DE102014014527A1 - Single cell for a battery - Google Patents

Single cell for a battery Download PDF

Info

Publication number
DE102014014527A1
DE102014014527A1 DE102014014527.1A DE102014014527A DE102014014527A1 DE 102014014527 A1 DE102014014527 A1 DE 102014014527A1 DE 102014014527 A DE102014014527 A DE 102014014527A DE 102014014527 A1 DE102014014527 A1 DE 102014014527A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
single cell
electrode foil
electrode
pole contacts
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014014527.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Jochen Bandlow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102014014527.1A priority Critical patent/DE102014014527A1/en
Publication of DE102014014527A1 publication Critical patent/DE102014014527A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einzelzelle (1) für eine Batterie, welche eine in einem Zellgehäuse (5) angeordnete Elektrodenfolienanordnung (2) und zwei durch das Zellgehäuse (5) von der Elektrodenfolienanordnung (2) nach außen geführte elektrische Polkontakte (4) umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Batterie mit einer Anzahl solcher Einzelzellen (1).The invention relates to a single cell (1) for a battery, which comprises an electrode foil arrangement (2) arranged in a cell housing (5) and two electrical pole contacts (4) guided outwardly from the electrode foil arrangement (2) through the cell housing (5). Furthermore, the invention relates to a battery with a number of such single cells (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelzelle für eine Batterie, welche eine in einem Zellgehäuse angeordnete Elektrodenfolienanordnung und zwei durch das Zellgehäuse von der Elektrodenfolienanordnung nach außen geführte elektrische Polkontakte umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Batterie mit einer Anzahl solcher Einzelzellen.The invention relates to a single cell for a battery, which comprises an electrode foil arrangement arranged in a cell housing and two electrical pole contacts guided outward from the electrode foil arrangement by the cell housing. Furthermore, the invention relates to a battery with a number of such single cells.

Aus der DE 29 07 383 C2 ist eine galvanische Zelle mit einem mittels eines Kontaktteiles elektrisch verbundenen Paar Elektroden einer Polarität und einer dazwischen mittels Separatoren beabstandet angeordneten Elektrode entgegengesetzter Polarität bekannt. Weiterhin umfasst die galvanische Zelle eine in den beiden Separatoren und der Elektrode entgegengesetzter Polarität angeordnete Bohrung zur Aufnahme des Kontaktteiles und eine zwischen dem Kontaktteil und der Elektrode entgegengesetzter Polarität angeordnete Isolierhülse. In einer Knopfzelle mit mehr als zwei Elektroden sind die jeweiligen gegenüberliegenden Flächen der Elektroden gleicher Polarität über das Kontaktteil durch eine Pressverbindung miteinander elektrisch verbunden.From the DE 29 07 383 C2 is a galvanic cell with a means of a contact part electrically connected to a pair of electrodes of a polarity and spaced therebetween by means of separators arranged electrode of opposite polarity known. Furthermore, the galvanic cell comprises a arranged in the two separators and the electrode of opposite polarity bore for receiving the contact part and arranged between the contact part and the electrode of opposite polarity insulating sleeve. In a button cell having more than two electrodes, the respective opposite surfaces of the electrodes of the same polarity are electrically connected to each other via the contact part by press-fitting.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Einzelzelle für eine Batterie und eine Batterie anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved single cell for a battery and a battery.

Hinsichtlich der Einzelzelle wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Batterie durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the single cell, the object is achieved by the features specified in claim 1 and in terms of the battery by the features specified in claim 8.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine Einzelzelle für eine Batterie umfasst eine in einem Zellgehäuse angeordnete Elektrodenfolienanordnung und zwei durch das Zellgehäuse von der Elektrodenfolienanordnung nach außen geführte elektrische Polkontakte.A single cell for a battery comprises an electrode foil arrangement arranged in a cell housing and two electrical pole contacts guided outward from the electrode foil arrangement by the cell housing.

