DE102013016790A1 - Prismatic-shaped traction battery single cell used in partial electrical propelled vehicle, has two electrodes in which one electrode is contacted with current conductors planar portions vertical to stacking direction - Google Patents

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Abstract

The battery single cell (1) has electrodes (3,4) and separators (5) which are stacked together to form an electrode stack. The current conductors (6,7) are connected with the respective electrodes in electrical conductive connection. A housing (2) from which the current conductors are led out. The current conductors are respectively provided with the planar portions (6.1,7.1). One of the electrodes is contacted with the planar portions vertical to the stacking direction approaching the entire area. The planar portions are formed like the base surface of the electrode stack.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieeinzelzelle in prismatischer Form. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Batterieeinzelzelle.The invention relates to a battery single cell in prismatic form. Moreover, the invention relates to the use of such a battery single cell.

Derartige Batterieeinzelzellen in einer im Wesentlichen prismatischen Form sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie werden typischerweise durch einen Elektrodenstapel von abwechselnd Kathoden und Anoden sowie dazwischen angeordneten Separatoren aufgestapelt. Dieser Stapel wird dann mit Stromableitern versehen, welche mit den jeweiligen Elektroden in elektrisch leitender Verbindung stehen. Dieser Elektrodenstapel wird dann typischerweise in ein Gehäuse eingebracht, aus welchem lediglich die Stromableiter herausgeführt sind. Bei den Gehäusen gibt es verschiedene Bauformen. So sind beispielsweise rahmenförmige Gehäuse bekannt, welche seitlich über flächige Elemente verschlossen werden. Außerdem sind als Gehäuse Folien bzw. ein Folienbeutel bekannt, zwischen welchen der Aufbau aus den Elektroden und Separatoren eingeschweißt wird. Diese Zellen sind sehr verbreitet und werden im Allgemeinen als Pouch-Zellen oder gelegentlich auch als Coffeebag-Zellen bezeichnet.Such battery cells in a substantially prismatic form are well known in the art. They are typically stacked by an electrode stack of alternating cathodes and anodes and separators disposed therebetween. This stack is then provided with current conductors, which are in electrically conductive connection with the respective electrodes. This electrode stack is then typically placed in a housing from which only the current conductors are led out. The housings have different designs. For example, frame-shaped housing are known, which are laterally closed over flat elements. In addition, films or a film bag are known as housing, between which the structure of the electrodes and separators is welded. These cells are very common and are commonly referred to as pouch cells, or occasionally as coffeebag cells.

Die Batterieeinzelzellen kommen dabei insbesondere in sogenannten Hochleistungs- oder Hochvoltbatterien zum Einsatz. Derartige Batterien, welche beispielsweise in Lithium-Ionen-Technologie ausgeführt sind, bestehen dann aus einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen. Sie werden typischerweise für leistungsstarke und sehr dynamisch betriebene elektrische Systeme eingesetzt, insbesondere für den elektrischen Antrieb von Fahrzeugen, beispielsweise Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen.The battery cells are used in particular in so-called high-performance or high-voltage batteries. Such batteries, which are embodied for example in lithium-ion technology, then consist of a plurality of individual battery cells. They are typically used for high-performance and very dynamically operated electrical systems, in particular for the electric drive of vehicles, for example electric vehicles or hybrid vehicles.

