DE102014014529A1 - Einzelzelle für einen elektrochemischen Energiespeicher - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einzelzelle (1) für einen elektrochemischer Energiespeicher, umfassend eine in einem Gehäuse (3) angeordnete Elektrodenfolienanordnung (2), die mit einer Anzahl von Ableitern (4) verbunden ist, wobei die Ableiter (4) als Zellpole aus dem Gehäuse (3) herausgeführt sind. Erfindungsgemäß ist die Elektrodenfolienanordnung (2) und/oder sind die Ableiter (4) zumindest im Bereich der Ableiter (4) zumindest einmal abgewinkelt, wobei die Abwinklung derart ausgebildet ist, dass die Ableiter (4) und/oder die Elektrodenfolienanordnung (2) im Wesentlichen senkrecht zur Längsausdehnung der Elektrodenfolienanordnung (2) verlaufen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einzelzelle für einen elektrochemischen Energiespeicher, welcher eine in einem Gehäuse angeordnete Elektrodenfolienanordnung umfasst, die mit einer Anzahl von Ableitern verbunden ist, wobei die Ableiter als Zellpole aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin einen elektrochemischen Energiespeicher mit einer vorgebbaren Anzahl solcher elektrochemischer Einzelzellen.
  • Im Allgemeinen sind flach und quaderförmig ausgebildete Speicherelemente für Elektroenergie, wie beispielsweise Einzelzellen einer Batterie und Kondensatoren, deren elektrochemisch aktiver Inhalt von einer folienartigen Verpackung umgeben ist, bekannt. Derartige Einzelzellen werden Pouch-Zellen oder Coffeebag-Zellen genannt. Der elektrochemisch aktive Inhalt des Speicherelementes ist eine Elektrodenfolienanordnung, die als Wickel oder Stapel ausgeführt ist und deren Lagen aus Anodenfolien und Kathodenfolien sowie diese elektrisch voneinander isolierenden Separatorfolien gebildet ist. Die Elektrodenfolien einer jeweiligen Polarität sind an mindestens einem Rand unbeschichtet und ragen als Fahnen aus der Elektrodenfolienanordnung heraus und sind aneinander befestigt, insbesondere geheftet. Die jeweilige Fahne ist zur Stromeinleitung und Stromausleitung mit einem blechförmigen Ableiter verbindbar. Die Verpackung der Elektrodenfolienanordnung ist eine Verbundfolie, die eine Diffusionssperre umfasst, mittels welcher ein Eindringen von Wasser in das Speicherelement und ein Austreten von Elektrolyt aus der Einzelzelle über die Lebensdauer des Speicherelementes weitestgehend ausgeschlossen ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Einzelzelle zur Anordnung in einem elektrochemischen Energiespeicher und einen verbesserten elektrochemischen Energiespeicher mit einer Anzahl solcher Einzelzellen anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Einzelzelle durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich des elektrochemischen Energiespeichers durch die in Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine Einzelzelle für einen elektrochemischen Energiespeicher umfasst eine in einem Gehäuse angeordnete Elektrodenfolienanordnung, die mit einer Anzahl von Ableitern verbunden ist, wobei die Ableiter als Zellpole aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Erfindungsgemäß ist die Elektrodenfolienanordnung zumindest im Bereich der Ableiter und/oder sind die Ableiter zumindest einmal abgewinkelt, wobei die Abwinklung derart ausgebildet ist, dass die Ableiter und/oder die Elektrodenfolienanordnung im Wesentlichen senkrecht zur Längsausdehnung der Elektrodenfolienanordnung verlaufen.
  • Dadurch, dass die Ableiter abgewinkelt sind und/oder dass die Elektrodenfolienanordnung abgewinkelt ist, erstrecken sich die mittels der Ableiter gebildeten Zellpole nicht in Richtung der Längsausdehnung der Einzelzelle, so dass zumindest eine Höhe desselben und somit ein erforderlicher Bauraumbedarf der Einzelzelle verringert ist.
