichereinrichtungen mittels ihrer ersten Mantelflächen bzw. mittels ihrer zweiten Kontaktfahnen benachbart zueinander angeordnet, besonders bevorzugt mittels einer Anschlagfläche, an welcher die ersten Mantelflächen angelegt werden. Im Anschluss an den Schritt S11 berühren eine zweite Kontaktfläche einer ersten dieser Energiespeichereinrichtungen und eine zweite Kontaktfläche einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen einander. Vorzugsweise wird Schritt S11 mehrfach ausgeführt, wenn die Parallelanordnung mehr als zwei Energiespeichereinrichtungen aufweisen soll.Preferably, the energy storage devices to be used for step S11 are formed according to the first or fourth aspect of the invention or according to a preferred embodiment. Preferably, the at least two energy storage devices are arranged adjacent to one another by means of their first lateral surfaces or by means of their second contact lugs, more preferably by means of a stop surface on which the first lateral surfaces are applied. Subsequent to step S11, a second contact surface of a first of these energy storage devices and a second contact surface of a further one of these energy storage devices contact one another. Preferably, step S11 is performed multiple times if the parallel arrangement is to have more than two energy storage devices.
Vorzugsweise erfolgt das stoffschlüssige Verbinden während Schritt S12 mit einem thermischen Fügeverfahren oder mit einem Punktschweißverfahren oder mit einem Buckelschweißverfahren oder mit einem Reibschweißverfahren oder mit einem Ultraschallschweißverfahren oder mit einem Laserschweißverfahren. Vorzugsweise werden während Schritt S12 sowohl die Stromableiter erster Polarität der mit Schritt S11 angeordneten Energiespeichereinrichtungen als auch deren Stromableiter zweiter Polarität elektrisch und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Vorzugsweise wird Schritt S12 mehrfach ausgeführt, wenn die Parallelanordnung mehr als zwei Energiespeichereinrichtungen aufweisen soll.Preferably, the material-locking connection takes place during step S12 with a thermal joining method or with a spot welding method or with a projection welding method or with a friction welding method or with an ultrasonic welding method or with a laser welding method. Preferably, during step S12, both the first polarity current collectors of the energy storage devices arranged with step S11 and their current conductors of the second polarity are electrically and / or materially connected to one another. Preferably, step S12 is performed multiple times if the parallel arrangement is to have more than two energy storage devices.
Vorzugsweise werden während Schritt S13 mehrere dieser Parallelanordnungen zu einem Quader zusammengestellt, wobei besonders bevorzugt deren Stromableiter bzw. Kontaktfahnen sich aus einer ersten Mantelfläche und aus einer gegenüberliegenden zweiten Mantelfläche des Quaders erstrecken. Vorzugsweise werden während Schritt S13 mehrere dieser Parallelanordnungen derart zusammengestellt, dass eine dieser zweiten Mantelflächen einer ersten dieser Parallelanordnungen und eine dieser zweiten Mantelflächen einer zweiten dieser Parallelanordnungen im Wesentlichen in derselben Ebene liegen. Vorzugsweise wird Schritt S13 mehrfach ausgeführt, wenn die Batterie mehr als zwei Parallelanordnungen aufweisen soll.Preferably, several of these parallel arrangements are combined to form a cuboid during step S13, with their current conductors or contact lugs particularly preferably extending from a first lateral surface and from an opposing second lateral surface of the cuboid. Preferably, during step S13, several of these parallel arrangements are assembled such that one of these second lateral surfaces of a first of these parallel arrangements and one of these second lateral surfaces of a second of these parallel arrangements lie substantially in the same plane. Preferably, step S13 is performed several times if the battery is to have more than two parallel arrangements.