Die Problematik bei Batterieeinzelzellen besteht nun typischerweise darin, dass die Stromableiter vergleichsweise klein gegenüber der Fläche des Elektrodenstapels ausgeführt sind. Sie sind dementsprechend punktuell mit jeweils einer den Elektrodenstapel abschließenden Elektrode für jeden Pol kontaktiert und führen diesen Pol nach außerhalb des Gehäuses. Dieser an sich übliche Aufbau mit vergleichsweise kleinen Stromableitern, welche im Allgemeinen nebeneinander auf einer der Stirnseiten der prismatischen Zelle aus dem Gehäuse herausragen, führt zu einer relativ kleinen Verbindungsfläche, welche mechanisch nur bedingt stabil ist. Bei mechanischen Spannungen, welche sich aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Materialien bei der vergleichsweise starken Abkühlung und Erwärmung, welche eine solche Batterieeinzelzelle, beispielsweise beim Einsatz in einer Traktionsbatterie in einem Fahrzeug, zwischen einem abgestellten Modus bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen und Volllastbetrieb erfährt, kann diese vergleichsweise kleine Fläche der mechanischen Anbindung sehr schnell einreißen, was letztlich zu einem Abreißen des elektrischen Kontakts und damit einer nachhaltigen Beschädigung der Batterieeinzelzelle führt. Eine Beschädigung kann auch beim Transport und der Montage der Batterieeinzelzellen oder durch mechanische Belastungen, beispielsweise durch Stöße, Vibrationen oder dergleichen, auftreten.The problem with individual battery cells is now typically that the current conductors are designed to be relatively small compared to the surface of the electrode stack. Accordingly, they are selectively contacted with a respective electrode stack final electrode for each pole and lead this pole to the outside of the housing. This per se conventional construction with comparatively small current conductors, which generally protrude out of the housing next to one another on one of the end faces of the prismatic cell, leads to a relatively small connection area, which is only partially stable mechanically. In the case of mechanical stresses which, owing to different coefficients of expansion of the materials used in the comparatively strong cooling and heating experienced by such a single battery cell, for example when used in a traction battery in a vehicle, between a parked mode at very low ambient temperatures and full load operation, this comparatively tear small area of the mechanical connection very quickly, which ultimately leads to a tearing of the electrical contact and thus a lasting damage to the single cell battery. Damage can also occur during transport and assembly of the individual battery cells or due to mechanical loads, for example due to impacts, vibrations or the like.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Batterieeinzelzelle anzugeben, welche die genannten Nachteile vermeidet.The object of the present invention is now to provide a single battery cell, which avoids the disadvantages mentioned.

Diese Aufgabe wird durch eine Batterieeinzelzelle mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by a single battery cell with the features in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the battery single cell according to the invention will become apparent from the remaining dependent subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle ist es so, dass jeder der Stromableiter einen flächigen Abschnitt aufweist, welcher jeweils eine der Elektroden zumindest auf ihrer senkrecht zur Stapelrichtung annähernd gesamten Fläche kontaktiert. Eine solche großflächige Kontaktierung der Elektroden mit den Stromableitern sorgt für eine gleichmäßigere Stromdichteverteilung innerhalb der Batterieeinzelzelle. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Temperaturverteilung und einer besseren Ausnutzung des Aktivmaterials durch den verringerten Innenwiderstand der Batterieeinzelzelle aufgrund der großflächigen Anbindung des Stromableiters. Letztendlich führt dies zu einer deutlich besseren und eine höhere Leistungsdichte aufweisenden Batterieeinzelzelle. Durch das großflächige Verbinden des Stromableiters mit den Elektroden wird außerdem eine bessere Ableitung von Wärme aus der Batterieeinzelzelle, welche typischerweise über ihre Stromableiter gekühlt wird, erzielt. Weitere Vorteile sind die geringere spezifische Strombelastung des Stromableiters aufgrund seines größeren Querschnitts sowie eine verringerte Alterung der Batterieeinzelzelle aufgrund der Vergleichmäßigung von Strömen und Temperaturen.In the case of the single battery cell according to the invention, each of the current conductors has a planar section which in each case contacts one of the electrodes at least on its surface which is approximately perpendicular to the stacking direction. Such a large-area contacting of the electrodes with the current conductors ensures a more uniform current density distribution within the battery single cell. This leads to a more uniform temperature distribution and better utilization of the active material due to the reduced internal resistance of the battery cell due to the large-scale connection of the current conductor. Ultimately, this leads to a much better and a higher power density having single battery cell. In addition, the large-area connection of the current conductor to the electrodes achieves a better dissipation of heat from the single cell of the battery, which is typically cooled by means of its current conductors. Further advantages are the lower specific current load of the current conductor due to its larger cross-section and a reduced aging of the battery single cell due to the equalization of currents and temperatures.