  • Mittels der senkrechten Abwinklung der Ableiter und/oder der Elektrodenfolienanordnung im Bereich der Ableiter ist eine elektrische Verschaltung unmittelbar benachbarter Einzelzellen vereinfacht, da die die Zellpole bildenden Ableiter zueinander abgewinkelt sind und somit eine Anordnung insbesondere eines Zellverbinders ohne großen Aufwand möglich ist.
  • In einer weiteren Ausbildung sind die Ableiter und/oder ist die Elektrodenfolienanordnung im Bereich der Ableiter derart abgewinkelt, dass zwischen dem jeweiligen abgewinkelten Ableiter und der Elektrodenfolienanordnung und/oder zwischen einem abgewinkelten Abschnitt der Elektrodenfolienanordnung und einem weiteren Abschnitt der Elektrodenfolienanordnung ein rechter Winkel ausgebildet ist. Sind mehrere Einzelzellen zur Bildung eines Zellblockes für einen elektrochemischen Energiespeicher vorgesehen, ragen die Ableiter in Richtung der benachbarten Einzelzelle, wodurch die elektrische Verschaltung vereinfacht ist.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ableiter im Querschnitt eine L-Form aufweisen, so dass es nicht erforderlich ist, diese abzuwinkeln und ein Schritt bei der Herstellung entfallen kann. Zudem ist eine Einsparung von erforderlichem Bauraum insbesondere mittels Ableitern in L-Form vergleichsweise hoch.
  • Eine weitere besonders Bauraum sparende Lösung sieht vor, dass die Ableiter im Querschnitt eine U-Form aufweisen.
  • In einer Weiterbildung ist die Abwinklung außerhalb eines Verbindungsbereiches zwischen einem jeweiligen Ableiter und der Elektrodenfolienanordnung und einer Siegelnaht des Gehäuses ausgebildet. Dadurch ist ein Kraftaufwand zur Erzeugung der Abwinklung vergleichsweise gering, da jedes Teil, also die Elektrodenfolienanordnung und die Ableiter, zur Verringerung des Bauraumes getrennt voneinander abwinkelbar sind. Zudem werden bzw. wird der Verbindungsbereich und/oder die Siegelnaht bei Ausbildung der Abwinklung nicht belastet.
  • Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Abwinklung nach einem Verschluss des Gehäuses ausbildbar ist, so dass eine Siegelnaht, mittels welcher das Gehäuse verschlossen ist, weiterhin in einer Ebene angeordnet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Einzelzelle ist ein Gehäuseteil des Gehäuses derart ausgebildet, dass dieses eine Tiefe aufweist, die zumindest einer Dicke der Elektrodenfolienanordnung entspricht. Dabei bildet dieses Gehäuseteil die Aufnahme für die Elektrodenfolienanordnung. Die Elektrodenfolienanordnung ist nur in Bezug auf das eine Gehäuseteil ausrichtbar, so dass ein Aufwand, beispielsweise beim Verschluss der Einzelzelle, vermindert ist.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass Eckbereiche des Gehäuses abgeschrägt ausgebildet sind, so dass an diesen Seitenrändern des Gehäuses zusätzlicher Bauraum einsparbar ist. Dieser eingesparte Bauraum kann zur Anordnung von Bauteilen, beispielsweise zur Fixierung der Einzelzelle, verwendet werden.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung einen elektrochemischen Energiespeicher mit einer vorgebbaren Anzahl von solchen Einzelzellen, wobei durch die Ausbildung der Einzelzellen ein erforderlicher Bauraum des elektrochemischen Energiespeichers ebenfalls verringert werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnung näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine Explosionsdarstellung einer Schnittdarstellung einer Einzelzelle nach dem Stand der Technik,
  • 2 schematisch eine Schnittdarstellung der Einzelzelle nach dem Stand der Technik im montierten Zustand,
  • 3 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt der Einzelzelle nach dem Stand der Technik,
  • 4 schematisch eine Schnittdarstellung einer Einzelzelle in einer ersten Ausführungsform,
  • 5 schematisch eine Schnittdarstellung einer Explosionsdarstellung einer Einzelzelle in einer zweiten Ausführungsform,
  • 6 schematisch die Einzelzelle gemäß 5 im zusammengesetzten Zustand,