Erfindungsgemäß erstrecken sich zwei elektrischen Polkontakte jeweils zumindest über eine gesamte Breite der Elektrodenfolienanordnung, wobei die Polkontakte jeweils mit einer Ableiterfolie der Elektrodenfolienanordnung elektrisch verbunden sind.According to the invention, two electrical pole contacts each extend at least over an entire width of the electrode foil arrangement, wherein the pole contacts are in each case electrically connected to a conductor foil of the electrode foil arrangement.

Mittels der sich über der gesamten Breite der Elektrodenfolienanordnung erstreckenden Polkontakte ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, eine Verdichtung einer inhomogenen Stromdichte und Erwärmung innerhalb der Einzelzelle bei einem Entladen und Laden der Einzelzelle, insbesondere Lithium-Ionen-Zelle, im Wesentlichen zu vermeiden.By means of the over the entire width of the electrode foil assembly extending pole contacts, it is possible in a particularly advantageous manner, a compression of an inhomogeneous current density and heating within the single cell at a discharge and charging the single cell, in particular lithium-ion cell, to avoid substantially.

Durch eine derartige Ausbildung der Polkontakte wird ein Stromfluss beim Entladen und Laden der Einzelzelle weitestgehend gleichmäßig über eine gesamte Fläche eines ersten Polkontaktes eingeführt und weitestgehend gleichmäßig über eine gesamte Fläche der Elektrodenfolienanordnung an einem zweiten Polkontakt abgeführt, so dass eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Stromdichte und Erwärmung innerhalb der Einzelzelle erfolgen kann.Such a design of the pole contacts a current flow during discharge and charging of the single cell is largely uniformly introduced over an entire surface of a first pole contact and largely discharged evenly over an entire surface of the electrode foil assembly to a second pole contact, so that a substantially uniform distribution of the current density and Heating within the single cell can be done.

Vorzugsweise sind die Polkontakte derartig ausgebildet, dass die Strompfade des Stromflusses mit im Wesentlichen gleichmäßigen Geschwindigkeiten über die gesamte Fläche eingeführt und abgeführt werden können, um Zusammenstöße und/oder Reibungen von Ionen und Elektronen, welche beim Entladen und Laden innerhalb der Elektrodenfolienanordnung ausgetauscht werden, zu vermindern. Durch unterschiedliche Geschwindigkeiten werden Zusammenstöße und/oder Reibungen der Ionen und Elektronen verstärkt und können zu erhöhter Freisetzung von Wärmeenergie innerhalb der Einzelzelle führen.Preferably, the pole contacts are configured such that the current flow paths may be introduced and removed at substantially uniform velocities over the entire area to accommodate collisions and / or friction of ions and electrons exchanged during discharging and charging within the electrode film assembly Reduce. By different speeds collisions and / or friction of the ions and electrons are amplified and can lead to increased release of heat energy within the single cell.

Durch die über eine gesamte Breite der Elektrodenfolienanordnung nach außen geführten Polkontakte weisen die Strompfade weitestgehend gleich lange Strecken auf, so dass der Strom die Strecken mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zurück legen kann, um diese verstärkten Zusammenstöße und/oder Reibungen zu vermindern.As a result of the pole contacts led outward over an entire width of the electrode foil arrangement, the current paths are largely of the same length, so that the current can travel the paths at a uniform speed in order to reduce these increased collisions and / or friction.

Durch die vorteilhafte Ausbildung der Einzelzelle können inhomogene Stromdichten und Erwärmungen, welche beispielsweise zu lokalen Tiefentladungen oder Überladungen, lokaler Überhitzung, Kurzschlüssen und/oder Lithium-Plating führen können, weitestgehend vermieden werden.Due to the advantageous design of the single cell can be largely avoided inhomogeneous current densities and warming, which can lead to local deep discharges or overcharges, local overheating, short circuits and / or lithium plating, for example.

Zudem ist mittels der Ausbildung der Polkontakte eine Verbesserung einer Haltbarkeit und/oder Lebensdauer der Einzelzelle möglich, so dass eine erhöhte Anzahl an Entlade- und Ladezyklen sichergestellt werden kann.In addition, an improvement in the durability and / or lifetime of the single cell is possible by means of the formation of the pole contacts, so that an increased number of discharge and charge cycles can be ensured.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine Explosionsansicht einer Elektrodenfolienanordnung einer Einzelzelle nach dem Stand der Technik, 1 1 is a schematic exploded view of an electrode foil arrangement of a single cell according to the prior art;

2 schematisch eine Schnittdarstellung der Elektrodenfolienanordnung einer Einzelzelle nach dem Stand der Technik, 2 FIG. 2 schematically a sectional view of the electrode foil arrangement of a single cell according to the prior art, FIG.