Vorzugsweise erfolgt das stoffschlüssige Verbinden während Schritt S14 mit einem thermischen Fügeverfahren oder mit einem Punktschweißverfahren oder mit einem Buckelschweißverfahren oder mit einem Reibschweißverfahren oder mit einem Ultraschallschweißverfahren oder mit einem Laserschweißverfahren. Vorzugsweise werden während Schritt S14 sowohl die Stromableiter erster Polarität der mit Schritt S13 angeordneten Parallelanordnungen als auch deren Stromableiter zweiter Polarität elektrisch und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Vorzugsweise wird Schritt S14 mehrfach ausgeführt, wenn die Batterie mehr als zwei Parallelanordnungen aufweisen soll.The cohesive bonding preferably takes place during step S14 with a thermal joining method or with a spot welding method or with a projection welding method or with a friction welding method or with an ultrasonic welding method or with a laser welding method. Preferably, during step S14, both the current conductors of the first polarity of the parallel arrangements arranged with step S13 and their current conductors of the second polarity are electrically and / or materially connected to one another. Preferably, step S14 is performed multiple times when the battery is to have more than two parallel arrangements.
Die Batterie, hergestellt nach diesem Verfahren, kann insbesondere den Vorteil bieten, dass auf elektrische Verschaltungseinrichtungen zur Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen verzichtet werden kann. Die Batterie, hergestellt nach diesem Verfahren, kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die mechanische und/oder elektrische Verbindung der Energiespeichereinrichtungen untereinander verbessert und/oder dauerhafter ist.The battery produced by this method can in particular offer the advantage that it is possible to dispense with electrical interconnection devices for interconnecting the energy storage devices. The battery manufactured according to this method can in particular offer the advantage that the mechanical and / or electrical connection of the energy storage devices with each other is improved and / or more durable.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie, die Schritte auf
S21 Anordnen von zwei dieser Energiespeichereinrichtungen benachbart zueinander derart, dass eine dieser ersten Mantelflächen der ersten Energiespeichereinrichtung einer dieser ersten Mantelflächen der zweiten Energiespeichereinrichtung gegenüberliegt, dass eine erste Kontaktfahne der ersten Energiespeichereinrichtung eine erste Kontaktfahne der zweiten Energiespeichereinrichtung berührt,
S22 elektrisches, vorzugsweise stoffschlüssiges, Verbinden der ersten Kontaktfahne der ersten Energiespeichereinrichtung mit der ersten Kontaktfahne der zweiten Energiespeichereinrichtung, worauf die Energiespeichereinrichtungen in Reihe geschaltet sind, worauf eine Reihenanordnung gebildet ist, nach Schritt S21,
S23 Anordnen von zwei dieser Reihenanordnungen benachbart zueinander derart, dass wenigstens eine der ersten Mantelflächen der ersten Reihenanordnung im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind wie eine der ersten Mantelflächen der zweiten, Reihenanordnung, dass wenigstens eine der zweiten Kontaktfahnen der ersten Reihenanordnung eine zweiten Kontaktfahnen der zweiten Reihenanordnung berührt, nach Schritt S22,
S24 elektrisches, vorzugsweise stoffschlüssiges, Verbinden wenigstens einer der zweiten Kontaktfahnen der ersten Reihenanordnung mit einer der zweiten Kontaktfahnen der zweiten Reihenanordnung, nach Schritt S23.According to a preferred development, which can advantageously be combined with one of the aforementioned refinements, a method for producing a battery comprises the steps
S21 arranging two of these energy storage devices adjacent to one another such that one of these first lateral surfaces of the first energy storage device opposes one of these first lateral surfaces of the second energy storage device such that a first contact lug of the first energy storage device contacts a first contact lug of the second energy storage device,
S22 electrical, preferably cohesive, connecting the first contact lug of the first energy storage device with the first contact lug of the second energy storage device, to which the energy storage devices are connected in series, whereon a series arrangement is formed, after step S21,
S23 arranging two of these series arrangements adjacent to one another such that at least one of the first lateral surfaces of the first series arrangement are arranged substantially in the same plane as one of the first lateral surfaces of the second, series arrangement, that at least one of the second contact lugs of the first series arrangement comprises a second contact lugs of the second Row arrangement touches, after step S22,
S24 electrical, preferably cohesive, connecting at least one of the second contact lugs of the first series arrangement with one of second contact lugs of the second series arrangement, after step S23.