  • 7 schematisch die Einzelzelle gemäß 6 mit abgewinkelten Zellpolen,
  • 8 schematisch die Einzelzelle gemäß 7 mit Fixierung der abgewinkelten Zellpole,
  • 9 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Elektrodenfolienanordnung in einer alternativen Ausführungsform mit zu dieser beabstandeten Zellpolen,
  • 10 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der Elektrodenfolienanordnung in der alternativen Ausführungsform,
  • 11 schematisch eine perspektivische Ansicht der Elektrodenfolienanordnung mit befestigen Zellpolen gemäß der alternativen Ausführungsform,
  • 12 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der Elektrodenfolienanordnung mit befestigten Zellpolen gemäß 11,
  • 13 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Elektrodenfolienanordnung mit abgewinkelten Abschnitten derselben und befestigten Zellpolen,
  • 14 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der Elektrodenfolienanordnung gemäß 13,
  • 15 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Explosionsdarstellung der Elektrodenfolienanordnung gemäß der 13 und 14 und einem Gehäuse,
  • 16 schematisch eine perspektivische Ansicht des teilweise geschlossenen Gehäuses,
  • 17 schematisch eine perspektivische Ansicht der Einzelzelle mit geschlossenem Gehäuse,
  • 18 schematisch eine Draufsicht der Einzelzelle,
  • 19 schematisch eine Ansicht der Einzelzelle von unten,
  • 20 schematisch eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Einzelzelle in einer möglichen Ausführungsform,
  • 21 schematisch eine Ansicht des Gehäuses der Einzelzelle in der möglichen Ausführungsform von unten,
  • 22 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Einzelzelle mit Gehäuse in einer weiteren möglichen Ausführungsform,
  • 23 schematisch eine Draufsicht des Gehäuses in der weiteren möglichen Ausführungsform,
  • 24 schematisch die Einzelzelle in der weiteren Ausführungsform von unten,
  • 25 schematisch eine perspektivische Ansicht der Einzelzelle mit dem Gehäuse in der weiteren Ausführungsform und einem zusätzlich abgewinkelten oberen Bereich,
  • 26 schematisch eine Draufsicht der Einzelzelle gemäß 25,
  • 27 schematisch eine Ansicht der Einzelzelle gemäß den 25 und 26 von unten,
  • 28 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der Einzelzelle gemäß den 25 bis 27,
  • 29 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt einer Einzelzelle mit zugeschnittenen Eckbereichen, und
  • 30 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt einer Einzelzelle mit im Eckbereich schräg verlaufender Siegelnaht.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 bis 3 zeigen jeweils eine Schnittdarstellung einer Einzelzelle 1 nach dem Stand der Technik. In 1 ist eine Schnittdarstellung einer Explosionsdarstellung der Einzelzelle 1, in 2 eine Schnittdarstellung der Einzelzelle 1 im zusammengesetzten Zustand und in 3 ist eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der Einzelzelle 1 dargestellt.
  • Die Einzelzelle 1 ist zur Anordnung in einer Batterie als elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere für Fahrzeuganwendungen, vorgesehen, wobei die Batterie eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges, eines Hybridfahrzeuges oder eines mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeuges ist.
  • Eine derart ausgebildete Einzelzelle 1 ist auch unter den Bezeichnungen Coffeebag-Zelle und Pouchzelle bekannt, wobei ein als Elektrodenfolienanordnung 2 ausgebildeter elektrochemischer Inhalt der Einzelzelle 1 von zwei Folienabschnitten 3.1 als Gehäuse 3 umhüllt ist.
  • Der jeweilige Folienabschnitt 3.1 ist aus einer Verbundfolie gebildet, welche aus einer Lage Aluminiumfolie als Diffusionssperre, die beidseitig mit Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, versehen ist, ausgeführt ist. Mittels der Aluminiumfolie als Diffusionssperre ist das Risiko eines Eindringens von Wasser in die Einzelzelle 1 und eines Austretens von Elektrolyt aus der Einzelzelle 1 zumindest verringert.