3 schematische eine Vorderansicht einer Einzelzelle nach dem Stand der Technik, 3 schematic front view of a single cell according to the prior art,

4 schematische eine Explosionsansicht einer Elektrodenfolienanordnung in einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einzelzelle und 4 a schematic exploded view of an electrode foil arrangement in a first embodiment of a single cell according to the invention and

5 schematisch eine Explosionsansicht einer Elektrodenfolienanordnung in einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einzelzelle. 5 schematically an exploded view of an electrode foil assembly in a second embodiment of the single cell according to the invention.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Elektrodenfolienanordnung 2 einer in 3 dargestellten Einzelzelle 1 nach dem Stand der Technik, wobei in 1 eine Explosionsansicht, in 2 eine Schnittdarstellung der Elektrodenfolienanordnung 2 und in 3 eine Vorderansicht einer Einzelzelle 1 dargestellt ist.The 1 and 2 each show an electrode foil arrangement 2 one in 3 shown single cell 1 in the prior art, wherein in 1 an exploded view, in 2 a sectional view of the electrode foil assembly 2 and in 3 a front view of a single cell 1 is shown.

Bei der in 3 dargestellten Einzelzelle 1 handelt es sich um eine sogenannte Pouch- oder Coffee-Bag-Zelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Zelle, für eine nicht näher dargestellte Batterie, wobei sich die Pouch- oder Coffee-Bag-Zelle dadurch auszeichnet, dass die Elektrodenfolienanordnung 2 innerhalb eines nicht dargestellten folienartigen Zellgehäuses angeordnet ist.At the in 3 shown single cell 1 it is a so-called pouch or coffee bag cell, in particular a lithium-ion cell, for a battery, not shown, wherein the pouch or coffee bag cell is characterized in that the electrode foil assembly 2 is arranged within a film-like cell housing, not shown.

Zur Bildung der Batterie sind eine Anzahl solcher Einzelzellen 1 elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltet. Eine Verschaltung der Einzelzellen 1 erfolgt über zwei in der Elektrodenfolienanordnung 2 angeordnete Elektrodenfolien 3 mit jeweils einem Polkontakt 4, wobei beide Polkontakte 4 der Elektrodenfolien 3 jeweils an gegenüberliegenden Folienabschnitten F der Elektrodenfolien 3 ausgebildet und zur selben Seite S nach außen geführt sind.To form the battery are a number of such single cells 1 electrically connected in series and / or in parallel with each other. An interconnection of the individual cells 1 via two in the electrode foil arrangement 2 arranged electrode foils 3 each with a pole contact 4 , where both pole contacts 4 the electrode foils 3 in each case on opposite foil sections F of the electrode foils 3 formed and guided to the same side S to the outside.

Insbesondere ist die Batterie eine Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug und/oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug.In particular, the battery is a vehicle battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle, and / or a fuel cell-powered vehicle.

Eine solche Einzelzelle 1 umfasst die in einem in 3 dargestellten Zellgehäuse 5 angeordnete Elektrodenfolienanordnung 2, welche eine Form eines Elektrodenstapels aufweist. Aus der Elektrodenfolienanordnung 2 sind die Polkontakte 4 als elektrische Anschlüsse an derselben Seite S nach außen geführt, wobei die Elektrodenfolienanordnung 2 als ein weitestgehend rechteckförmiger Elektrodenstapel ausgeführt ist.Such a single cell 1 includes those in an in 3 shown cell housing 5 arranged electrode foil assembly 2 which has a shape of an electrode stack. From the electrode foil arrangement 2 are the pole contacts 4 as electrical connections on the same side S led to the outside, wherein the electrode foil assembly 2 is designed as a largely rectangular electrode stack.