Vorzugsweise sind die Energiespeichereinrichtungen, welche für Schritt S21 zu verwenden sind, gemäß dem ersten oder vierten Aspekt der Erfindung oder gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ausgebildet. Vorzugsweise werden die wenigstens zwei Energiespeichereinrichtungen mittels ihrer zweiten Mantelflächen bzw. mittels ihrer ersten Kontaktfahnen benachbart zueinander angeordnet, besonders bevorzugt mittels einer Anschlagfläche, an welcher die zweiten Mantelflächen angelegt werden. Im Anschluss an den Schritt S21 berühren eine erste Kontaktfläche einer ersten dieser Energiespeichereinrichtungen und eine erste Kontaktfläche einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen einander. Vorzugsweise wird Schritt S21 mehrfach ausgeführt, wenn die Reihenanordnung mehr als zwei Energiespeichereinrichtungen aufweisen soll.Preferably, the energy storage devices to be used for step S21 are formed according to the first or fourth aspect of the invention or according to a preferred embodiment. Preferably, the at least two energy storage devices are arranged adjacent to one another by means of their second lateral surfaces or by means of their first contact lugs, more preferably by means of a stop surface on which the second lateral surfaces are applied. Subsequent to step S21, a first contact surface of a first one of these energy storage devices and a first contact surface of a further one of these energy storage devices contact one another. Preferably, step S21 is performed multiple times if the series arrangement is to have more than two energy storage devices.
Vorzugsweise erfolgt das stoffschlüssige Verbinden während Schritt S22 mit einem thermischen Fügeverfahren oder mit einem Punktschweißverfahren oder mit einem Buckelschweißverfahren oder mit einem Reibschweißverfahren oder mit einem Ultraschallschweißverfahren oder mit einem Laserschweißverfahren. Vorzugsweise werden während Schritt S22 sowohl die Stromableiter erster Polarität der mit Schritt S21 angeordneten Energiespeichereinrichtungen als auch deren Stromableiter zweiter Polarität elektrisch und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Vorzugsweise wird Schritt S22 mehrfach ausgeführt, wenn die Reihenanordnung mehr als zwei Energiespeichereinrichtungen aufweisen soll.Preferably, the material-locking connection during step S22 takes place with a thermal joining method or with a spot welding method or with a projection welding method or with a friction welding method or with an ultrasonic welding method or with a laser welding method. Preferably, during step S22, both the first-polarity current conductors of the energy storage devices arranged at step S21 and their second polarity current collectors are electrically and / or materially connected to one another. Preferably, step S22 is performed multiple times if the series arrangement is to have more than two energy storage devices.
Vorzugsweise werden während Schritt S23 mehrere dieser Reihenanordnungen zu einem Quader zusammengestellt, wobei besonders bevorzugt deren Stromableiter bzw. Kontaktfahnen sich aus einer ersten Mantelfläche und aus einer gegenüberliegenden zweiten Mantelfläche des Quaders erstrecken. Vorzugsweise werden während Schritt S23 mehrere dieser Reihenanordnungen derart zusammengestellt, dass eine dieser zweiten Mantelflächen einer ersten dieser Reihenanordnungen und eine dieser zweiten Mantelflächen einer zweiten dieser Reihenanordnungen im Wesentlichen in derselben Ebene liegen. Vorzugsweise wird Schritt S23 mehrfach ausgeführt, wenn die Batterie mehr als zwei Reihenanordnungen aufweisen soll.Preferably, during step S23, several of these series arrangements are combined to form a cuboid, with their current conductors or contact lugs particularly preferably extending from a first lateral surface and from an opposing second lateral surface of the cuboid. Preferably, during step S23, a plurality of these series arrangements are assembled such that one of these second lateral surfaces of a first of these series arrangements and one of these second lateral surfaces of a second of these series arrangements lie substantially in the same plane. Preferably, step S23 is performed multiple times if the battery is to have more than two rows.