  • Die Folienabschnitte 3.1 sind zum Verschluss der Einzelzelle 1 randseitig durch einen Heißpressvorgang miteinander verschweißt, wodurch eine Siegelnaht S gebildet ist. Zellpole der Einzelzelle 1 bildende Ableiter 4 sind an gegenüberliegenden Seiten des mittels der Folienabschnitte 3.1 gebildeten Gehäuses 3 aus diesem herausgeführt. Zur Aufnahme der Elektrodenfolienanordnung 2 sind die beiden Folienabschnitte 3.1 wannenförmig, beispielsweise durch Tiefziehen, ausgeformt.
  • Wie oben beschrieben, ist die Elektrodenfolienanordnung 2 im inneren der Einzelzelle 1 angeordnet und umfasst Lagen aus Anodenfolien und Kathodenfolien, die mittels Separatoren elektrisch voneinander isoliert sind.
  • Beispielsweise ist die Elektrodenfolienanordnung 2 als ein Wickel oder ein Stapel ausgeführt.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik gemäß den vorliegenden 1 bis 3 sind Elektrodenfolien einer Polarität an gegenüberliegenden Rändern unbeschichtet und als Fahnen 2.1 aus der Elektrodenfolienanordnung 2 herausgeführt und miteinander verbunden. Die jeweilige Fahne 2.1 ist mit einem Ableiter 4, welcher aus einem Blech gebildet sein kann, stoffschlüssig verbunden, wodurch ein Verbindungsbereich V ausgebildet ist. Insbesondere werden die Ableiter 4 mittels Press- und/oder Schmelzverfahren, beispielsweise Widerstandspunktschweißung, Vibrations- bzw. Ultraschallschweißung und/oder Laserschweißung, an den Fahnen 2.1 befestigt. Alternativ oder zusätzlich sind die Ableiter 4 kraft- und/oder formschlüssig an den Fahnen 2.1 befestigt.
  • Mittels der Ableiter 4 als Zellpole der Einzelzelle 1 ist eine Stromeinleitung in und eine Stromausleitung aus der Einzelzelle 1 realisierbar.
  • Zur verbesserten Anbindung im Bereich der Ableiter 4 und der Folienabschnitte 3.1 ist jeweils zwischen Ableiter 4 und Folienabschnitt 3.1 ein sogenanntes Vorsiegelband 5 angeordnet. Mittels der Vorsiegelbänder 5 ist ein Mindestabstand zwischen den Spannung führenden Ableitern 4 und der Aluminiumfolie der Folienabschnitte 3.1 zur elektrischen Isolation eingestellt.
  • Die Folienschnitte 3.1 sind nach einem Einfüllen eines Elektrolyten bei vorherrschendem Unterdruck durch eine randseitig umlaufende Siegelung aneinander befestigt, wodurch eine umlaufende Siegelnaht S gebildet ist.
  • Gemäß dem Stand der Technik ragen die Ableiter 4 entsprechend der Längsausdehnung der Einzelzelle 1 von diesem ab, wodurch ein Bauraumbedarf der Einzelzelle 1 verhältnismäßig hoch ist.
  • Um den Bauraumbedarf einer solchen Einzelzelle 1 zu verringern, ist in einer erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform vorgesehen, die sich gegenüberliegenden Ableiter 4 der Einzelzelle 1 abzuwinkeln, wie in 4 gezeigt ist.
  • Dabei ist der Ableiter 4 der Einzelzelle 1 im Wesentlichen um 90° abgewinkelt, wobei der Verbindungsbereich V zwischen Fahne 2.1 und Ableiter 4 parallel zur Längsausdehnung der Elektrodenfolienanordnung 2 und der Einzelzelle 1 verläuft. Insbesondere ist der Ableiter 4 senkrecht zu einer flächenmäßig größten Seite der Elektrodenfolienanordnung 2, d. h. parallel zu einer oberen und unteren Seitenwand der Elektrodenfolienanordnung 2 abgewinkelt.