Die Elektrodenfolienanordnung 2 umfasst insbesondere aus Kupfer und Aluminium gebildete Elektrodenfolien 3, bei denen es sich um eine erste Ableiterfolie 3.1 und eine zweite Ableiterfolie 3.2 handelt, wobei jeweils ein Aktivmaterial 6 an der ersten Ableiterfolie 3.1 und an der zweiten Ableiterfolie 3.2 angeordnet ist.The electrode foil arrangement 2 in particular comprises electrode foils formed from copper and aluminum 3 , which is a first arrester foil 3.1 and a second drain foil 3.2 each one being an active material 6 on the first arrester foil 3.1 and on the second arrester foil 3.2 is arranged.

Das Aktivmaterial 6 dient zur Einlagerung von Ionen und Elektronen, die bei einem Entladen und Laden der Einzelzelle 1 ausgetauscht werden. Zwischen der ersten Ableiterfolie 3.1 und der zweiten Ableiterfolie 3.2 ist ein Separator 7 und ein nicht weiter dargestellter Elektrolyt angeordnet, wobei die Ableiterfolien 3.1, 3.2 mittels des Separators 7 räumlich voneinander getrennt und elektrisch isoliert und mittels des Elektrolyten ionisch leitend miteinander verbunden sind.The active material 6 is used for the storage of ions and electrons during a discharge and charging of the single cell 1 be replaced. Between the first arrester foil 3.1 and the second drain foil 3.2 is a separator 7 and an electrolyte, not further shown arranged, wherein the Ableiterfolien 3.1 . 3.2 by means of the separator 7 spatially separated from each other and electrically isolated and connected by the electrolyte ionically conductive.

Beim Entladen und Laden der Einzelzelle 1 wandern Ionen und Elektronen von der ersten Ableiterfolie 3.1 und einem ersten Aktivmaterial 6.1 durch den Elektrolyten senkrecht über eine gesamte Fläche A des Separators 7 zu einem zweitem Aktivmaterial 6.2 und einer zweiten Ableiterfolie 3.2. Ein so entstandener Stromfluss wird über den Polkontakt 4 der zweiten Ableiterfolie 3.2 gebündelt aus der Einzelzelle 1 abgeführt, wobei der Stromfluss verschiedene in 2 dargestellte Strompfade 8 durch die Elektrodenfolienanordnung 2 aufweist, die sich durch unterschiedliche Strecken, insbesondere Streckenlängen, innerhalb der Elektrodenfolienanordnung 2 unterscheiden.When unloading and loading the single cell 1 ions and electrons migrate from the first arrester foil 3.1 and a first active material 6.1 through the electrolyte perpendicular over an entire area A of the separator 7 to a second active material 6.2 and a second drain foil 3.2 , A resulting current flow is via the pole contact 4 the second arrester foil 3.2 bundled from the single cell 1 dissipated, the current flow being different in 2 illustrated current paths 8th through the electrode foil assembly 2 having, through different routes, in particular track lengths, within the electrode foil assembly 2 differ.

Aufgrund einer in 1 dargestellten Ausbildung der Polkontakte 4 weist ein erster Strompfad 8.1 eine Strecke über die der Polkontakte 4 herausführenden Folienabschnitte F und ein zweiter Strompfad 8.2 eine Strecke über die gesamte Breite B der Elektrodenfolienanordnung 2 auf. Hierbei legt der Strom die Strecke des ersten Strompfades 8.1 mit einer höheren Geschwindigkeit aufgrund einer kürzeren Streckenlänge zurück.Due to an in 1 illustrated embodiment of the pole contacts 4 has a first rung 8.1 a distance over the pole contacts 4 leading out foil sections F and a second current path 8.2 a distance across the entire width B of the electrode foil assembly 2 on. Here, the current sets the path of the first current path 8.1 at a higher speed due to a shorter route length.