Ein weiterer entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle liegt außerdem darin, dass die eingangs genannten Probleme verringert und die mechanische Anbindung zwischen den Stromableitern und den Elektroden entsprechend verbessert wird.Another decisive advantage of the battery single cell according to the invention is also that the problems mentioned above are reduced and the mechanical connection between the current conductors and the electrodes is correspondingly improved.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batterie kann es ferner vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Stromableiter in einem in etwa rechten Winkel zu seinem flächigen Abschnitt einen abgekanteten Abschnitt aufweist, welcher in Stapelrichtung verläuft und mit den jeweiligen Elektroden in Kontakt steht, sodass der Stromableiter im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist. Ein solcher L-förmiger Stromableiter garantiert eine weitere Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen den Elektroden und dem Stromableiter, da er nicht nur die in Stapelrichtung befindliche Endfläche der Elektrode, sondern bei entsprechender Ausgestaltung der Elektroden, auch eine Kontaktierung der Elektrode in einer Richtung quer zur Stapelrichtung ermöglicht. Die oben genannten Vorteile lassen sich so durch den noch größeren mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen Stromableiter und Elektrode weiter verbessern.In an advantageous development of the battery according to the invention, it may further be provided that at least one of the current conductors has a bevelled portion at an approximately right angle to its planar portion, which extends in the stacking direction and with the respective ones Electrodes in contact, so that the current conductor is formed in cross-section L-shaped. Such an L-shaped current conductor guarantees a further increase in the contact area between the electrodes and the current conductor, since it not only allows the end face of the electrode in the stacking direction, but also, with a corresponding configuration of the electrodes, to contact the electrode in a direction transverse to the stacking direction , The above-mentioned advantages can be further improved by the even greater mechanical and electrical contact between current conductor and electrode.

In einer sehr günstigen Weiterbildung dieser Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass die Elektroden, welche mit dem abgekanteten Abschnitt des Stromableiters in Kontakt stehen, in Richtung des abgekanteten Stromableiters über den Separator überstehend ausgebildet sind. Durch einen solchen Überstand der typischerweise in Form von Folien ausgebildeten Elektrode kann das Material der Elektrode selbst für eine gewisse Federwirkung zwischen der Elektrode und dem abgekanteten Teil des Stromableiters sorgen, da das Folienmaterial der Elektrode eine gewisse Flexibilität aufweist. Ist insbesondere die Länge des Materials etwas größer als der Abstand zwischen dem Elektrodenstapel bzw. dem Separator und dem Stromableiter, dann kann ein Ausgleich von gegebenenfalls auftretenden unterschiedlichen Längenausdehnungen in diesem Bereich durch die Elektrodenfolien selbst erfolgen. Hierdurch kommt es zu einem sehr sicheren und zuverlässigen Aufbau, welcher ohne zusätzliche Maßnahmen wie Federelemente oder dergleichen die Problematik einer mechanischen Belastung aufgrund von thermischen Spannungen zwischen den Elektroden und den Stromableitern weitgehend vermeiden kann.In a very favorable development of this idea, it may be provided that the electrodes, which are in contact with the bent section of the current conductor, are designed to protrude over the separator in the direction of the folded current conductor. By means of such a projection of the electrode, which is typically in the form of foils, the material of the electrode itself can provide a certain spring action between the electrode and the bent part of the current conductor, since the foil material of the electrode has a certain flexibility. If, in particular, the length of the material is slightly greater than the distance between the electrode stack or the separator and the current conductor, a compensation of possibly occurring different length expansions in this area can be effected by the electrode films themselves. This leads to a very safe and reliable structure, which can largely avoid the problem of mechanical stress due to thermal stresses between the electrodes and the current conductors without additional measures such as spring elements or the like.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die Stromableiter auf gegenüberliegenden Stirnseiten aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Insbesondere eine solche Herausführung der Stromableiter auf gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses der prismatischen Batterieeinzelzelle stellt einen erheblichen Vorteil bei dem beschriebenen Aufbau dar, da die großflächigen Stromableiter dann auch außerhalb des Gehäuses der Batterieeinzelzelle eine vergleichsweise große Ausdehnung aufweisen können, ohne dass die Gefahr einer eventuellen Berührung der Stromableiter untereinander besteht. Beim Stapeln der Batterieeinzelzellen zu einer Gesamtbatterie kann so außerdem auf der einen Seite die Kontaktierung der einen Pole und auf der anderen Seite die Kontaktierung der anderen Pole vorgenommen werden, sodass je nachdem, ob die Batterieeinzelzellen gleichartig oder jeweils gegeneinander verdreht aufgestapelt werden, eine Parallelschaltung oder Reihenschaltung der Batterieeinzelzellen einfach und effizient erzielt werden kann.In a further very advantageous embodiment of the battery single cell according to the invention, it is also provided that the current conductors are led out on opposite end sides of the housing. In particular, such a lead-out of the current collector on opposite end faces of the housing of the prismatic single battery cell represents a significant advantage in the described structure, since the large-area current conductors then have a relatively large extent outside the housing of the battery single cell without the risk of eventual contact of the Current conductor consists of each other. When stacking the battery cells to a single battery so can also be made on one side contacting one pole and on the other side, the contacting of the other poles, so depending on whether the battery cells are similar or stacked against each other, a parallel circuit or Series connection of the battery cells can be easily and efficiently achieved.