  • Die Ableiter 4 sind zwischen der Siegelnaht S und dem Verbindungsbereich V abgewinkelt, wobei der jeweilige Ableiter 4 nach einem Verschließen der Einzelzelle 1 abgewinkelt wird.
  • Da die Abwinklung zwischen der Siegelnaht S und dem Verbindungsbereich V ausgebildet ist, wird weder die Siegelnaht S der beiden Folienabschnitte 3.1 noch der Verbindungsbereich V zwischen Fahne 2.1 und Ableiter 4 beim Biegen, also beim Erzeugen der Abwinklung, belastet.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass der Ableiter 4 eine L-Form aufweist, so dass der Schritt des Biegens entfallen kann.
  • Eine zweite Ausführungsform der Einzelzelle 1 ist in einer Schnittdarstellung in 5 dargestellt.
  • Bei dieser zweiten Ausführungsform der Einzelzelle 1 ist im Vergleich zu dem Gehäuse 3 der ersten Ausführungsform nur ein Folienabschnitt 3.1 zur Aufnahme der Elektrodenfolienanordnung 2 wannenförmig ausgebildet. Ein Aufnahmebereich für die Elektrodenfolienanordnung 2 weist eine Tiefe auf, die im Wesentlichen einer Dicke der Elektrodenfolienanordnung 2 entspricht. Da der eine Folienabschnitt 3.1 derart wannenförmig ausgebildet ist, ist der andere Folienabschnitt 3.1 weitestgehend planar ausgebildet.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform der Einzelzelle 1 weisen die die Zellpole bildenden Ableiter 4 eine L-Form auf, wobei die Fahnen 2.1 der Elektrodenfolienanordnung 2 außerhalb des Verbindungsbereiches V um 90° abgewinkelt sind.
  • In 6 ist eine Schnittdarstellung der Einzelzelle 1 in der zweiten Ausführungsform nach einem Verschließen des Gehäuses 3 und vor dem Biegen der Ableiter 4 zur Verringerung des Bauraumbedarfs der Einzelzelle 1 dargestellt.
  • In einem in 7 gezeigten nächsten Herstellschritt der Einzelzelle 1 in der zweiten Ausführungsform wird der jeweilige Ableiter 4 um 90° abgewinkelt, so dass der Ableiter 4 eine U-Form aufweist. Die Abwinklung des Ableiters 4 ist zwischen der Schweißnaht S und dem Verbindungsbereich V zwischen der Fahne 2.1 und dem Ableiter 4 ausgebildet.
  • In der zweiten Ausführungsform der Einzelzelle 1 sind die Fahnen 2.1 um 90° abgewinkelt, wobei die Ableiter 4 in gegenläufige Richtung ebenfalls um 90° abgewinkelt sind.
  • Dabei sind insbesondere die Ableiter 4 derart abgewinkelt, dass diese nicht über eine Fläche der Einzelzelle 1 hinausstehen.
  • Um ein Rückfedern der Ableiter 4 nach dem Biegen im Wesentlichen ausschließen zu können, ist ein umgebogener Abschnitt der Ableiter 4 mittels Klebstoff 6 stoffschlüssig an der Einzelzelle 1 fixiert, wie in 8 näher dargestellt ist. Die stoffschlüssige Fixierung des jeweiligen Ableiters 4 an der Einzelzelle 1 kann zusätzlich oder alternativ mittels Siegelung, Klebeband und/oder beidseitig klebendem Klebeband realisiert werden.
  • In 9 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Elektrodenfolienanordnung 2 gezeigt, wobei die Fahnen 2.1 an einer Seitenwand der Elektrodenfolienanordnung 2 abragen.
  • Die Fahnen 2.1 verlaufen in Richtung der Längsausdehnung der Elektrodenfolienanordnung 2, wobei die Ableiter 4 eine L-Form aufweisen und gemäß 9 noch nicht mit den Fahnen 2.1 verbunden sind. An den Ableitern 4 sind die Vorsiegelbänder 5 befestigt.