Der erste Strompfad 8.1 des Stromflusses bewirkt durch die höhere Geschwindigkeit beim Zurücklegen der Strecke verstärkte Zusammenstöße und/oder Reibungen der Ionen und Elektronen innerhalb der Elektrodenfolienanordnung 2, wobei die verstärkten Zusammenstöße und/oder Reibungen eine Wärmeenergie freisetzen und somit die Erwärmungen innerhalb der Einzelzelle 1 bewirken.The first rung 8.1 the flow of current causes increased collisions and / or friction of the ions and electrons within the electrode foil arrangement as a result of the higher speed during the travel of the route 2 wherein the increased collisions and / or friction releases heat energy and thus the heats within the single cell 1 cause.

Die unterschiedlichen Strecken führen zu verschiedenen Widerständen und somit zu inhomogenen Stromdichten innerhalb der Einzelzelle 1, welche eine in 3 näher dargestellte inhomogene Erwärmung der Elektrodenfolienanordnung 2 der Einzelzelle 1 bewirkt.The different distances lead to different resistances and thus to inhomogeneous current densities within the single cell 1 which have an in 3 illustrated inhomogeneous heating of the electrode foil assembly 2 the single cell 1 causes.

Eine Verlustleistung im Aktivmaterial 6 und im Elektrolyt erhöht sich näherungsweise quadratisch mit einem Strom P = R·I2 (1), wobei für die Formel gilt: P = elektrische Leistung, R = elektrischer Widerstand, I = Strom. A power loss in the active material 6 and in the electrolyte increases approximately quadratically with a current P = R * I 2 (1), where for the formula: P = electrical power, R = electrical resistance, I = current.

Durch die exponentielle Abnahme des elektrischen Widerstandes mit einer Temperatur im Aktivmaterial 6 und Elektrolyt, tritt ein sich selbst verstärkender Effekt ein und die Stromdichte erhöht sich lokal weiter, wobei die Einzelzelle 1 verschiedene in 3 dargestellte Temperaturbereiche T1 bis T4 aufweist.By the exponential decrease of the electrical resistance with a temperature in the active material 6 and electrolyte, a self-reinforcing effect occurs and the current density continues to increase locally, with the single cell 1 different in 3 shown temperature ranges T1 to T4.

Inhomogene Stromdichten können die Einzelzelle 1 dauerhaft beschädigen, beispielsweise führen inhomogene Stromdichten zu lokalen Tiefentladungen oder Überladungen, lokalen Überhitzungen, Kurzschlüssen und/oder so genanntem Lithium-Plating.Inhomogeneous current densities can be the single cell 1 For example, inhomogeneous current densities lead to local deep discharges or overcharges, local overheating, short circuits and / or so-called lithium plating.

Die Temperaturbereiche T1 bis T4 stellen die Inhomogenität der Stromdichten und Erwärmungen in der Einzelzelle 1 dar, wobei eine Anzahl der verschiedenen Temperaturbereiche T1 bis T4 hierbei variieren können.The temperature ranges T1 to T4 represent the inhomogeneity of the current densities and heats in the single cell 1 wherein a number of the different temperature ranges T1 to T4 can vary here.

Die höchste Stromdichte und somit höchste Erwärmung findet in einem ersten Temperaturbereich T1 statt, wobei die Stromdichte und Erwärmung zwischen den Polkontakten 4 der Elektrodenfolien 3 aufgrund der Ausbildung der Polkontakte 4 gebündelt sind. Jeweils mit einem zweiten Temperaturbereich T2, einem dritten Temperaturbereich T3 und einem vierten Temperaturbereich T4 nimmt die Stromdichte und Erwärmung ab, wobei die niedrigste Stromdichte und Erwärmung im äußeren Temperaturbereich T4, insbesondere einem Randbereich R der Einzelzelle 1, vorliegt.The highest current density and thus the highest heating takes place in a first temperature range T1, wherein the current density and heating between the pole contacts 4 the electrode foils 3 due to the formation of the pole contacts 4 are bundled. Each with a second temperature range T2, a third temperature range T3 and a fourth temperature range T4 decreases the current density and heating, wherein the lowest current density and heating in the outer temperature range T4, in particular an edge region R of the single cell 1 , is present.