Vorzugsweise erfolgt das stoffschlüssige Verbinden während Schritt S24 mit einem thermischen Fügeverfahren oder mit einem Punktschweißverfahren oder mit einem Buckelschweißverfahren oder mit einem Reibschweißverfahren oder mit einem Ultraschallschweißverfahren oder mit einem Laserschweißverfahren. Vorzugsweise werden während Schritt S24 sowohl die Stromableiter erster Polarität der mit Schritt S23 angeordneten Reihenanordnungen als auch deren Stromableiter zweiter Polarität elektrisch und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Vorzugsweise wird Schritt S24 mehrfach ausgeführt, wenn die Batterie mehr als zwei Reihenanordnungen aufweisen soll.Preferably, the material-locking connection takes place during step S24 with a thermal joining method or with a spot welding method or with a projection welding method or with a friction welding method or with an ultrasonic welding method or with a laser welding method. Preferably, during step S24, both the first polarity current collectors of the series arrangements arranged in step S23 and their current conductors of the second polarity are electrically and / or materially connected to one another. Preferably, step S24 is performed multiple times if the battery is to have more than two rows.
Die Batterie, hergestellt nach diesem Verfahren, kann insbesondere den Vorteil bieten, dass auf elektrische Verschaltungseinrichtungen zur Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen Verzichtet werden kann. Die Batterie, hergestellt nach diesem Verfahren, kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die mechanische und/oder elektrische Verbindung der Energiespeichereinrichtungen untereinander verbessert und/oder dauerhafter ist.The battery produced by this method can in particular offer the advantage that it is possible to dispense with electrical interconnection devices for interconnecting the energy storage devices. The battery manufactured according to this method can in particular offer the advantage that the mechanical and / or electrical connection of the energy storage devices with each other is improved and / or more durable.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the figures. It shows:
Der Stromableiter 
Der zweite Normalvektor 
Der Stromableiter
Die
Die Stromableiter
Die Umhüllung
Der Stromableiter
Der Stromableiter
In jeder der beiden Reihenanordnungen
Die beiden Reihenanordnungen
Die Energiespeichereinrichtungen
Die beiden Reihenanordnungen
Dargestellt ist eine unabhängige Fügeeinrichtung
Bei der dargestellten Batterie
Bezugszeichenreference numeral
-
1 ,1a Energiespeichereinrichtung1 .1a Energy storage device -
2 elektrochemische Elektrodenbaugruppe2 electrochemical electrode assembly -
3 ,3a Umhüllung3 .3a wrapping -
4 ,4a Stromableiter4 .4a Current conductor -
5 ,5a Kontaktfahne eines dieser Stromableiter5 .5a Contact lug of one of these current conductors -
6 ,6a Kontaktfläche einer dieser Kontaktfahnen6 .6a Contact surface of one of these contact flags -
7 ,7a erste Mantelfläche der Umhüllung7 .7a first lateral surface of the enclosure -
8 Verbindungsabschnitt8th connecting portion -
10 Ableiterschenkel des Stromableiters10 Ableitschenkel of the current conductor -
11 ,11a dritte Mantelfläche der Umhüllung11 .11a third lateral surface of the enclosure -
12 ,12a zweite Mantelfläche der Umhüllung12 .12a second lateral surface of the enclosure -
20 ,20a Parallelanordnung mit wenigstens zwei dieser Energiespeichereinrichtungen20 .20a Parallel arrangement with at least two of these energy storage devices -
21 ,21a Reihenanordnung mit wenigstens zwei dieser Energiespeichereinrichtungen21 .21a Series arrangement with at least two of these energy storage devices -
30 Batterie mit wenigstens vier dieser Energiespeichereinrichtungen30 Battery with at least four of these energy storage devices -
31 Steuereinrichtung der Batterie31 Control device of the battery -
41 Fügeeinrichtung41 joining device -
erster Normalvektor zu der ersten Kontaktfläche
first normal vector to the first contact surface -
zweiter Normalvektor zu der zweiten Kontaktfläche
second normal vector to the second contact surface
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2011/020545 [0018] WO 2011/020545 [0018]
Claims (13)
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2014
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