  • In 10 ist eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der Elektrodenfolienanordnung 2 mit den zu dieser beabstandeten Ableitern 4 dargestellt.
  • Die 11 und 12 zeigen jeweils eine Ansicht der Elektrodenfolienanordnung 2 mit an dieser befestigten L-förmigen Ableitern 4, wobei diese insbesondere mittels Ultraschall mit den Fahnen 2.1 verschweißt sind.
  • In 11 ist eine perspektivische Ansicht der Elektrodenfolienanordnung 2 mit befestigten Ableitern 4 und in 12 ist eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der Elektrodenfolienanordnung 2 mit Ableitern 4 dargestellt.
  • 13 zeigt eine perspektivische Ansicht der Elektrodenfolienanordnung 2 in der alternativen Ausführungsform, wobei die Fahnen 2.1 um 90° abgewinkelt sind und die Ableiter 4 zwischen der Elektrodenfolienanordnung 2 und den abgewinkelten Fahnen 2.1 an diesen befestigt ist.
  • In 14 ist eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der Elektrodenfolienanordnung 2 im Bereich der befestigten Ableiter 4 dargestellt.
  • 15 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Elektrodenfolienanordnung 2 mit befestigten L-förmigen Ableitern 4 und einem Folienabschnitt 3.1 zur Bildung des Gehäuses 3 in einer Explosionsdarstellung.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 3 mittels nur eines Folienabschnittes 3.1 gebildet, wobei dieser eine wannenförmige sogenannte Tiefziehkontur zur Aufnahme der Elektrodenfolienanordnung 2 umfasst.
  • Zur Bildung des Gehäuses 3 ist die Elektrodenfolienanordnung 2 in der tiefgezogenen Aufnahme anordbar und der planare Abschnitt oder der tiefgezogene Abschnitt des Folienabschnittes 3.1 mit der Elektrodenfolienanordnung 2 wird in Richtung des jeweiligen anderen Abschnittes umgeklappt, wie in 16 näher dargestellt ist.
  • 17 zeigt eine perspektivische Ansicht der Einzelzelle 1 mit geschlossenem Gehäuse 3, wobei aufgrund der Bildung des Gehäuses 3 mit nur einem Folienabschnitt 3.1 ein Verschließen der Einzelzelle 1 an nur drei Seiten erforderlich ist. Die Siegelnaht S an der den Ableitern 4 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 3 kann entfallen, wodurch wiederum ein Bauraumbedarf der Einzelzelle 1 verringert werden kann.
  • In 18 ist eine Draufsicht der Einzelzelle 1 und in 19 ist die Einzelzelle 1 in einer Ansicht von unten dargestellt.
  • Die im Bereich einer Seite der Ableiter 4 ausgebildeten Eckbereiche 3.2 des Gehäuses 3 sind beschnitten, um zusätzlich Bauraum der Einzelzelle 1 zu verringern. Beispielsweise kann dieser somit zur Verfügung gestellte Bauraum zur Anordnung von Teilen einer Zellfixierung, z. B. ein Halterahmen, oder zur Bildung eines Zellblockes, z. B. für Zuganker 7, genutzt werden, wie in 29 näher dargestellt ist.
  • Der Beschnitt der Eckbereiche 3.2 erfolgt vorzugsweise nach der Siegelung, also nach dem Heißpressvorgang zum Verschluss des Gehäuses 3, um eine definierte Kante einzustellen. Wie oben beschrieben, erfolgt die Siegelung an drei Seiten des Gehäuses 3, wobei die oberen Eckbereichen 3.2 dreiecksförmig übersiegelt werden. Alternativ dazu kann die Siegelnaht S, wie in 30 näher gezeigt ist, auch in Streifenform schräg über den jeweiligen Eckbereich 3.2 gelegt werden. Anschließend erfolgt der Beschnitt, wobei eine erforderliche Breite der Siegelnaht S in Richtung der Einzelzelle 1 erhalten bleibt.
  • Alternativ dazu können die Eckbereiche 3.2 auch an den Folienabschnitten 3.1 als Rohteile vor der Siegelung zugeschnitten werden.
  • 20 zeigt eine perspektivische Ansicht der Einzelzelle 1 mit in den zwei Eckbereichen 3.2 zugeschnittenem Gehäuse 3. Dabei entspricht eine Draufsicht der Einzelzelle 1 mit den zugeschnittenen Eckbereichen 3.2 im Wesentlichen der Draufsicht gemäß 18.
  • In 21 ist die Einzelzelle 1 gemäß 20 in einer Ansicht von unten gezeigt.
  • Durch den Beschnitt der Eckbereiche 3.2 der Einzelzelle 1 ist es zur weiteren Verringerung des Bauraumbedarfes der Einzelzelle 1 zusätzlich möglich, dass seitliche Abschnitte und die Seite, an der die Ableiter 4 aus dem Gehäuse 3 herausgeführt sind, umklappbar sind, wie u. a. in den 22, 23 und 24 gezeigt ist.
  • Insbesondere ist in 23 eine Biegelinie B in gestrichelter Linie dargestellt, an welcher die Biegung der Seite der Ableiter 4 durchgeführt wird.
  • Nach dem Umklappen der seitlichen Abschnitte des Gehäuses 3 ist die Seite mit den Ableitern 4 nach oben umklappbar, wobei eine Biegung dieser Seite im Bereich zwischen der Siegelnaht S und dem Verbindungsbereich V zwischen den Fahnen 2.1 und den Ableitern 4 verläuft.
  • Alternativ zum Umklappen können die seitlichen Abschnitte und die Seite der Ableiter 4 eingerollt werden.
  • 25 zeigt eine perspektivische Ansicht der Einzelzelle 1 mit umgeklappten seitlichen Abschnitten und umgeklappter Seite der Ableiter 4.
  • Eine Draufsicht der Einzelzelle 1 ist in 26 und eine Ansicht von unten ist in 27 näher dargestellt.
  • Eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der Einzelzelle 1 mit umgebogener Seite der Ableiter 4 ist in 28 gezeigt.
  • Die Biegelinie B ist mit gestrichelter Linie dargestellt, wobei diese zwischen der Siegelnaht S und dem Verbindungsbereich V zwischen den Fahnen 2.1 und den Ableitern 4 verläuft. Die Biegung verläuft nicht durch die Siegelnaht S der seitlichen Abschnitte des Gehäuses 3.
  • 29 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Einzelzelle 1 im Bereich der Ableiter 4, wobei die beschnittenen Eckbereiche 3.2 und in diesem somit zur Verfügung stehenden Bauraum angeordnete Zuganker 7 angedeutet dargestellt sind.
  • In 30 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Einzelzelle 1 im Bereich der Ableiter 4 mit in den Eckbereichen 3.2 verlaufender Siegelnaht S dargestellt, wobei die nicht gesiegelten Eckbereiche 3.2 anschließend zugeschnitten werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Einzelzelle
    2
    Elektrodenfolienanordnung
    2.1
    Fahne
    3
    Gehäuse
    3.1
    Folienabschnitt
    3.2
    Eckbereich
    4
    Ableiter
    5
    Vorsiegelband
    6
    Klebstoff
    7
    Zuganker
    B
    Biegelinie
    S
    Siegelnaht
    V
    Verbindungsbereich

Claims (8)

  1. Einzelzelle (1) für einen elektrochemischer Energiespeicher, umfassend eine in einem Gehäuse (3) angeordnete Elektrodenfolienanordnung (2), die mit einer Anzahl von Ableitern (4) verbunden ist, wobei die Ableiter (4) als Zellpole aus dem Gehäuse (3) herausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenfolienanordnung (2) und/oder die Ableiter (4) zumindest im Bereich der Ableiter (4) zumindest einmal abgewinkelt sind bzw. ist, wobei die Abwinklung derart ausgebildet ist, dass die Ableiter (4) und/oder die Elektrodenfolienanordnung (2) im Wesentlichen senkrecht zur Längsausdehnung der Elektrodenfolienanordnung (2) verlaufen.
  2. Einzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableiter (4) im Querschnitt eine L-Form aufweisen.
  3. Einzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableiter (4) im Querschnitt eine U-Form aufweisen.
  4. Einzelzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwinklung außerhalb eines Verbindungsbereiches (V) zwischen den Ableitern (4) und der Elektrodenfolienanordnung (2) und einer Siegelnaht (S) des Gehäuses (3) ausgebildet ist.
  5. Einzelzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwinklung nach einem Verschluss des Gehäuses (3) ausbildbar ist.
  6. Einzelzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseteil des Gehäuses (3) derart ausgebildet ist, dass dieses eine Tiefe aufweist, die zumindest einer Dicke der Elektrodenfolienanordnung (2) entspricht.
  7. Einzelzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Eckbereiche (3.2) des Gehäuses (3) zur Anordnung zumindest eines weiteren Bauteiles abgeschrägt ausgebildet sind.
  8. Elektrochemischer Energiespeicher mit einer vorgebbaren Anzahl von Einzelzellen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015007129A1 (de) 2015-06-02 2016-12-08 Daimler Ag Einzelzelle, elektrochemischer Energiespeicher und Verfahren zur Herstellung einer Einzelzelle
DE102018132179A1 (de) * 2018-12-13 2020-06-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energiespeicherzelle, Herstellungsverfahren und Vorrichtung zum Ausführen eines Solchen
DE102021005883A1 (de) 2021-11-29 2022-01-13 Daimler Ag Batteriezelle für einen elektrischen Energiespeicher sowie Batteriezellenstapel
EP4044335A1 (de) 2021-02-12 2022-08-17 Volkswagen Ag Batteriezelle und verfahren zur herstellung einer batteriezelle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009187768A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Sony Corp 非水電解質電池およびその製造方法
DE102010035478A1 (de) * 2009-09-01 2011-03-24 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Zellenkontaktfahnenfügen für Batteriemodule
DE102010021922A1 (de) * 2010-05-28 2011-12-01 Li-Tec Battery Gmbh Kühlelement und Verfahren zum Herstellen desselben; elektrochemische Energiespeichervorrichtung mit Kühlelement
DE102013016790A1 (de) * 2013-10-10 2014-07-24 Daimler Ag Batterieeinzelzelle in prismatischer Form

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009187768A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Sony Corp 非水電解質電池およびその製造方法
DE102010035478A1 (de) * 2009-09-01 2011-03-24 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Zellenkontaktfahnenfügen für Batteriemodule
DE102010021922A1 (de) * 2010-05-28 2011-12-01 Li-Tec Battery Gmbh Kühlelement und Verfahren zum Herstellen desselben; elektrochemische Energiespeichervorrichtung mit Kühlelement
DE102013016790A1 (de) * 2013-10-10 2014-07-24 Daimler Ag Batterieeinzelzelle in prismatischer Form

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015007129A1 (de) 2015-06-02 2016-12-08 Daimler Ag Einzelzelle, elektrochemischer Energiespeicher und Verfahren zur Herstellung einer Einzelzelle
DE102018132179A1 (de) * 2018-12-13 2020-06-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energiespeicherzelle, Herstellungsverfahren und Vorrichtung zum Ausführen eines Solchen
US11855249B2 (en) 2018-12-13 2023-12-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energy storage cell, production method and apparatus for carrying out such a method
EP4044335A1 (de) 2021-02-12 2022-08-17 Volkswagen Ag Batteriezelle und verfahren zur herstellung einer batteriezelle
DE102021103376A1 (de) 2021-02-12 2022-08-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle
CN114927806A (zh) * 2021-02-12 2022-08-19 大众汽车股份公司 电池单元和用于制造电池单元的方法
DE102021005883A1 (de) 2021-11-29 2022-01-13 Daimler Ag Batteriezelle für einen elektrischen Energiespeicher sowie Batteriezellenstapel

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