Die erfindungsgemäßen Batterieeinzelzellen können sehr einfach, effizient und mit hoher Leistungsdichte bei optimaler Ausnutzung des Bauvolumens und der Lebensdauer, aufgrund einer gleichmäßigen Strombelastung und einer sehr gleichmäßigen Kühlung, realisiert werden. Sie eignen sich insbesondere, um zu einer Batterie komplettiert zu werden, welche als Traktionsbatterie in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug eingesetzt wird. Insbesondere für solche Fahrzeuganwendungen sind hohe Leistungsdichten einerseits und hohe Lebensdauern, auch bei einer hohen dynamischen Belastung andererseits, von entscheidendem Vorteil. Durch die sehr gleichmäßige Belastung mit Strom und die sehr gute Abfuhr von Wärme aus dem Inneren jeder der Batterieeinzelzellen lässt sich dies mit den erfindungsgemäß aufgebauten Batterieeinzelzellen optimal realisieren, sodass die bevorzugte Anwendung im Bereich einer derartigen Traktionsbatterie für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge liegt.The individual battery cells according to the invention can be realized very simply, efficiently and with high power density with optimum utilization of the construction volume and the service life, due to a uniform current load and a very uniform cooling. They are particularly suitable to be completed to a battery, which is used as a traction battery in an at least partially electrically powered vehicle. Particularly for such vehicle applications, high power densities on the one hand and high service lives, on the other hand, even with high dynamic loads, are of decisive advantage. Due to the very even load with electricity and the very good dissipation of heat from the interior of each of the battery cells, this can be optimally realized with the battery individual cells constructed according to the invention, so that the preferred application is in the field of such a traction battery for electric vehicles or hybrid vehicles.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Advantageous embodiments and further developments of the battery single cell according to the invention will become apparent from the remaining dependent dependent claims and will be apparent from the embodiment, which is described below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine sehr stark schematisierte Schnittdarstellung durch einen möglichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle; 1 a very highly schematic sectional view through a possible construction of a battery single cell according to the invention;

2 verschiedene mögliche Querschnittsformen des Stromableiters; 2 various possible cross-sectional shapes of the current conductor;

3 eine Draufsicht auf eine Batterieeinzelzelle gemäß 1; 3 a plan view of a single battery cell according to 1 ;

4 verschiedene mögliche Anordnungen der Stromableiter an der Batterieeinzelzelle; und 4 various possible arrangements of the current conductors at the battery single cell; and

5 eine mögliche Anordnung von Batterieeinzelzellen zu einer Batterie. 5 a possible arrangement of battery cells to a single battery.