Um die oben genannten Probleme, insbesondere hinsichtlich der unterschiedlichen Widerstände, welche insbesondere durch ungleichmäßige Strompfade 8 eines Stromflusses bewirkt werden und zu inhomogenen Stromdichten und Erwärmungen in der Einzelzelle 1 führen, weitestgehend zu vermeiden, ist vorgesehen, die elektrischen Polkontakte 4 der Elektrodenfolienanordnung 2 so auszubilden, dass der Stromfluss weitestgehend gleichmäßig durch die Elektrodenfolienanordnung 2 der Einzelzelle 1 stattfinden kann.To the above problems, in particular with regard to the different resistors, which in particular by uneven current paths 8th a current flow are caused and inhomogeneous current densities and heats in the single cell 1 lead, as far as possible to avoid, is provided, the electrical pole contacts 4 the electrode foil assembly 2 in such a way that the current flow largely uniformly through the electrode foil arrangement 2 the single cell 1 can take place.

4 zeigt eine erste Ausführungsform solcher elektrischen Polkontakte 4, welche durch das Zellgehäuse 5 der Einzelzelle 1 von der Elektrodenfolienanordnung 2 nach außen geführt sind. 4 shows a first embodiment of such electrical pole contacts 4 passing through the cell case 5 the single cell 1 from the electrode foil assembly 2 are led to the outside.

Diese Polkontakte 4 erstrecken sich jeweils zumindest über die gesamte Breite B der Elektrodenfolienanordnung 2 und sind an gegenüberliegenden Seiten S der Elektrodenfolienanordnung 2 ausgebildet.These pole contacts 4 each extend at least over the entire width B of the electrode foil arrangement 2 and are on opposite sides S of the electrode foil assembly 2 educated.

Hierbei sind die Polkontakte 4 jeweils mit der ersten Ableiterfolie 3.1 und mit der zweiten Ableiterfolie 3.2 der Elektrodenfolienanordnung 2 elektrisch verbunden.Here are the pole contacts 4 each with the first arrester foil 3.1 and with the second arrester foil 3.2 the electrode foil assembly 2 electrically connected.

Beim Entladen und Laden wird der Stromfluss des Stromes weitestgehend gleichmäßig und über eine gesamte Fläche A des ersten Polkontaktes 4.1 eingeführt und weitestgehend gleichmäßig über eine gesamte Fläche A der Elektrodenfolienanordnung 2 an dem zweiten Polkontakt 4.2 abgeführt. Hierbei kann der Stromfluss zumindest weitestgehend gleichmäßige Strompfade 8, insbesondere gleichmäßige Streckenlängen mit gleichmäßiger Geschwindigkeit, durch die Einzelzelle 1 zurücklegen, so dass eine Verdichtung inhomogener Stromdichten und Erwärmungen in der Einzelzelle 1 zumindest weitestgehend vermieden werden kann.When discharging and charging, the current flow of the current is largely uniform and over an entire area A of the first pole contact 4.1 introduced and largely uniform over an entire surface A of the electrode foil assembly 2 at the second pole contact 4.2 dissipated. In this case, the current flow can at least largely uniform current paths 8th , in particular uniform track lengths with uniform speed, through the single cell 1 so that a compression of inhomogeneous current densities and heating in the single cell 1 at least largely avoided.

In einer alternativen Ausführungsform sind die elektrischen Polkontakte 4 auf derselben Seite S1 der Elektrodenfolienanordnung 2 nach außen geführt.In an alternative embodiment, the electrical pole contacts 4 on the same side S1 of the electrode foil assembly 2 led to the outside.

In 5 ist eine solche Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Polkontakte 4 als Kontaktstifte 9 ausgebildet sind, wobei die Kontaktstifte 9 jeweils an ihrer Mantelfläche mit der Elektrodenfolienanordnung 2 elektrisch verbunden sind und eine größere Länge als die Breite B der Elektrodenfolienanordnung 2 aufweisen.In 5 is shown such an embodiment in which the pole contacts 4 as contact pins 9 are formed, wherein the contact pins 9 in each case on its lateral surface with the electrode foil arrangement 2 are electrically connected and a greater length than the width B of the electrode foil assembly 2 exhibit.

