DE102014014529A1 - Single cell for an electrochemical energy storage - 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.The invention relates to a single cell (1) for an electrochemical energy store, comprising an electrode foil arrangement (2) arranged in a housing (3), which is connected to a number of conductors (4), wherein the arresters (4) are removed from the housing as cell poles (3) are led out. According to the invention, the electrode foil arrangement (2) and / or the arresters (4) are angled at least once in the region of the arresters (4), wherein the angled portion is designed such that the arresters (4) and / or the electrode foil arrangement (2) in FIG Extend substantially perpendicular to the longitudinal extent of the electrode foil assembly (2).
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.The invention relates to a single cell for an electrochemical energy store, which comprises an electrode foil arrangement arranged in a housing, which is connected to a number of arresters, wherein the arresters are led out of the housing as cell poles. The invention further relates to an electrochemical energy store with a predeterminable number of such electrochemical single cells.
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.In general, flat and parallelepiped shaped storage elements for electrical energy, such as single cells of a battery and capacitors whose electrochemically active content is surrounded by a foil-like packaging known. Such single cells are called pouch cells or coffeebag cells. The electrochemically active content of the storage element is an electrode foil arrangement, which is designed as a winding or stack and whose layers of anode foils and cathode foils as well as these electrically mutually insulating separator foils is formed. The electrode foils of a respective polarity are uncoated on at least one edge and protrude out of the electrode foil arrangement as flags and are fastened to each other, in particular stapled. The respective flag is connectable to the current input and Stromausleitung with a sheet-shaped arrester. The packaging of the electrode foil arrangement is a composite foil which comprises a diffusion barrier by means of which penetration of water into the storage element and leakage of electrolyte from the individual cell over the lifetime of the storage element is largely precluded.
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.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved single cell for placement in an electrochemical energy storage and an improved electrochemical energy storage with a number of such single cells.
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.The object is achieved with respect to the single cell by the in
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
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.A single cell for an electrochemical energy store comprises an electrode foil arrangement arranged in a housing, which is connected to a number of arresters, the arresters being led out of the housing as cell poles. According to the invention, the electrode foil arrangement is at least in the region of the arresters and / or the arresters are angled at least once, wherein the angled portion is designed such that the arresters and / or the electrode foil arrangement extend substantially perpendicular to the longitudinal extent of the electrode foil arrangement.
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.Because the arresters are angled and / or that the electrode foil arrangement is angled, the cell poles formed by the arresters do not extend in the direction of the longitudinal extent of the individual cell, so that at least one height thereof and thus a required space requirement of the single cell is reduced.
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.By means of the vertical bending of the arresters and / or the electrode foil arrangement in the region of the arresters, an electrical interconnection of directly adjacent individual cells is simplified, since the arresters forming the cell poles are angled relative to each other and thus an arrangement, in particular of a cell connector, is possible without much effort.
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 a further embodiment, the arresters and / or the electrode foil arrangement are angled in the region of the arresters such that a right angle is formed between the respective angled arrester and the electrode foil arrangement and / or between an angled section of the electrode foil arrangement and a further section of the electrode foil arrangement. If a plurality of individual cells are provided for forming a cell block for an electrochemical energy store, the arresters project in the direction of the adjacent individual cell, whereby the electrical interconnection is simplified.
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.In one embodiment, it is provided that the arresters have an L-shape in cross-section, so that it is not necessary to angle them and a step in the production can be omitted. In addition, a saving of required space, in particular by means of arresters in L-shape is comparatively high.
Eine weitere besonders Bauraum sparende Lösung sieht vor, dass die Ableiter im Querschnitt eine U-Form aufweisen.Another particularly space-saving solution provides that the arresters have a U-shape in cross section.
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.In a further development, the bending is formed outside a connection region between a respective arrester and the electrode foil arrangement and a sealed seam of the housing. As a result, a force required to produce the angling is comparatively small, since each part, that is to say the electrode foil arrangement and the arresters, can be angled away from one another to reduce the installation space. In addition, will or will the connection area and / or the sealed seam is not loaded when the angled portion is formed.
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.Furthermore, it is provided that the bend can be formed after a closure of the housing, so that a sealed seam, by means of which the housing is closed, is furthermore arranged in a plane.
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.In a further embodiment of the single cell, a housing part of the housing is designed such that it has a depth which corresponds to at least one thickness of the electrode foil arrangement. In this case, this housing part forms the receptacle for the electrode foil arrangement. The electrode foil arrangement can only be aligned in relation to the one housing part, so that a cost, for example when closing the single cell, is reduced.
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.In addition, it can be provided that corner regions of the housing are beveled, so that additional space can be saved on these side edges of the housing. This saved space can be used for the arrangement of components, for example, for fixing the single cell.
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.Furthermore, the invention relates to an electrochemical energy storage device with a predeterminable number of such individual cells, wherein a required space of the electrochemical energy storage device can also be reduced by the formation of the individual cells.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.
Dabei zeigen:Showing:
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
Die Einzelzelle
Eine derart ausgebildete Einzelzelle
Der jeweilige Folienabschnitt
Die Folienabschnitte
Wie oben beschrieben, ist die Elektrodenfolienanordnung
Beispielsweise ist die Elektrodenfolienanordnung
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik gemäß den vorliegenden
Mittels der Ableiter
Zur verbesserten Anbindung im Bereich der Ableiter
Die Folienschnitte
Gemäß dem Stand der Technik ragen die Ableiter
Um den Bauraumbedarf einer solchen Einzelzelle
Dabei ist der Ableiter
Die Ableiter
Da die Abwinklung zwischen der Siegelnaht S und dem Verbindungsbereich V ausgebildet ist, wird weder die Siegelnaht S der beiden Folienabschnitte
Zudem kann vorgesehen sein, dass der Ableiter
Eine zweite Ausführungsform der Einzelzelle
Bei dieser zweiten Ausführungsform der Einzelzelle
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Einzelzelle
In
In einem in
In der zweiten Ausführungsform der Einzelzelle
Dabei sind insbesondere die Ableiter
Um ein Rückfedern der Ableiter
In
Die Fahnen
In
Die
In
In
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse
Zur Bildung des Gehäuses
In
Die im Bereich einer Seite der Ableiter
Der Beschnitt der Eckbereiche
Alternativ dazu können die Eckbereiche
In
Durch den Beschnitt der Eckbereiche
Insbesondere ist in
Nach dem Umklappen der seitlichen Abschnitte des Gehäuses
Alternativ zum Umklappen können die seitlichen Abschnitte und die Seite der Ableiter
Eine Draufsicht der Einzelzelle
Eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der Einzelzelle
Die Biegelinie B ist mit gestrichelter Linie dargestellt, wobei diese zwischen der Siegelnaht S und dem Verbindungsbereich V zwischen den Fahnen
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Einzelzellesingle cell
- 22
- ElektrodenfolienanordnungElectrode foil arrangement
- 2.12.1
- FahneBanner, flag
- 33
- Gehäusecasing
- 3.13.1
- Folienabschnittfilm section
- 3.23.2
- Eckbereichcorner
- 44
- Ableiterarrester
- 55
- VorsiegelbandVorsiegelband
- 66
- Klebstoffadhesive
- 77
- Zugankertie rods
- BB
- Biegelinieelastic line
- SS
- Siegelnahtseal
- VV
- Verbindungsbereichconnecting area
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