In der Darstellung der 1 ist ein prinzipmäßiger Querschnitt durch eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterieeinzelzelle 1 dargestellt. Die Batterieeinzelzelle 1 weist dabei ein Gehäuse 2 auf, in welchem Kathodenfolien 3 und Anodenfolien 4 als Elektroden dargestellt sind. Diese sind zur Verdeutlichung beabstandet voneinander dargestellt. In einem real existierenden Aufbau würden sie auf einem Separator 5, welcher Z-förmig gefaltet zwischen den Kathodenfolien 3 und Anodenfolien 4 verläuft, aufliegen. Außerdem würde der Stapel der Kathodenfolien 3 und der Anodenfolien 4 den gesamten Raum innerhalb des Gehäuses 2 der Batterieeinzelzelle 1 auffüllen. In dem Gehäuse 2 ist außerdem ein hier nicht angedeuteter Elektrolyt angeordnet.In the presentation of the 1 is a principle cross-section through a possible embodiment of a battery single cell according to the invention 1 shown. The single battery cell 1 has a housing 2 on, in which cathode foils 3 and anode foils 4 are shown as electrodes. These are shown spaced apart for clarity. In a real existing setup they would be on a separator 5 which z-folds between the cathode sheets 3 and anode foils 4 runs, rest. In addition, the stack of cathode foils would 3 and the anode foils 4 the entire space inside the enclosure 2 the battery single cell 1 fill up. In the case 2 In addition, a not indicated here electrolyte is arranged.

Das Gehäuse 2, welches beispielsweise in Form von miteinander verschweißten Folien ausgebildet sein kann, weist lediglich an zwei Stellen jeweils eine „Öffnung” auf, durch welche jeweils ein Stromableiter 6 für die Anode und ein Stromableiter 7 für die Kathode hindurchragen. Idealerweise sind diese direkt zwischen den Folien eingeschweißt. Diese Stromableiter 6, 7 sind typischerweise aus einem metallischen Blech ausgebildet und sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils L-förmig so abgekantet, dass die abgekanteten in Stapelrichtung verlaufenden Teile auf den jeweils gegenüberliegenden Stromableiter hin ausgerichtet sind. Die Stromableiter kontaktieren dabei mit ihrem großen flächigen Abschnitt 6.1 bzw. 7.1 die jeweils letzte Kathodenfolie 3 bzw. Anodenfolie 4 des Stapels, was hier analog zu den oben beschriebenen Ausführungsformen nicht explizit dargestellt ist, und berühren außerdem mit ihrem abgekanteten Abschnitt 6.2 bzw. 7.2 einzelne Kathodenfolien 3 bzw. Anodenfolien 4, welche seitlich in Richtung der abgekanteten Bereiche 6.2 bzw. 7.2 über den Stapel und insbesondere den Separator 5 hinausragen. Wie aus der Darstellung der 1 ersichtlich, ragen die Elektrodenfolien 3, 4 dabei seitlich weiter über den Elektrodenstapel hinaus, als es zur reinen Kontaktierung der abgekanteten Abschnitte 6.2, 7.2 notwendig wäre. Diese zusätzlichen Überstände führen zu einer gewissen Verformung der überstehenden Teile der Elektrodenfolien 3, 4, sodass auch im Falle einer thermisch unterschiedlichen Ausdehnung des Stapels, des Gehäuses 2 und des Stromableiters 6, 7 auch weiterhin eine sichere und zuverlässige elektrische Kontaktierung gewährleistet ist, ohne dass mechanische Spannungen zwischen den Bauteilen auftreten.The housing 2 , which may be formed, for example in the form of welded together foils, has only at two points in each case an "opening" through which in each case a current conductor 6 for the anode and a current conductor 7 protrude for the cathode. Ideally, these are welded directly between the films. These current conductors 6 . 7 are typically formed from a metallic sheet and are in the embodiment shown here each L-shaped bent so that the folded portions extending in the stacking direction are aligned with the respective opposite current conductor. The current conductors contact with their large area section 6.1 respectively. 7.1 the last cathode foil 3 or anode foil 4 the stack, which is not explicitly shown here analogous to the embodiments described above, and also touch with its folded portion 6.2 respectively. 7.2 individual cathode foils 3 or anode foils 4 , which laterally in the direction of the bevelled areas 6.2 respectively. 7.2 over the stack and in particular the separator 5 protrude. As from the representation of 1 Obviously, the electrode films protrude 3 . 4 in this case laterally beyond the electrode stack, as it is for pure contacting of the folded portions 6.2 . 7.2 would be necessary. These additional protrusions lead to a certain deformation of the protruding parts of the electrode films 3 . 4 So that even in the case of a thermally different extent of the stack, the housing 2 and the current conductor 6 . 7 Furthermore, a safe and reliable electrical contact is ensured without mechanical stresses between the components occur.

In der Darstellung der 2 sind drei verschiedene Ausführungsformen der Stromableiter 6, 7 zu erkennen. In 2a) ist dabei ein gerader Stromableiter 6, 7, welcher insbesondere rechteckig ausgebildet ist, im Querschnitt zu erkennen. In der 2b) ist eine L-förmige Ausführungsform mit einem flächigen Abschnitt 6.1, 7.1 und einem abgekanteten Abschnitt 6.2, 7.2 zu erkennen. Dies entspricht der Ausführung gemäß 1.In the presentation of the 2 are three different embodiments of the current collector 6 . 7 to recognize. In 2a) is a straight current conductor 6 . 7 , which is in particular rectangular, can be seen in cross section. In the 2 B) is an L-shaped embodiment with a flat portion 6.1 . 7.1 and a folded section 6.2 . 7.2 to recognize. This corresponds to the embodiment according to 1 ,

Eine weitere alternative Ausführungsform ist in der Darstellung der 2c) zu erkennen. Neben dem flächigen Abschnitt 6.1, 7.1 und dem abgekanteten Abschnitt 6.2, 7.2 weist der Stromableiter 6, 7 im Querschnitt einen weiteren abgekanteten Abschnitt 6.3, 7.3 auf, sodass sich letztlich ein J-förmiger Querschnitt des Stromableiters ergibt. Dieser hat den Vorteil, dass er den Elektrodenstapel quasi auf seiner einen Seite in der Art einer Schiene aufnimmt und diesen so noch besser kontaktiert und mechanisch stabilisiert. Dies ist insbesondere beim Einsatz von Folien für das Gehäuse 2 der Batterieeinzelzelle 1 von besonderem Vorteil.Another alternative embodiment is shown in the illustration of 2c) to recognize. Next to the flat section 6.1 . 7.1 and the folded section 6.2 . 7.2 points the current collector 6 . 7 in cross-section another folded portion 6.3 . 7.3 on, so that ultimately results in a J-shaped cross-section of the current conductor. This has the advantage that it absorbs the electrode stack quasi on its one side in the manner of a rail and so even better contacted and mechanically stabilized. This is especially true when using films for the housing 2 the battery single cell 1 of particular advantage.

Eine Draufsicht auf die Batterieeinzelzelle 1, beispielsweise in der in 1 dargestellten Ausführungsform, ist in 3 zu erkennen. Dabei ist zu erkennen, dass über das Gehäuse 2 auf der einen Seite der Stromableiter 6 der Anode und auf der anderen Seite der Stromableiter 7 der Kathode übersteht und auch außerhalb des Gehäuses 2 der Batterieeinzelzelle 1 eine vergleichsweise große Fläche einnimmt, sodass eine sehr einfache und zuverlässige Kontaktierung zwischen einzelnen Batterieeinzelzellen 1 möglich wird.A top view of the single cell battery 1 , for example in the in 1 illustrated embodiment, is in 3 to recognize. It can be seen that over the housing 2 on one side of the current collector 6 the anode and on the other side of the current collector 7 the cathode survives and also outside the housing 2 the battery single cell 1 occupies a comparatively large area, so that a very simple and reliable contact between individual battery cells 1 becomes possible.

Wie es aus der prinzipmäßigen Seitenansicht in 4 zu erkennen ist, gibt es dabei verschiedene Möglichkeiten, die Stromableiter 6, 7 aus der Batterieeinzelzelle 1 bzw. ihrem Gehäuse 2 herauszuführen. Diese können beispielsweise mittig oder auf einer Seite, oder auch wechselseitig, wie in der Darstellung der 4c) angedeutet, aus der Zelle herausgeführt werden. Sowohl die Stromableiter 6 als auch die Stromableiter 7 sind dabei in dem Bereich außerhalb des Gehäuses 2 der Batterieeinzelzelle nochmals abgekantet, sodass bei einer flächigen Ausführungsform der Stromableiter 6, 7 nun eine Abkantung vorliegt, bei der L-förmigen Ausführungsform zwei Abkantungen und bei der J-förmigen Ausführungsform drei Abkantungen auf den Gesamtquerschnitt des Stromableiters 6, 7 gesehen.As it is from the principle side view in 4 It can be seen, there are different possibilities, the current conductor 6 . 7 from the battery single cell 1 or their housing 2 lead out. These can, for example, in the middle or on one side, or even mutually, as in the representation of 4c) indicated to be led out of the cell. Both the current collector 6 as well as the current conductors 7 are in the area outside the housing 2 the battery single cell folded again, so that in a planar embodiment of the current conductor 6 . 7 now there is a fold, in the L-shaped embodiment, two folds and in the J-shaped embodiment, three folds on the total cross-section of the Stromableiters 6 . 7 seen.

Die Batterieeinzelzellen 1 können nun zu einer Gesamtbatterie verschaltet werden. Eine solche Verschaltung ist im Prinzip sowohl seriell als auch parallel möglich, wobei typischerweise zumindest Gruppen von Batterieeinzelzellen seriell verschaltet werden, um die gewünschte Spannung der Batterie zu ermöglichen.The battery cells 1 can now be connected to a total battery. Such an interconnection is in principle possible both serially and in parallel, wherein typically at least groups of battery individual cells are connected in series in order to enable the desired voltage of the battery.

In der Darstellung der 5 ist eine solche Verschaltung beispielhaft angedeutet, wobei der Aufbau der Batterieeinzelzelle derselbe wie in der Darstellung der 4a) ist. Die Batterieeinzelzellen 1 sind dabei abwechselnd angeordnet, sodass einmal der Stromableiter 6 der Anode oben liegt und einmal der Stromableiter 7 der Kathode. Durch eine Verschaltung, welche beispielsweise durch Verschweißen der Stromableiter untereinander in der in 5 angedeuteten Art und Weise erfolgen kann, entsteht so eine Serienverschaltung der Batterieeinzelzellen 1 untereinander, was hier am Beispiel von vier Batterieeinzelzellen 1 angedeutet ist. Die jeweils freien Stromableiter 6, 7, welche in der Darstellung der 5 beide auf einer Seite, hier der Unterseite, angeordnet sind, können dann aus der Gesamtbatterie herausgeführt und beispielsweise mit entsprechenden Stromschienen der Batterie verbunden werden.In the presentation of the 5 Such an interconnection is indicated by way of example, wherein the structure of the single battery cell the same as in the illustration of 4a) is. The battery cells 1 are arranged alternately, so once the current conductor 6 the anode is on top and once the current conductor 7 the cathode. By an interconnection, which for example by welding the current collector to each other in the in 5 indicated manner can be done so creates a series connection of the battery individual cells 1 with each other, which is illustrated by four single cells 1 is indicated. The respective free current conductors 6 . 7 , which in the representation of the 5 Both on one side, here the bottom, are arranged, can then be led out of the total battery and connected, for example, with corresponding busbars of the battery.

Claims (10)