Hierbei ist die Einzelzelle 1 auf einer Seite S1 kontaktierbar, wobei die Kontaktstifte 9 derartig ausgebildet sind, dass der Stromfluss des Stromes weitestgehend gleichmäßig über eine gesamte Länge eines ersten Kontaktstiftes 9.1 eingeführt und weitestgehend gleichmäßig über die gesamte Fläche A der Elektrodenfolienanordnung 2 über die gesamte Länge eines zweiten Kontaktstiftes 9.2 abgeführt wird.Here is the single cell 1 Contactable on one side S1, wherein the contact pins 9 are formed such that the current flow of the current largely uniform over an entire length of a first contact pin 9.1 introduced and largely uniform over the entire surface A of the electrode foil assembly 2 over the entire length of a second contact pin 9.2 is dissipated.

Durch eine derartige Ausbildung der Polkontakte 4 und/oder Kontaktstifte 9 können sich die Elektrodenfolien 3, insbesondere die Ableiterfolien 3.1, 3.2, der Elektrodenfolienanordnung 2, in Material und Foliendicke unterscheiden und im Wesentlichen einen gleichen elektrischen Widerstand aufweisen. Hierbei gilt folgende Formel: rhoCu·l·dCu·ds = rhoAl·l·dAl·ds (2), wobei

rhoCu
= spezifischer Widerstand Kupfer,
rhoAl
= spezifischer Widerstand Aluminium,
l
= Breite,
ds
= Streckenelement,
dAl
= Foliendicke Aluminium,
dCu
= Foliendicke Kupfer ist.
By such a design of the pole contacts 4 and / or contact pins 9 can the electrode films 3 , in particular the arrester foils 3.1 . 3.2 , the electrode foil assembly 2 , differ in material and film thickness and have substantially the same electrical resistance. The following formula applies here: rho Cu · l · d Cu · ds = rho Al · l · d Al · ds (2) in which
rho Cu
= resistivity copper,
rho Al
= specific resistance aluminum,
l
= Width,
ds
= Route element,
d Al
= Foil thickness aluminum,
d Cu
= Film thickness is copper.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 2907383 C2 [0002] DE 2907383 C2 [0002]

Claims (8)

Einzelzelle (1) für eine Batterie mit einer in einem Zellgehäuse angeordneten Elektrodenfolienanordnung (2), wobei durch das Zellgehäuse zwei elektrische Polkontakte (4, 4.1, 4.2) von der Elektrodenfolienanordnung (2) nach außen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Polkontakte (4, 4.1, 4.2) jeweils zumindest über die gesamte Breite (B) der Elektrodenfolienanordnung (2) erstrecken.Single cell ( 1 ) for a battery having an electrode foil arrangement arranged in a cell housing ( 2 ), wherein through the cell housing two electrical pole contacts ( 4 . 4.1 . 4.2 ) from the electrode foil assembly ( 2 ) are guided to the outside, characterized in that the pole contacts ( 4 . 4.1 . 4.2 ) each at least over the entire width (B) of the electrode foil arrangement ( 2 ). Einzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polkontakte (4, 4.1, 4.2) jeweils mit einer Ableiterfolie (3.1, 3.2) der Elektrodenfolienanordnung (2) elektrisch verbunden sind.Single cell ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the pole contacts ( 4 . 4.1 . 4.2 ) each with an arrester foil ( 3.1 . 3.2 ) of the electrode foil arrangement ( 2 ) are electrically connected. Einzelzelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polkontakte (4, 4.1, 4.2) jeweils an gegenüberliegenden Seiten (S) der Elektrodenfolienanordnung (2) ausgebildet sind.Single cell ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the pole contacts ( 4 . 4.1 . 4.2 ) on opposite sides (S) of the electrode foil arrangement ( 2 ) are formed. Einzelzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polkontakte (4, 4.1, 4.2) als Kontaktstifte (9, 9.1, 9.2) ausgebildet sind.Single cell ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the pole contacts ( 4 . 4.1 . 4.2 ) as contact pins ( 9 . 9.1 . 9.2 ) are formed. Einzelzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (9, 9.1, 9.2) jeweils an ihrer Mantelfläche mit der Elektrodenfolienanordnung (2) elektrisch verbunden sind.Single cell ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact pins ( 9 . 9.1 . 9.2 ) in each case on its lateral surface with the electrode foil arrangement ( 2 ) are electrically connected. Einzelzelle (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der Kontaktstifte (9, 9.1, 9.2) größer als die Breite (B) der Elektrodenfolienanordnung (2) ist.Single cell ( 1 ) according to claim 4 or 5, characterized in that a length of the contact pins ( 9 . 9.1 . 9.2 ) greater than the width (B) of the electrode foil assembly ( 2 ). Einzelzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elektrodenfolien (3) der Elektrodenfolienanordnung (2) im Wesentlichen einen gleichen elektrischen Widerstand aufweisen.Single cell ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that electrode foils ( 3 ) of the electrode foil arrangement ( 2 ) have substantially the same electrical resistance. Batterie, umfassend mehrere elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Battery, comprising a plurality of electrically parallel and / or series interconnected single cell ( 1 ) according to any one of the preceding claims.
DE102014014527.1A 2014-09-30 2014-09-30 Single cell for a battery Withdrawn DE102014014527A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014014527.1A DE102014014527A1 (en) 2014-09-30 2014-09-30 Single cell for a battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014014527.1A DE102014014527A1 (en) 2014-09-30 2014-09-30 Single cell for a battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014014527A1 true DE102014014527A1 (en) 2016-03-31