Batterieeinzelzelle (1) in prismatischer Form, mit Elektroden (3, 4) und Separatoren (5), welche miteinander zu einem Elektrodenstapel aufgestapelt sind, mit Stromableitern (6, 7), welche mit den jeweiligen Elektroden (3, 4) in elektrisch leitender Verbindung stehen, und mit einem Gehäuse (2), aus welchem die Stromableiter (6, 7) herausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Stromableiter (6, 7) einen flächigen Abschnitt (6.1, 7.1) aufweist, welcher jeweils eine der Elektroden (3, 4) zumindest auf ihrer senkrecht zur Stapelrichtung annähernd gesamten Fläche kontaktiert.Single battery cell ( 1 ) in prismatic form, with electrodes ( 3 . 4 ) and separators ( 5 ), which are stacked together to form an electrode stack, with current conductors ( 6 . 7 ), which with the respective electrodes ( 3 . 4 ) are in electrically conductive connection, and with a housing ( 2 ) from which the current conductors ( 6 . 7 ), characterized in that each of the current conductors ( 6 . 7 ) a planar section ( 6.1 . 7.1 ), which in each case one of the electrodes ( 3 . 4 ) is contacted at least on its surface approximately perpendicular to the stacking direction. Batterieeinzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Abschnitt (6.1, 7.1) zumindest so groß ausgebildet ist, wie die Grundfläche des Elektrodenstapels.Single battery cell ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the planar section ( 6.1 . 7.1 ) is formed at least as large as the base of the electrode stack. Batterieeinzelzelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (5) Z-förmig als Endlosmaterial in dem Elektrodenstapel ausgebildet ist.Single battery cell ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the separator ( 5 ) Z-shaped as endless material in the electrode stack is formed. Batterieeinzelzelle (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Stromableiter (6, 7) in einem in etwa rechten Winkel zu seinem flächigen Abschnitt (6.1, 7.1) einen abgekanteten Abschnitt (6.2, 7.2) aufweist, welcher in Stapelrichtung verläuft und mit den jeweiligen Elektroden (3, 4) in Kontakt steht, sodass der Stromableiter (6, 7) im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist.Single battery cell ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at least one of the current conductors ( 6 . 7 ) at an approximately right angle to its planar section ( 6.1 . 7.1 ) a folded section ( 6.2 . 7.2 ), which runs in the stacking direction and with the respective electrodes ( 3 . 4 ), so that the current conductor ( 6 . 7 ) is formed in cross-section L-shaped. Batterieeinzelzelle (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (3, 4), welche mit den abgekanteten Abschnitten (6.2, 7.2) des wenigstens einen Stromableiters (6, 7) in Kontakt stehen, in Richtung des abgekanteten Abschnitts (6.2, 7.2) über den Separator (5) überstehend ausgebildet sind.Single battery cell ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the electrodes ( 3 . 4 ), which with the folded sections ( 6.2 . 7.2 ) of the at least one current conductor ( 6 . 7 ) in the direction of the folded portion ( 6.2 . 7.2 ) over the separator ( 5 ) are formed projecting. Batterieeinzelzelle (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der abgekantete Abschnitt (6.2, 7.2) gegenüber des flächigen Abschnitts (6.1, 7.1) einen weiteren sehr viel kleineren flächigen Abschnitt (6.3, 7.3) aufweist, sodass der Stromableiter (6, 7) im Querschnitt J-förmig ausgebildet ist.Single battery cell ( 1 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the folded portion ( 6.2 . 7.2 ) opposite the two-dimensional section ( 6.1 . 7.1 ) another much smaller area ( 6.3 . 7.3 ), so that the current collector ( 6 . 7 ) is formed in cross-section J-shaped. Batterieeinzelzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableiter (6, 7) auf gegenüberliegenden Stirnseiten aus dem Gehäuse (2) herausgeführt sind.Single battery cell ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the current conductors ( 6 . 7 ) on opposite ends of the housing ( 2 ) are led out. Batterieeinzelzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableiter (6, 7) in unterschiedlichen Ebenen aus dem Gehäuse (2) herausgeführt sind, wobei, sofern vorhanden, die abgekanteten Bereiche (6.2, 7.2) auf unterschiedlichen Stirnseiten liegen und jeweils in Richtung des anderen Stromableiters (6, 7) verlaufen.Single battery cell ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the current conductors ( 6 . 7 ) at different levels from the housing ( 2 ), where, if present, the folded portions ( 6.2 . 7.2 ) lie on different end faces and in each case in the direction of the other current conductor ( 6 . 7 ). Batterieeinzelzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) durch verschweißte Folien oder einen verschweißten Folienbeutel ausgebildet ist.Single battery cell ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing ( 2 ) is formed by welded films or a welded foil bag. Verwendung einer Batterieeinzelzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Ausbildung einer Batterie, welche als Traktionsbatterie in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug eingesetzt wird.Use of a single battery cell ( 1 ) according to one of claims 1 to 9 for forming a battery which is used as a traction battery in an at least partially electrically driven vehicle.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102014014529A1 (en) * 2014-09-30 2016-03-31 Daimler Ag Single cell for an electrochemical energy storage
US11289746B2 (en) 2016-05-03 2022-03-29 Bosch Battery Systems Llc Cooling arrangement for an energy storage device
EP4047717A1 (en) * 2021-02-17 2022-08-24 Volkswagen Ag Battery

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