Family

ID=55485500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014014527.1A Withdrawn DE102014014527A1 (en) 2014-09-30 2014-09-30 Single cell for a battery

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014014527A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11329329B2 (en) * 2019-01-09 2022-05-10 Chongqing Jinkang Powertrain New Energy Co., Ltd. Systems and methods for cooling battery cells

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2907383C2 (en) 1978-03-08 1982-03-25 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi, Osaka Galvanic cell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2907383C2 (en) 1978-03-08 1982-03-25 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi, Osaka Galvanic cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11329329B2 (en) * 2019-01-09 2022-05-10 Chongqing Jinkang Powertrain New Energy Co., Ltd. Systems and methods for cooling battery cells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE202018006886U1 (en) Energy storage device
DE102012219006A1 (en) Integrated cell voltage sense line protection
DE102011109179A1 (en) Single cell for one battery and one battery
DE102014019074A1 (en) Cell block for a motor vehicle battery
DE102011089087A1 (en) Electrical energy storage module and method for manufacturing an electrical energy storage module
DE112018008015T5 (en) Battery module
DE102016203932A1 (en) Energy storage module
DE112008000141T5 (en) battery unit
DE212011100153U1 (en) Electric battery module
WO2014048620A1 (en) Electric energy storage module and method for producing an electric energy storage module
DE102008034696A1 (en) Battery cell has cell housing and foil-sleeve, which has two different polarities around winding spindle of wound electrode foils
DE102011115452A1 (en) Lithium Ion Battery
DE102014014527A1 (en) Single cell for a battery
DE102018117563B4 (en) Battery module for an electric vehicle and holder for battery cells in such a battery module
DE102012018129A1 (en) Single cell for a battery
DE102012103129A1 (en) Electrical energy storage device for motor car e.g. hybrid car, has electrically insulated cooling channel that primarily transfers heat to battery cells through heat-conducting element and secondarily transfers heat to cell terminals
DE102013016790A1 (en) 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
DE102013019468A1 (en) Battery with a plurality of battery cells
EP3058614B1 (en) Switching device for an electrochemical energy storage and energy storage system
DE102021118397A1 (en) Battery with integrated busbar cooling and motor vehicle
DE102018123910B4 (en) Battery, preferably lithium-ion battery
DE102019212976A1 (en) Cell stack of a battery module
DE102008059950A1 (en) Individual cell i.e. frame flat cell, for lithium-ion-battery of e.g. fuel cell vehicle, has shell-like housing part designed such that all sides of housing part are inwardly bent, where bent sides include angle of specific degrees
DE102022103705A1 (en) battery cell
DE102022103702A1 (en) battery cell

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee