DE102014018999A1

DE102014018999A1 - Battery cell for a high-voltage motor vehicle battery

Info

Publication number: DE102014018999A1
Application number: DE102014018999.6A
Authority: DE
Inventors: Jens Meintschel; Dirk Schröter; Knut Welke
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle für eine Hochvolt-Kraftfahrzeugbatterie, mit einem Elektrodenpaket (18a; 18b), das wechselweise angeordnete Lagen aus Kathodenfolien (20a; 20b) und Anodenfolien (22a; 22b) sowie eine erste Kontaktfahne (23a; 23b) zur elektrischen Kontaktierung der Kathodenfolien (20a; 20b) und eine zweite Kontaktfahne (24a; 24b) zur Kontaktierung der Anodenfolien (22a; 22b) aufweist, wobei das Elektrodenpaket (18a; 18b) eine Seite (25a; 25b) aufweist, an der die erste Kontaktfahne (23a; 23b) und die zweite Kontaktfahne (24a; 24b) angeordnet sind, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batteriezelle (10a; 10b).The invention relates to a battery cell for a high-voltage motor vehicle battery, comprising an electrode packet (18a; 18b), the alternately arranged layers of cathode foils (20a; 20b) and anode foils (22a; 22b) and a first contact lug (23a; 23b) for electrical contacting 20b) and a second contact lug (24a, 24b) for contacting the anode foils (22a, 22b), the electrode packet (18a, 18b) having a side (25a, 25b) on which the first contact lug (FIG. 23a; 23b) and the second contact lug (24a; 24b), and a method of manufacturing such a battery cell (10a; 10b).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle für eine Hochvolt-Kraftfahrzeugbatterie und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batteriezelle.The invention relates to a battery cell for a high-voltage motor vehicle battery and a method for producing such a battery cell.

Aus der DE 10 2012 018 128 A1 ist bereits eine Batteriezelle für eine Hochvolt-Kraftfahrzeugbatterie mit einem Elektrodenpaket, das wechselweise angeordnete Lagen aus Kathodenfolien und Anodenfolien sowie eine erste Kontaktfahne zur elektrischen Kontaktierung der Kathodenfolien und eine zweite Kontaktfahne zur Kontaktierung der Anodenfolien aufweist, bekannt.From the DE 10 2012 018 128 A1 is already a battery cell for a high-voltage motor vehicle battery with an electrode package having alternately arranged layers of cathode foils and anode foils and a first contact lug for electrically contacting the cathode foils and a second contact lug for contacting the anode foils known.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Leistungsdichte einer Batteriezelle weiter zu erhöhen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Batteriezelle entsprechend dem Anspruch 1 und ein erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 8 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The invention is in particular the object of further increasing a power density of a battery cell. It is achieved by a battery cell according to the invention according to claim 1 and a method according to the invention according to claim 8. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung geht aus von einer Batteriezelle für eine Hochvolt-Kraftfahrzeugbatterie, mit einem Elektrodenpaket, das wechselweise angeordnete Lagen aus Kathodenfolien und Anodenfolien sowie eine erste Kontaktfahne zur elektrischen Kontaktierung der Kathodenfolien und eine zweite Kontaktfahne zur Kontaktierung der Anodenfolien aufweist.The invention relates to a battery cell for a high-voltage motor vehicle battery, having an electrode package having alternately arranged layers of cathode foils and anode foils and a first contact lug for electrically contacting the cathode foils and a second contact lug for contacting the anode foils.

Es wird vorgeschlagen, dass das Elektrodenpaket eine Seite aufweist, an der die erste Kontaktfahne und die zweite Kontaktfahne angeordnet sind. Indem die beiden Kontaktfahnen, die zur elektrischen Kontaktierung des Elektrodenpakets erforderlich sind, auf der gleichen Seite des Elektrodenpakets angeordnet sind, kann ein Bauraum auf einer gegenüberliegenden Seite eingespart werden. Dadurch kann ein Bauraumbedarf, der für eine Batteriezelle mit vorgegebener Leistung erforderlich ist, weiter gesenkt werden, oder es kann bei vorgegebenem Bauraum eine Leistung der Batteriezelle erhöht werden. Durch Anordnung der beiden Kontaktfahnen auf der gleichen Seite kann somit eine Leistungsdichte der Batteriezelle insgesamt erhöht werden, ohne dass eine Leistungsdichte des Elektrodenpakets geändert werden muss. Unter einem „Elektrodenpaket” soll dabei insbesondere eine Anordnung aus Kathodenfolien, Separatorfolien und Anodenfolien verstanden werden, die in Verbindung mit einem Elektrolyt zur Aufnahme, Speicherung und/oder Abgabe elektrischer Energie vorgesehen ist. Unter einer „Seite” soll insbesondere eine Seitenfläche des Elektrodenpakets verstanden werden, welche zur elektrischen Kontaktierung der Kathodenfolien und Anodenfolien vorgesehen ist. Insbesondere soll darunter eine Seitenfläche verstanden werden, welche parallel zu einem Querschnitt durch das Elektrodenpaket orientiert ist. Unter einer „Kontaktfahne” soll insbesondere ein Kontaktelement verstanden werden, das seitlich an dem Elektrodenpaket angeordnet ist und das entweder die Kathodenfolien oder die Anodenfolien kontaktiert. Vorzugsweise weisen die Kathodenfolien und die Anodenfolien einzelne Fahnen auf, die miteinander verbunden die Kontaktfahnen des Elektrodenpakets ausbilden. Alternativ können die Kontaktfahnen auch getrennt von den Kathodenfolien und Anodenfolien ausgebildet und lediglich mit diesen elektrisch verbunden sein. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.It is proposed that the electrode package has a side on which the first contact lug and the second contact lug are arranged. By the two tabs, which are required for electrical contacting of the electrode package, are arranged on the same side of the electrode stack, a space on an opposite side can be saved. As a result, a space requirement that is required for a battery cell with a predetermined power can be further reduced, or it can be increased for a given space, a power of the battery cell. By arranging the two contact lugs on the same side, thus, a power density of the battery cell as a whole can be increased without having to change a power density of the electrode package. An "electrode package" is to be understood in particular as meaning an arrangement of cathode foils, separator foils and anode foils which is provided in conjunction with an electrolyte for receiving, storing and / or emitting electrical energy. A "side" is to be understood in particular a side surface of the electrode package, which is provided for electrically contacting the cathode foils and anode foils. In particular, it should be understood as a side surface which is oriented parallel to a cross section through the electrode package. A "contact lug" is to be understood, in particular, as a contact element which is arranged laterally on the electrode packet and which contacts either the cathode foils or the anode foils. The cathode foils and the anode foils preferably have individual lugs which, connected to one another, form the contact lugs of the electrode packet. Alternatively, the tabs may also be formed separately from the cathode foils and anode foils and only be electrically connected thereto. By "intended" is intended to be understood in particular specially designed and / or equipped.

Vorzugsweise sind die Kontaktfahnen gegeneinander versetzt angeordnet. Durch eine versetzte Anordnung der Kontaktfahnen kann ein an der Seite des Elektrodenpakets verfügbarer Bauraum besonders gut ausgenutzt werden. Durch die versetzte Anordnung können beide Kontaktfahnen außerdem einfach elektrisch voneinander getrennt werden. Die Anordnung der Kontaktfahnen an der gleichen Seite des Elektrodenpakets kann somit konstruktiv besonders einfach realisiert werden. Unter „gegeneinander versetzt” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Seite des Elektrodenpakets in zumindest zwei Bereiche unterteilbar ist, in denen jeweils lediglich eine der Kontaktfahnen angeordnet ist. Weist das Elektrodenpaket mehr als eine Kontaktfahne zur Kontaktierung der Kathodenfolien oder der Anodenfolien auf, kann die Seite auch drei oder mehr Bereiche aufweisen, in denen jeweils eine der Kontaktfahnen angeordnet ist.Preferably, the tabs are offset from each other. By an offset arrangement of the contact lugs, a space available on the side of the electrode package can be utilized particularly well. Due to the staggered arrangement both contact lugs can also be easily separated from each other electrically. The arrangement of the contact lugs on the same side of the electrode package can thus be realized structurally particularly simple. In this context, "offset relative to one another" should be understood in particular to mean that the side of the electrode packet can be subdivided into at least two regions, in each of which only one of the contact lugs is arranged. If the electrode package has more than one contact lug for contacting the cathode foils or the anode foils, the side can also have three or more regions in each of which one of the contact lugs is arranged.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kontaktfahnen in montiertem Zustand in zumindest eine Schlaufe gelegt. Durch die Schlaufen können die Kontaktfahnen eine Länge aufweisen, die größer ist als ein Abstand, der von den Kontaktfahnen überbrückt werden soll. Die große Länge der Kontaktfahnen kann dabei insbesondere vorteilhaft für eine Herstellung der Kontaktfahnen genutzt werden, wohingegen ein Bauraum der fertig montierten Batteriezelle klein gehalten werden kann. Unter einer „Schlaufe” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Kontaktfahne zumindest eine Faltung aufweist, an der die Kontaktfahne um zumindest 135 Grad, vorzugsweise um zumindest 150 Grad und besonders bevorzugt um zumindest 165 Grad umgebogen ist. Unter „mäanderförmig” soll im Folgenden insbesondere verstanden werden, dass die Kontaktfahne zumindest Faltungen aufweist, an denen die Kontaktfahne wechselweise in entgegengesetzte Richtungen gebogen ist.In a particularly advantageous embodiment, the contact lugs are placed in the assembled state in at least one loop. Through the loops, the contact lugs may have a length which is greater than a distance to be bridged by the contact lugs. The large length of the contact lugs can be used in particular advantageous for a production of the contact lugs, whereas a space of the assembled battery cell can be kept small. In this context, a "loop" should be understood in particular to mean that the contact lug has at least one fold at which the contact lug is bent over by at least 135 degrees, preferably by at least 150 degrees and particularly preferably by at least 165 degrees. In the following, "meandering" is to be understood in particular as meaning that the contact lug has at least folds on which the contact lug is alternately bent in opposite directions.

Vorzugsweise umfasst die Batteriezelle ein erstes Hüllelement, das mit der ersten Kontaktfahne elektrisch verbunden ist und das eine Schalenform aufweist, und ein zweites Hüllelement, das mit der zweiten Kontaktfahne elektrisch verbunden ist und das eine Schalenform aufweist. Indem beide Hüllelemente eine Schalenform aufweisen, weisen beide auch einen Schalenrand auf, an welche die Kontaktfahnen jeweils angebunden werden können. Die Seite des Elektrodenpakets, an der die Kontaktfahnen angeordnet sind, liegt dabei vorzugsweise einer Innenseite der Hüllelemente gegenüber. Durch eine solche sich parallel gegenüberliegende Anordnung der Innenseiten der Hüllelemente und der Seite des Elektrodenpakets können die Kontaktfahnen einfach in einen dazwischen liegenden Freiraum „hineingefaltet” werden. Die Bauraum sparende Ausgestaltung der Kontaktfahnen mit jeweils zumindest einer Schlaufe kann dadurch besonders gut erreicht werden. Unter einem „Schalenrand” soll insbesondere ein Teil des Zellgehäuses verstanden werden, der, bezogen auf den Boden, um zumindest 80 Grad umgekantet ist. Vorzugsweise ist zumindest eines der Hüllelemente in Form einer Schale ausgebildet und weist einen Boden und einen Schalenrand auf. Das zweite Hüllelement kann ebenfalls in Form einer Schale ausgebildet sein. Alternativ kann das zweite Hüllelement auch in Form eines ebenen Blechs ausgebildet sein.Preferably, the battery cell comprises a first enveloping element electrically connected to the first contact lug and having a shell shape and a second enveloping element electrically connected to the second contact lug and having a shell shape. By both Hüllelemente have a shell shape, both also have a shell edge, to which the tabs can be connected in each case. The side of the electrode packet, on which the contact lugs are arranged, preferably lies opposite an inner side of the enveloping elements. By such a parallel opposite arrangement of the inner sides of the enveloping elements and the side of the electrode packet, the tabs can be simply "folded" into an intermediate space. The space-saving design of the contact lugs, each with at least one loop can be achieved particularly well. A "shell edge" is to be understood, in particular, as a part of the cell housing which, in relation to the floor, is folded over by at least 80 degrees. Preferably, at least one of the enveloping elements is in the form of a shell and has a bottom and a shell edge. The second enveloping element can likewise be designed in the form of a shell. Alternatively, the second enveloping element may also be formed in the form of a flat sheet.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Kontaktfahnen und die Hüllelemente jeweils miteinander verschweißt. Durch eine Schweißverbindung kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Hüllelementen und den Elektroden einfach hergestellt werden.In a particularly preferred embodiment, the contact lugs and the enveloping elements are each welded together. By a welded connection, an electrically conductive connection between the enveloping elements and the electrodes can be easily produced.

In einer Ausgestaltung wird zudem vorgeschlagen, dass die Batteriezelle zumindest ein in die Schlaufe eingelegtes Einlegeelement aufweist, das zumindest in montiertem Zustand eine Presskraft bereitstellt, die zumindest ein Ende der Kontaktfahne gegen das korrespondierende Hüllelement drückt. Durch das Einlegeelement können die Hüllelemente und das Elektrodenpaket in ihre endgültigen Einbaulagen relativ zueinander gebracht werden, bevor die Kontaktfahnen mit den Hüllelementen verbunden werden. Das Einlegeelement stellt dann für die Kontaktfahnen eine Anpresskraft bereit, welche die Kontaktfahnen gegen die Innenseiten der Hüllelemente drückt. Durch die von dem Einlegeelement bereitgestellte Anpresskraft kann auf ein Anpresselement zur Herstellung der Schweißverbindung, wie beispielsweise eine Schweißelektrode, verzichtet werden. Für die Herstellung der Schweißverbindung kann dadurch beispielsweise ein Laserschweißverfahren verwendet werden. Das Herstellen der Schweißverbindung kann vereinfacht werden.In one embodiment, it is also proposed that the battery cell has at least one insertion element inserted in the loop, which at least in the assembled state provides a pressing force which presses at least one end of the contact lug against the corresponding enveloping element. By means of the insert element, the enveloping elements and the electrode packet can be brought into their final installation positions relative to one another before the contact lugs are connected to the enveloping elements. The insert element then provides a contact force for the contact lugs, which presses the contact lugs against the insides of the enveloping elements. Due to the contact force provided by the insert element, it is possible to dispense with a contact pressure element for producing the welded connection, for example a welding electrode. For example, a laser welding method can be used for the production of the welded connection. The production of the welded connection can be simplified.

Weiter wird eine Kraftfahrzeug-Hochvoltbatterie mit zumindest einem Zellblock vorgeschlagen, der eine Mehrzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Batteriezellen aufweist. Dadurch kann ein Zellblock und damit eine Kraftfahrzeug-Hochvoltbatterie mit einer hohen Leistungsdichte bereitgestellt werden.Further, a motor vehicle high-voltage battery having at least one cell block is proposed, which has a plurality of serially and / or parallel connected battery cells. As a result, a cell block and thus a motor vehicle high-voltage battery with a high power density can be provided.

Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle vorgeschlagen, bei dem Lagen aus Kathodenfolien und Anodenfolien wechselweise zu einem Elektrodenpaket mit einer ersten Kontaktfahne und einer zweiten Kontaktfahne angeordnet werden, wobei die Kontaktfahnen an einer Seite des Elektrodenpakets angeordnet sind. Dadurch kann eine Batteriezelle bereitgestellt werden, die eine hohe Leistungsdichte aufweist.In addition, a method for producing a battery cell according to the invention is proposed in which layers of cathode foils and anode foils are arranged alternately to form an electrode package having a first contact lug and a second contact lug, wherein the contact lugs are arranged on one side of the electrode package. Thereby, a battery cell having a high power density can be provided.

Vorzugsweise werden bei der Herstellung die Kontaktfahnen verformt, während das Elektrodenpaket in wenigstens ein Hüllelement in Form einer Schale eingelegt wird. Durch eine Verformung der Kontaktfahnen während der Herstellung kann erreicht werden, dass der Bauraum, den die Kontaktfahnen in montiertem Zustand einnehmen, besonders gering ist. Durch den geringen Bauraum kann die hohe Leistungsdichte realisiert werden.During production, the contact lugs are preferably deformed, while the electrode package is inserted in at least one enveloping element in the form of a shell. By a deformation of the contact lugs during manufacture can be achieved that the space occupied by the contact lugs in the assembled state, is particularly low. Due to the small installation space, the high power density can be realized.

Vorteilhafterweise werden die Kontaktfahnen während der Herstellung jeweils in zumindest eine Schlaufe gelegt. Da Schlaufen aufgrund ihrer Form einen besonders geringen Bauraum benötigen, kann der Bauraumbedarf der Batteriezelle besonders klein gehalten werden. Vorzugsweise wird die erste Kontaktfahne mit einem ersten Hüllelement und die zweite Kontaktfahne mit einem zweiten Hüllelement verschweißt.Advantageously, the contact lugs are placed during manufacture in at least one loop. Since loops require a particularly small space due to their shape, the space requirement of the battery cell can be kept very small. Preferably, the first contact lug is welded to a first envelope element and the second contact lug is welded to a second envelope element.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.Further advantages will become apparent from the following description of the figures. In the figures, two embodiments of the invention are shown. The figures, the description of the figures and the claims contain numerous features in combination.

Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Dabei zeigen:Showing:

1 einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Kraftfahrzeugbatterie, die zumindest einen Zellblock mit einer Mehrzahl von Batteriezellen in gestapelter Bauweise aufweist, 1 a motor vehicle drive train with a motor vehicle battery, which has at least one cell block with a plurality of battery cells in a stacked construction,

2 eine Explosionsdarstellung einer der Batteriezellen, 2 an exploded view of one of the battery cells,

3 die Batteriezelle während eines ersten Verfahrensschritts zur Herstellung, 3 the battery cell during a first process step for the manufacture,

4 die Batteriezelle während eines zweiten Verfahrensschritts beim einem Verschweißen von Kontaktfahnen eines Elektrodenpakets mit Hüllelementen der Batteriezelle, 4 the battery cell during a second process step in a welding of contact lugs of an electrode packet with enveloping elements of the battery cell,

5 eine Schnittdarstellung zu 4, 5 a sectional view too 4 .

6 die Batteriezelle in perspektivischer Darstellung während eines zweiten Verfahrensschritts nach einem Umklappen des Elektrodenpakets und eines der Hüllelemente, 6 the battery cell in a perspective view during a second method step after folding the electrode package and one of the enveloping elements,

7 eine Schnittdarstellung zu 6 in gedrehter Ansicht, 7 a sectional view too 6 in rotated view,

8 die Batteriezelle in vollständig montiertem Zustand, 8th the battery cell in fully assembled condition,

9 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Batteriezelle, wobei die Batteriezelle ein zusätzliches Einlegeelement aufweist, 9 A second embodiment of a battery cell, wherein the battery cell has an additional insert element,

10 ein Elektrodenpaket der Batteriezelle aus 9 mit dem Einlegeelement, 10 an electrode package of the battery cell 9 with the insert element,

11 die zusammengefügte Batteriezelle aus 9 in einer Schnittdarstellung und 11 the assembled battery cell 9 in a sectional view and

12 die Batteriezelle aus 9 nach einem Verschweißen von Kontaktfahnen mit Hüllelementen durch ein Laserschweißverfahren. 12 the battery cell off 9 after a welding of contact lugs with enveloping elements by a laser welding process.

Die 1 bis 8 zeigen schematisiert einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Kraftfahrzeugbatterie 40a sowie eine Verbindung von Batteriezellen 10a der Kraftfahrzeugbatterie 40a im Detail. Der Kraftfahrzeugantriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor 42a und einen Elektromotor 43a, die zum Antrieb von Antriebsrädern 44a vorgesehen sind. Die Kraftfahrzeugbatterie 40a ist insbesondere zur Abgabe von elektrischer Leistung an den Elektromotor 43a und zur Aufnahme von elektrischer Leistung, die der Elektromotor 43a in einem Generatorbetrieb erzeugt, vorgesehen. Die Kraftfahrzeugbatterie 40a ist als eine Hochvolt-Kraftfahrzeugbatterie ausgebildet.The 1 to 8th schematically show a motor vehicle drive train with a motor vehicle battery 40a and a connection of battery cells 10a the motor vehicle battery 40a in detail. The motor vehicle drive train includes an internal combustion engine 42a and an electric motor 43a used to drive drive wheels 44a are provided. The motor vehicle battery 40a is in particular for the delivery of electrical power to the electric motor 43a and for receiving electrical power, which is the electric motor 43a generated in a generator mode provided. The motor vehicle battery 40a is designed as a high-voltage vehicle battery.

Die Kraftfahrzeugbatterie 40a umfasst einen oder mehrere Zellblöcke 31a. Die Zellblöcke 31a umfassen eine Mehrzahl von Batteriezellen 10a, die zur Speicherung und Abgabe der elektrischen Leistung vorgesehen sind. Die Zellblöcke 31a sowie die Batteriezellen 10a in den Zellblöcken 31a sind elektrisch parallel und/oder seriell geschaltet, um eine für den Kraftfahrzeugantriebsstrang erforderliche Spannung und Leistung bereitstellen zu können. Die Batteriezellen 10a weisen jeweils eine Zellspannung im Niedervoltbereich auf, wobei die Zellspannung von einer verwendeten Zellchemie abhängt. Bei einer Ausbildung der Batteriezellen 10a als Lithium-Ionen-Batterien beträgt die Zellspannung beispielsweise 3,6 Volt. Grundsätzlich kann die Zellspannung aber auch andere Werte aufweisen. Die Kraftfahrzeugbatterie 40a weist je nach Verschaltung der Batteriezellen 10a eine Batteriespannung auf, die in Abhängigkeit von einer vorgesehenen Verwendung im Niedervoltbereich oder im Hochvoltbereich liegen kann. Ist die Kraftfahrzeugbatterie 40a als Starterbatterie ausgebildet, kann die Batteriespannung beispielsweise bei 12 Volt liegen. Insbesondere für eine Anwendung in einem Hybridantriebsstrang oder Elektroantriebsstrang kann die Kraftfahrzeugbatterie 40a auch für eine Batteriespannung von 120 Volt oder mehr vorgesehen sein.The motor vehicle battery 40a includes one or more cell blocks 31a , The cell blocks 31a comprise a plurality of battery cells 10a , which are provided for storage and delivery of electrical power. The cell blocks 31a as well as the battery cells 10a in the cell blocks 31a are electrically connected in parallel and / or in series in order to provide a voltage and power required for the motor vehicle drive train can. The battery cells 10a each have a cell voltage in the low voltage range, the cell voltage depends on a cell chemistry used. In an embodiment of the battery cells 10a as lithium-ion batteries, the cell voltage is 3.6 volts, for example. In principle, however, the cell voltage can also have other values. The motor vehicle battery 40a indicates depending on the interconnection of the battery cells 10a a battery voltage, which may be in the low voltage range or in the high voltage range depending on a intended use. Is the motor vehicle battery 40a designed as a starter battery, the battery voltage may for example be 12 volts. In particular, for use in a hybrid powertrain or electric powertrain, the motor vehicle battery 40a also be provided for a battery voltage of 120 volts or more.

Die Kraftfahrzeugbatterie 40a weist ein Batteriegehäuse 41a auf, das die Zellblöcke 31a mit den Batteriezellen 10a aufnimmt. Weiter umfasst die Kraftfahrzeugbatterie 40a eine Elektronik 39a, die insbesondere zur Überwachung der Batteriezellen 10a sowie zur Einstellung einer elektrischen Leistung, die den Batteriezellen 10a zugeführt oder den Batteriezellen 10a entnommen wird, vorgesehen ist. Außerdem umfasst die Kraftfahrzeugbatterie 40a eine Temperiereinrichtung 38a für die Batteriezellen 10a und/oder die Elektronik 39a, welche insbesondere zur Kühlung und/oder Heizung der Batteriezellen 10a vorgesehen ist. Die Zellblöcke 31a mit den Batteriezellen 10a, die Elektronik 39a und die Temperiereinrichtung 38a sind in dem gemeinsamen Batteriegehäuse 41a angeordnet (vgl. 1). Sämtliche Batteriezellen 10a sind analog ausgebildet. Eine nachfolgende Beschreibung der einzelnen Batteriezellen 10a ist auf sämtliche Batteriezellen 10a übertragbar.The motor vehicle battery 40a has a battery case 41a on, that's the cell blocks 31a with the battery cells 10a receives. Next comprises the motor vehicle battery 40a an electronics 39a , in particular for monitoring the battery cells 10a as well as for adjusting an electrical power to the battery cells 10a fed or the battery cells 10a is taken is provided. In addition, the motor vehicle battery includes 40a a tempering device 38a for the battery cells 10a and / or the electronics 39a which in particular for cooling and / or heating of the battery cells 10a is provided. The cell blocks 31a with the battery cells 10a , the Electronic 39a and the tempering device 38a are in the common battery case 41a arranged (cf. 1 ). All battery cells 10a are designed analogously. A subsequent description of the individual battery cells 10a is on all battery cells 10a transferable.

Die Batteriezelle 10a ist als bipolare Rahmenflachzelle ausgebildet. Die Batteriezelle 10a weist zwei Hüllelemente 11a, 12a und einen Rahmen 13a auf, der die Hüllelemente 11a, 12a miteinander verbindet. Die Hüllelemente 11a, 12a und der Rahmen 13a bilden ein Zellgehäuse der Batteriezelle 10a aus. Die Hüllelemente 11a, 12a, die jeweils eine Zellgehäusehälfte ausbilden, sind aus einem elektrisch leitenden Material. Der Rahmen 13a, der die Hüllelemente 11a, 12a verbindet, ist elektrisch isolierend. Die Hüllelemente 11a, 12a bilden Pole der Batteriezelle 10a aus und sind zum Einleiten und/oder Entnehmen von elektrischer Leistung vorgesehen.The battery cell 10a is designed as a bipolar Rahmenflachzelle. The battery cell 10a has two enveloping elements 11a . 12a and a frame 13a on, the shell elements 11a . 12a connects with each other. The wrapping elements 11a . 12a and the frame 13a form a cell housing of the battery cell 10a out. The wrapping elements 11a . 12a each forming a cell case half are made of an electrically conductive material. The frame 13a that the wrapping elements 11a . 12a connects, is electrically insulating. The wrapping elements 11a . 12a form poles of the battery cell 10a and are provided for the introduction and / or removal of electrical power.

Die Batteriezelle 10a weist einen elektrochemisch aktiven Teil zur Speicherung elektrischer Energie auf, der ein Elektrodenpaket 18a und ein Elektrolyt umfasst. Die Hüllelemente 11a, 12a und der Rahmen 13a begrenzen einen Elektrolytraum 19a, der zur Aufnahme des Elektrodenpaketes 18a und des Elektrolyts vorgesehen ist. Die Hüllelemente 11a, 12a und der Rahmen 13a schließen den Elektrolytraum 19a in Richtung einer Umgebung vollständig ab. Der Rahmen 13a oder eines der Hüllelemente 11a, 12a kann eine Einfüllöffnung aufweisen, die dazu vorgesehen ist, das Elektrodenpaket 18a mit dem Elektrolyt zu tränken, nachdem die Hüllelemente 11a, 12a durch den Rahmen 13a miteinander verbunden wurden. Alternativ kann das Elektrodenpaket 18a auch mit dem Elektrolyt getränkt werden, bevor die Batteriezelle 10a verschlossen wird, wodurch auf die Einfüllöffnung verzichtet werden kann.The battery cell 10a has an electrochemically active part for storing electrical energy, which is an electrode package 18a and an electrolyte. The wrapping elements 11a . 12a and the frame 13a limit an electrolyte space 19a , which is for receiving the electrode package 18a and the electrolyte is provided. The wrapping elements 11a . 12a and the frame 13a close the electrolyte chamber 19a completely off in the direction of an environment. The frame 13a or one of the wrapping elements 11a . 12a may have a filling opening, which is provided to the electrode package 18a to soak with the electrolyte after the enveloping elements 11a . 12a through the frame 13a were joined together. Alternatively, the electrode package 18a also be soaked with the electrolyte before the battery cell 10a is closed, which can be dispensed with the filling opening.

Die Temperiereinrichtung 38a der Kraftfahrzeugbatterie 40a ist zur Kühlung und/oder Erwärmung der Batteriezellen 10a vorgesehen. Die Temperiereinrichtung 38a umfasst eine Kühlplatte, die mit Kanälen für ein Fluid versehen ist. Die Kühlplatte wird in einem Betrieb von einem Klimakühlmittel oder einer Kühlflüssigkeit als Kühlfluid durchströmt. Die Hüllelemente 11a, 12a der Batteriezelle 10a sind an die Kühlplatte angebunden. Die Hüllelemente 11a, 12a sind an einer Schmalseite aufgedickt. Ein Wärmeaustausch zwischen der Kühlpatte, die alternativ oder zusätzlich auch als Heizplatte wirken kann, und der Batteriezelle 10a erfolgt über die Schmalseite der Hüllelemente 11a, 12a. Zwischen den Hüllelementen 11a, 12a und der Kühlplatte ist eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie angeordnet. Zur Verbesserung eines Wärmeübergangs sind die Hüllelemente 11a, 12a im Bereich der Kühlplatte parallel zu dieser um 90° abgekantet und bilden eine sogenannte Kühlfahne aus. Über die Kühlplatte ist bedarfsweise eine Heizung der Batteriezellen 10a, beispielsweise bei niedrigen Außentemperaturen, möglich. Hierzu wird die Kühlplatte, die vorzugsweise aus einem metallischen Material ist, von einem warmen Fluid durchströmt. The tempering device 38a the motor vehicle battery 40a is for cooling and / or heating the battery cells 10a intended. The tempering device 38a includes a cooling plate provided with channels for a fluid. The cooling plate is flowed through in an operation of an air-conditioning coolant or a cooling liquid as cooling fluid. The wrapping elements 11a . 12a the battery cell 10a are connected to the cooling plate. The wrapping elements 11a . 12a are thickened on a narrow side. A heat exchange between the cooling plate, which can alternatively or additionally act as a heating plate, and the battery cell 10a takes place via the narrow side of the enveloping elements 11a . 12a , Between the enveloping elements 11a . 12a and the cooling plate is arranged an electrically insulating heat conducting foil. To improve a heat transfer, the enveloping elements 11a . 12a folded in the region of the cooling plate parallel to this by 90 ° and form a so-called cooling flag. If necessary, a heating of the battery cells via the cooling plate 10a For example, at low outside temperatures, possible. For this purpose, the cooling plate, which is preferably made of a metallic material, flows through a warm fluid.

Der Elektrolyt besteht typischerweise aus organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Dimethylcarbonat, Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Diethylcarbonat oder aus Gemischen derselben sowie einem darin gelösten Leitsalz, wie beispielsweise LiPF₆. Der Elektrolyt kann zusätzlich Additive aufweisen. Das Elektrodenpaket 18a weist wechselweise angeordnete Lagen aus Kathodenfolien 20a, Separatorfolien 21a und Anodenfolien 22a auf. Die Kathodenfolien 20a und die Anodenfolien 22a werden jeweils durch eine der Separatorfolien 21a getrennt. Bei einer Lithium-Ionen-Zellchemie können die Kathodenfolien 20a und die Anodenfolien 22a beispielsweise beschichtete Alu- und Kupferfolien sein. Grundsätzlich ist aber auch eine andere Zellchemie denkbar.The electrolyte typically consists of organic solvents, such as, for example, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate or mixtures thereof and a conductive salt, such as LiPF _6, dissolved therein. The electrolyte may additionally have additives. The electrode package 18a has alternately arranged layers of cathode foils 20a , Separator foils 21a and anode foils 22a on. The cathode foils 20a and the anode foils 22a each through one of the Separatorfolien 21a separated. In a lithium-ion cell chemistry, the cathode foils 20a and the anode foils 22a For example, be coated aluminum and copper foils. In principle, however, another cell chemistry is also conceivable.

Für das Elektrodenpaket 18a sind unterschiedliche Ausgestaltungen möglich. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lagen aus Kathodenfolie 20a, Anodenfolie 22a und Separatorfolie 21a gestapelt. Alternativ ist denkbar, Bänder aus einer Mehrzahl von Lagen zu wickeln oder flachzuwickeln. Weiter ist es denkbar, eine bandförmige Separatorfolie 21a in Z-Form zu falten und die Kathodenfolien 20a und Anodenfolien 22a in Form von Blättern seitlich in sich dadurch ausbildende Taschen einzuschieben. Auch ist es denkbar, zwei benachbarte Batteriezellen 10a teilweise einstückig auszuführen, indem zumindest eines der Hüllelemente 11a, 12a dazu vorgesehen ist, beidseitig jeweils einen Elektrolytraum 19a zu begrenzen.For the electrode package 18a Different configurations are possible. In the illustrated embodiment, the layers of cathode foil 20a , Anode foil 22a and separator film 21a stacked. Alternatively, it is conceivable to wrap or flatten tapes of a plurality of plies. It is also conceivable to use a band-shaped separator film 21a to fold in Z-shape and the cathode foils 20a and anode foils 22a in the form of leaves laterally into it by forming pockets. It is also conceivable, two adjacent battery cells 10a partially in one piece by at least one of the enveloping elements 11a . 12a is provided to both sides each have an electrolyte space 19a to limit.

Das Elektrodenpaket 18a weist zwei Kontaktfahnen 23a, 24a auf, über die die Kathodenfolien 20a und die Anodenfolien 22a elektrisch leitend mit den Hüllelementen 11a, 12a verbunden sind. Die Anodenfolien 22a und Kathodenfolien 20a weisen jeweils mindestens einen Rand auf, an dem sie unbeschichtet sind. An diesem Rand ragen die Anodenfolien 22a und die Kathodenfolien 20a in Form der Kontaktfahnen 23a, 24a aus dem Elektrodenpaket 18a heraus. Die Hüllelemente 11a, 12a weisen jeweils eine unbeschichtete Innenseite auf. Die Kathodenfolien 20a sind mit der Innenseite des Hüllelements 11a verbunden. Die Anodenfolien 22a sind mit der Innenseite des Hüllelements 12a verbunden. Für eine Verbindung der Kontaktfahnen 23a, 24a mit den Hüllelementen 11a, 12a sind unterschiedliche Arten denkbar, wie beispielsweise ein Press- oder Schmelzschweißverfahren, wie insbesondere ein Widerstandspunktschweißverfahren, ein Ultraschallschweißverfahren oder ein Laserschweißverfahren. Ebenfalls denkbar ist eine kraftschlüssige Anbindung der Anodenfolien 22a und/oder der Kathodenfolien 20a an die Hüllelemente 11a, 12a, beispielsweise mittels Nieten.The electrode package 18a has two contact flags 23a . 24a on, over which the cathode foils 20a and the anode foils 22a electrically conductive with the enveloping elements 11a . 12a are connected. The anode foils 22a and cathode foils 20a each have at least one edge where they are uncoated. At this edge protrude the anode foils 22a and the cathode foils 20a in the form of the contact flags 23a . 24a from the electrode package 18a out. The wrapping elements 11a . 12a each have an uncoated inside. The cathode foils 20a are with the inside of the wrapping element 11a connected. The anode foils 22a are with the inside of the wrapping element 12a connected. For a connection of the contact flags 23a . 24a with the envelope elements 11a . 12a are conceivable different types, such as a press or fusion welding method, in particular a resistance spot welding method, an ultrasonic welding method or a laser welding method. Also conceivable is a frictional connection of the anode foils 22a and / or the cathode foils 20a to the enveloping elements 11a . 12a , for example by riveting.

Die Hüllelemente 11a, 12a weisen eine Schalenform auf. Jedes der Hüllelemente 11a, 12a weist einen Boden 16a, 17a und einen Schalenrand 14a, 15a auf. Im Bereich der Böden 16a, 17a weisen die Hüllelemente 11a, 12a eine im Wesentlichen ebene Oberfläche auf. Im Bereich des Schalenrands 14a, 15a weisen die Hüllelemente 11a, 12a eine Oberfläche auf, die bezogen auf die Oberfläche im Bereich der Böden 16a, 17a um wenigstens 80 Grad umgekantet ist. Die Böden 16a, 17a weisen eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Ist das Elektrodenpaket 18a wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Form eines Elektrodenstapels ausgebildet, sind die Lagen aus Kathodenfolien 20a, Separatorfolien 21a und Anodenfolien 22a in montiertem Zustand parallel zu den Böden 16a, 17a gestapelt. Die Schalenränder 14a, 15a definieren dann eine maximale Höhe, die das Elektrodenpaket 18a aufweisen kann. Die Hüllelemente 11a, 12a sind als Blechbiegeteile ausgebildet. Die Innenseiten der Hüllelemente 11a, 12a, an die die Kontaktfahnen 23a, 24a angebunden sind, sind durch den Schalenrand 14a, 15a des jeweiligen Hüllelements 11a, 12a ausgebildet.The wrapping elements 11a . 12a have a shell shape. Each of the wrapping elements 11a . 12a has a floor 16a . 17a and a bowl edge 14a . 15a on. In the field of soils 16a . 17a have the enveloping elements 11a . 12a a substantially flat surface. In the area of the shell edge 14a . 15a have the enveloping elements 11a . 12a a surface that, relative to the surface in the area of the floors 16a . 17a has been folded over by at least 80 degrees. The floors 16a . 17a have a substantially rectangular shape. Is the electrode package 18a As in the illustrated embodiment, in the form of an electrode stack formed, the layers of cathode foils 20a , Separator foils 21a and anode foils 22a in the assembled state parallel to the floors 16a . 17a stacked. The shell edges 14a . 15a then define a maximum height that the electrode package 18a can have. The wrapping elements 11a . 12a are formed as sheet metal parts. The insides of the enveloping elements 11a . 12a to which the contact flags 23a . 24a are tethered by the shell edge 14a . 15a of the respective enveloping element 11a . 12a educated.

Die Batteriezelle 10a weist zwei Isolierelemente 29a, 30a auf. Die Isolierelemente 29a, 30a bilden eine Innenisolierung aus, welche zwischen dem Elektrodenpaket 18a und den Hüllelementen 11a, 12a angeordnet ist. Die Isolierelemente 29a, 30a bilden den Rahmen 13a aus. Alternativ kann der Rahmen 13a auch getrennt von den Isolierelementen 29a, 30a ausgebildet werden. Das gesamte Elektrodenpaket 18a ist von den Isolierelementen 29a, 30a umschlossen. Lediglich im Bereich der Kontaktfahnen 23a, 24a weisen die Isolierelemente 29a, 30a jeweils eine Ausnehmung aus, durch die die Kontaktfahne 23a, 24a in montiertem Zustand hindurchgeführt ist.The battery cell 10a has two insulating elements 29a . 30a on. The insulating elements 29a . 30a form an inner insulation, which between the electrode package 18a and the envelope elements 11a . 12a is arranged. The insulating elements 29a . 30a form the frame 13a out. Alternatively, the frame 13a also separated from the insulating elements 29a . 30a be formed. The entire electrode package 18a is from the insulating elements 29a . 30a enclosed. Only in the area of the contact flags 23a . 24a have the insulating elements 29a . 30a in each case a recess, through which the contact tag 23a . 24a passed in the assembled state.

Das Elektrodenpaket 18a weist lediglich eine Seite 25a auf, an der die Kontaktfahnen 23a, 24a angeordnet sind. Die Kontaktfahnen 23a, 24a sind also an der gleichen Seite 25a angeordnet. Die Seite 25a, an der die Kontaktfahnen 23a, 24a angeordnet sind, ist als eine Schmalseite ausgebildet. Die Seite 25a ist kürzer als zwei Seiten 27a des Elektrodenpakets 18a, welche an die Seite 25a angrenzen. Die Kontaktfahnen 23a, 24a erstrecken sind entlang der Seite 25a. Die Kontaktfahnen 23a, 24a weisen jeweils eine Breite auf, die kleiner ist als eine halbe Breite der Seite 25a.The electrode package 18a has only one page 25a on, at which the contact flags 23a . 24a are arranged. The contact flags 23a . 24a So they are on the same page 25a arranged. The page 25a at which the contact flags 23a . 24a are arranged, is formed as a narrow side. The page 25a is shorter than two pages 27a of the electrode package 18a which to the side 25a adjoin. The contact flags 23a . 24a extend along the side 25a , The contact flags 23a . 24a Each has a width that is smaller than half the width of the page 25a ,

Die Kontaktfahnen 23a, 24a sind versetzt gegeneinander angeordnet. Die Seite 25a weist einen Mittenpunkt 28a auf, auf den bezogen die Kontaktfahnen 23a, 24a spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Der Mittenpunkt 28a der Seite 25a bildet einen geometrischen Mittelpunkt der Seite 25a aus. Der Mittenpunkt 28a trennt die Seite 25a in zwei gleich große Hälften. Die Kontaktfahnen 23a, 24a sind jeweils in einer der Hälften angeordnet.The contact flags 23a . 24a are staggered against each other. The page 25a has a midpoint 28a on, related to the contact flags 23a . 24a are arranged mirror-symmetrically to each other. The middle point 28a the side 25a forms a geometric center of the page 25a out. The middle point 28a separates the page 25a in two equal halves. The contact flags 23a . 24a are each arranged in one of the halves.

Die Kontaktfahnen 23a, 24a sind in montiertem Zustand in Schlaufen gelegt. Die Kontaktfahnen 23a, 24a weisen eine erste Faltung, an der die Kontaktfahnen 23a, 24a um 180 Grad umgebogen sind. und eine zweite Faltung, an der Kontaktfahnen 23a, 24a um 180 Grad umgebogen sind, auf. Die Faltungen einer Kontaktfahne 23a, 24a sind jeweils in unterschiedliche Richtungen umgebogen. Die Kontaktfahnen 23a, 24a sind dadurch jeweils mäanderförmig gefaltet. Ein Winkel, den die Faltungen aufweisen, hängt dabei insbesondere von Abständen zwischen dem Elektrodenpaket 18a und den Innenseiten der Hüllelemente 11a, 12a ab, mit denen die Kontaktfahnen 23a, 24a verbunden sind. Die Kontaktfahnen 23a, 24a und die Hüllelemente 11a, 12a sind durch Schweißverbindungen miteinander verbunden.The contact flags 23a . 24a are in the assembled state in loops laid. The contact flags 23a . 24a have a first fold at which the tabs 23a . 24a bent over 180 degrees. and a second fold, at the tabs 23a . 24a bent over by 180 degrees. The folds of a contact flag 23a . 24a are each bent in different directions. The contact flags 23a . 24a are thereby folded respectively meandering. An angle which the folds have depends in particular on distances between the electrode package 18a and the insides of the enveloping elements 11a . 12a off, with which the contact flags 23a . 24a are connected. The contact flags 23a . 24a and the enveloping elements 11a . 12a are connected by welded joints.

In einem ersten Verfahrensschritt eines Verfahrens zur Herstellung der Batteriezellen 10a werden die Isolierelemente 29a, 30a in das jeweils zugehörige Hüllelement 11a, 12a eingelegt. Das Elektrodenpaket 18a mit den Kontaktfahnen 23a, 24a wird in einem Winkel von 90 Grad zu dem Hüllelement 11a angeordnet (3). Der Winkel von 90 Grad ist dabei auf eine endgültige Einbaulage des Elektrodenpakets 18a in montiertem Zustand bezogen. In dem ersten Verfahrensschritt weisen die Kontaktfahnen 23a, 24a lediglich die erste Faltung auf. Die Faltungen weisen in dem ersten Verfahrensschritt noch einen Winkel von 90 Grad auf (4).In a first method step of a method for producing the battery cells 10a become the insulating elements 29a . 30a in the respective enveloping element 11a . 12a inserted. The electrode package 18a with the contact flags 23a . 24a becomes at an angle of 90 degrees to the wrapping element 11a arranged ( 3 ). The angle of 90 degrees is on a final installation position of the electrode package 18a in assembled condition. In the first process step, the contact lugs 23a . 24a only the first fold up. The convolutions still have an angle of 90 degrees in the first method step ( 4 ).

In einem zweiten Verfahrensschritt werden die Enden der Kontaktfahnen 23a, 24a mit dem jeweiligen Hüllelement 11a, 12a verschweißt. Durch den Winkel von 90 Grad der ersten Faltung weisen die Kontaktfahnen 23a, 24a eine Haupterstreckungsrichtung auf, die sich parallel zu der Innenseite der Hüllelemente 11a, 12a erstreckt. Die Kontaktfahnen 23a, 24a werden mit ihren Enden flächig in Kontakt mit den Innenseiten der Hüllelemente 11a, 12a gebracht. Als Schweißverfahren ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Ultraschallweißverfahren vorgesehen. Für das Schweißverfahren wird eine Schweißeinrichtung verwendet, welche einen ruhenden Amboss 32a und eine hochfrequent bewegte Sonotrode 33a aufweist. Zum Verschweißen werden das Ende der Kontaktfahne 23a und das Hüllelement 11a zwischen den Amboss 32a und die Sonotrode 33a eingespannt. Ist eine zweite Schweißeinrichtung vorgesehen, können die beiden Kontaktfahnen 23a, 24a und das jeweilige Hüllelement 11a, 12a gleichzeitig verschweißt werden (5). Die beiden Hüllelemente 11a, 12a sind in dem dritten Verfahrensschritt in einem Winkel von 180 Grad zueinander angeordnet. Das Elektrodenpaket 18a ist dadurch zu beiden Hüllelementen 11a, 12a in dem Winkel von 90 Grad angeordnet, der für die Herstellung der Schweißverbindung vorgesehen ist.In a second process step, the ends of the contact lugs 23a . 24a with the respective envelope element 11a . 12a welded. By the angle of 90 degrees of the first convolution, the tabs 23a . 24a a main extension direction, which is parallel to the inside of the enveloping elements 11a . 12a extends. The contact flags 23a . 24a become flat with their ends in contact with the insides of the enveloping elements 11a . 12a brought. As a welding method, an ultrasonic white method is provided in the illustrated embodiment. For the welding process, a welding device is used, which is a stationary anvil 32a and a high-frequency moving sonotrode 33a having. For welding, the end of the contact lug 23a and the wrapping element 11a between the anvil 32a and the sonotrode 33a clamped. If a second welding device is provided, the two contact lugs can 23a . 24a and the respective enveloping element 11a . 12a welded at the same time ( 5 ). The two enveloping elements 11a . 12a are arranged in the third process step at an angle of 180 degrees to each other. The electrode package 18a is thereby to both enveloping elements 11a . 12a arranged at the angle of 90 degrees, which is intended for the production of the welded joint.

In einem dritten Verfahrensschritt wird das Elektrodenpaket 18a um 90 Grad relativ zu dem Hüllelement 11a umgeklappt. Das Elektrodenpaket 18a wird dadurch in eine Position gebracht, in der es, bezogen auf das Hüllelement 11a, parallel versetzt zu seiner endgültigen Montageposition ist (vgl. 6). Das zweite Hüllelement 12a ist in 6 zur Vereinfachung nicht dargestellt. Das zweite Hüllelement 12a wird in dem dritten Verfahrensschritt um insgesamt 180 Grad umgeklappt. Das zweite Hüllelement 12a wird dadurch in eine Position gebracht, in der es ebenfalls parallel versetzt zu seiner endgültigen Montageposition angeordnet ist. Die beiden Hüllelemente 11a, 12a sind nach dem dritten Verfahrensschritt beabstandet zueinander angeordnet. Das Elektrodenpaket 18a ist zwischen den Hüllelementen 11a, 12a angeordnet.In a third process step, the electrode package 18a 90 degrees relative to the envelope element 11a folded. The electrode package 18a is thereby brought into a position in which, based on the enveloping element 11a parallel to its final mounting position (cf. 6 ). The second envelope element 12a is in 6 not shown for simplicity. The second envelope element 12a is folded over in the third step by a total of 180 degrees. The second envelope element 12a is thereby brought into a position in which it is also arranged offset parallel to its final mounting position. The two enveloping elements 11a . 12a are arranged at a distance from one another after the third method step. The electrode package 18a is between the enveloping elements 11a . 12a arranged.

In dem dritten Verfahrensschritt werden die zweiten Faltungen in die Kontaktfahnen 23a, 24a eingebracht. Die Hüllelemente 11a, 12a werden jeweils um einen Winkel von 90 Grad relativ zu dem Elektrodenpaket 18a umgeklappt. Die zweiten Faltungen der Kontaktfahnen 23a, 24a weisen nach dem dritten Verfahrensschritt ebenfalls einen Winkel von 90 Grad auf, wobei die zweiten Faltungen bezogen auf die ersten Faltungen in entgegengesetzte Richtung gebogen sind. Die Kontaktfahnen 23a, 24a sind nach dem dritten Verfahrensschritt stufenförmig oder Z-förmig gebogen (vgl. 7).In the third method step, the second folds are in the contact lugs 23a . 24a brought in. The wrapping elements 11a . 12a are each at an angle of 90 degrees relative to the electrode package 18a folded. The second folds of the contact flags 23a . 24a also have an angle of 90 degrees after the third method step, wherein the second convolutions are bent in the opposite direction with respect to the first convolutions. The contact flags 23a . 24a are bent stepwise or Z-shaped after the third step (see. 7 ).

In einem vierten Verfahrensschritt werden die Hüllelemente 11a, 12a gegeneinander gedrückt. Die Hüllelemente 11a, 12a und das Elektrodenpaket 18a werden dadurch in ihre endgültige Montageposition bewegt. Die Faltungen der Kontaktfahnen 23a, 24a werden in dem vierten Verfahrensschritt um weitere 90 Grad umgebogen. Der Winkel der Faltungen beträgt dann jeweils 180 Grad. Die Kontaktfahnen 23a, 24a sind dadurch mäanderförmig gebogen (vgl. 8).In a fourth method step, the enveloping elements 11a . 12a pressed against each other. The wrapping elements 11a . 12a and the electrode package 18a become thereby in their final mounting position emotional. The folds of the contact flags 23a . 24a are bent in the fourth step by another 90 degrees. The angle of the folds is then 180 degrees. The contact flags 23a . 24a are thereby meander-shaped bent (see. 8th ).

Die vorgenannten Winkel, in welchen die Hüllelemente 11a, 12a und das Elektrodenpaket 18a zueinander angeordnet werden, sowie die Winkel, welche die Faltungen in den einzelnen Verfahrensschritten aufweisen, beziehen sich auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. Die Winkel hängen insbesondere von einer konstruktiven Ausgestaltung der Hüllelemente 11a, 12a und des Elektrodenpaketes 18a ab. Für die Winkel kann grundsätzlich ein Winkelbereich von zumindest 20 Grad aufgespannt werden. Innerhalb dieses Winkelbereichs können die Winkel der Faltungen und/oder die Winkel, in welchen die Hüllelemente 11a, 12a und das Elektrodenpaket 18a zueinander angeordnet werden, von den vorgenannten Winkeln abweichen. Sofern in dem Ausführungsbeispiel ein Winkel von 90 Grad genannt ist, soll darunter insbesondere ein Winkelbereich zwischen 70 Grad und 110 Grad verstanden werden. Sofern in dem Ausführungsbeispiel ein Winkel von 180 Grad genannt ist, soll darunter insbesondere ein Winkelbereich zwischen 140 Grad und 220 Grad verstanden werden.The aforementioned angles in which the enveloping elements 11a . 12a and the electrode package 18a are arranged to each other, and the angle, which have the convolutions in the individual process steps, relate to the illustrated embodiment. The angles depend in particular on a structural design of the enveloping elements 11a . 12a and the electrode package 18a from. Basically, an angle range of at least 20 degrees can be set for the angles. Within this angular range, the angles of the folds and / or the angles in which the enveloping elements 11a . 12a and the electrode package 18a to each other, deviate from the aforementioned angles. If an angle of 90 degrees is mentioned in the exemplary embodiment, this is to be understood in particular as meaning an angle range between 70 degrees and 110 degrees. If an angle of 180 degrees is mentioned in the exemplary embodiment, this is to be understood as meaning, in particular, an angle range between 140 degrees and 220 degrees.

In den 9 bis 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 1 bis 8 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 8 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 9 bis 12 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 1 bis 8 verwiesen werden.In the 9 to 12 a further embodiment of the invention is shown. The following descriptions are essentially limited to the differences between the embodiments, with respect to the same components, features and functions on the description of the embodiment of 1 to 8th can be referenced. To distinguish the embodiments, the letter a in the reference numerals of the embodiment in the 1 to 8th by the letter b in the reference numerals of the embodiment of 9 to 12 replaced. With respect to identically designated components, in particular with regard to components with the same reference numerals, can in principle also to the drawings and / or the description of the embodiment of 1 to 8th to get expelled.

In den 9 bis 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Batteriezelle 10b für eine Hochvolt-Kraftfahrzeugbatterie gezeigt. Die Batteriezelle 10b umfasst ein Elektrodenpaket 18b, das wechselweise angeordnete Lagen aus Kathodenfolien 20b, Separatorfolien 21b und Anodenfolien 22b aufweist. Das Elektrodenpaket 18b weist eine erste Kontaktfahne 23b zur elektrischen Kontaktierung der Kathodenfolien 20b und eine zweite Kontaktfahne 24b zur Kontaktierung der Anodenfolien 22b auf. Das Elektrodenpaket 18b weist eine Seite 25b auf, an der die erste Kontaktfahne 23b und die zweite Kontaktfahne 24b angeordnet sind. Zur Innenisolierung umfasst die Batteriezelle 10b zwei Isolierelemente 29b, 30b.In the 9 to 12 is another embodiment of a battery cell 10b shown for a high voltage motor vehicle battery. The battery cell 10b includes an electrode package 18b , the alternately arranged layers of cathode foils 20b , Separator foils 21b and anode foils 22b having. The electrode package 18b has a first contact lug 23b for electrically contacting the cathode foils 20b and a second contact lug 24b for contacting the anode foils 22b on. The electrode package 18b has a page 25b on, at the first contact flag 23b and the second contact lug 24b are arranged. For internal insulation includes the battery cell 10b two insulating elements 29b . 30b ,

Die Batteriezelle 10b weist zwei Hüllelemente 11b, 12b auf, die einen Elektrolytraum 19b zur Anordnung des Elektrodenpakets 18b aufspannen. Die Kontaktfahnen 23b, 24b verbinden das Elektrodenpaket 18b mit den Hüllelementen 11b, 12b. In montiertem Zustand weisen die Kontaktfahnen 23b, 24b zwei Schlaufen auf. Ein Verfahren zur Herstellung der Batteriezelle 10b erfolgt im Wesentlichen analog zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel.The battery cell 10b has two enveloping elements 11b . 12b on, who has an electrolyte room 19b for the arrangement of the electrode packet 18b span. The contact flags 23b . 24b connect the electrode package 18b with the envelope elements 11b . 12b , When mounted, the tabs are pointing 23b . 24b two loops on. A method of manufacturing the battery cell 10b takes place substantially analogously to the previous embodiment.

Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel weist die Batteriezelle 10b ein in eine der Schlaufen eingelegtes Einlegeelement 26b auf, das in montiertem Zustand eine Presskraft bereitstellt, die die Enden der Kontaktfahnen 23b, 24b gegen das jeweils korrespondierende Hüllelement 11b, 12b drückt. Das Einlegeelement 26b ist in der ersten Schlaufe angeordnet. Es erstreckt sich über die gesamte Seite 25b des Elektrodenpakets 18b (vgl. 10).In contrast to the preceding embodiment, the battery cell 10b an inserted into one of the loops insert element 26b on, which provides a pressing force in the assembled state, the ends of the contact lugs 23b . 24b against the respective corresponding envelope element 11b . 12b suppressed. The insert element 26b is arranged in the first loop. It extends over the entire page 25b of the electrode package 18b (see. 10 ).

Das Einlegeelement 26b ist aus einem elastisch komprimierbaren Material. Das Einlegeelement 26b wird mit dem Elektrodenpaket 18b verbunden, bevor die Batteriezelle 10b montiert wird. Wird während der Herstellung der Batteriezelle 10b das Elektrodenpaket 18b relativ zu den Hüllelementen 11b, 12b umgeklappt, gelangt das Einlegeelement 26b in den Schlaufen der Kontaktfahnen 23b, 24b in seine endgültige Position. Durch das Umklappen wird das Einlegeelement 26b komprimiert. In montiertem Zustand drückt es dann die Enden der Kontaktfahnen 23b, 24b, die für die Verbindung mit den Hüllelementen 11b, 12b vorgesehen sind, gegen die Innenseiten der Hüllelemente 11b, 12b (vgl. 11).The insert element 26b is made of an elastically compressible material. The insert element 26b comes with the electrode package 18b connected before the battery cell 10b is mounted. Is used during manufacture of the battery cell 10b the electrode package 18b relative to the enveloping elements 11b . 12b folded down, the insert element passes 26b in the loops of the contact flags 23b . 24b in his final position. By folding the insert element 26b compressed. In the assembled state, it then presses the ends of the contact lugs 23b . 24b which is responsible for the connection with the envelope elements 11b . 12b are provided, against the inner sides of the enveloping elements 11b . 12b (see. 11 ).

Die Kontaktfahnen 23b, 24b sind analog zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel an die Hüllelemente 11b, 12b angeschweißt. Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel wird eine Schweißverbindung zwischen den Kontaktfahnen 23b, 24b und den Hüllelementen 11b, 12b hergestellt, nachdem die Hüllelemente 11b, 12b und das Elektrodenpaket 18b in ihre endgültige Montageposition gebracht wurden. Zur Herstellung der Schweißverbindung kann beispielsweise ein Laserschweißverfahren verwendet werden. Hierbei werden die Hüllelemente 11b, 12b im Bereich von Schweißstellen an einer Außenseite erwärmt. Im Bereich der Schweißstellen werden die Kontaktfahnen 23b, 24b durch das Einlegeelement 26b an die Innenseiten der Hüllelemente 11b, 12b angedrückt und verbinden sich bei einem Wärmeeintrag über die Außenseiten stoffschlüssig mit den Hüllelementen 11b, 12b (vgl. 12).The contact flags 23b . 24b are analogous to the previous embodiment of the enveloping elements 11b . 12b welded. In contrast to the previous embodiment, a welded connection between the contact lugs 23b . 24b and the envelope elements 11b . 12b made after the wrapping elements 11b . 12b and the electrode package 18b were brought into their final mounting position. For example, a laser welding method may be used to make the weld. Here, the enveloping elements 11b . 12b heated in the area of welds on an outside. In the area of welds, the contact lugs become 23b . 24b through the insert element 26b to the insides of the enveloping elements 11b . 12b pressed and connect with a heat input through the outer sides cohesively with the Hüllelementen 11b . 12b (see. 12 ).

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Batteriezellebattery cell
1111: Hüllelementsheath member
1212: Hüllelementsheath member
1313: Rahmenframe
1414: Schalenrandshell edge
1515: Schalenrandshell edge
1616: Bodenground
1717: Bodenground
1818: Elektrodenpaketelectrode pack
1919: Elektrolytraumelectrolyte space
2020: Kathodenfoliecathode foil
2121: Separatorfolieseparator
2222: Anodenfolieanode foil
2323: Kontaktfahnecontact tag
2424: Kontaktfahnecontact tag
2525: Seitepage
2626: Einlegeelementinsertion element
2727: Seitepage
2828: Mittenpunktmidpoint
2929: Isolierelementinsulating
3030: Isolierelementinsulating
3131: Zellblockcell block
3232: Ambossanvil
3333: Sonotrodesonotrode
3838: Temperiereinrichtungtempering
3939: Elektronikelectronics
4040: KraftfahrzeugbatterieMotor vehicle battery
4141: Batteriegehäusebattery case
4242: Verbrennungsmotorinternal combustion engine
4343: Elektromotorelectric motor
4444: Antriebsräderdrive wheels

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012018128 A1 [0002]

Claims

Battery cell for a high-voltage motor vehicle battery, with an electrode package ( 18a ; 18b ), the alternately arranged layers of cathode foils ( 20a ; 20b ) and anode foils ( 22a ; 22b ) as well as a first contact flag ( 23a ; 23b ) for electrically contacting the cathode foils ( 20a ; 20b ) and a second contact flag ( 24a ; 24b ) for contacting the anode foils ( 22a ; 22b ), characterized in that the electrode package ( 18a ; 18b ) a page ( 25a ; 25b ), at which the first contact lug ( 23a ; 23b ) and the second contact flag ( 24a ; 24b ) are arranged.

Battery cell according to claim 1, characterized in that the contact lugs ( 23a . 24a ; 23b . 24b ) are offset from each other.

Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the contact lugs ( 23a . 24a ; 23b . 24b ) are placed in at least one loop in the assembled state.

Battery cell according to one of the preceding claims, characterized by a first envelope element ( 11a ; 11b ) with the first contact flag ( 23a ; 23b ) is electrically connected and which has a shell shape, and a second envelope element ( 12a ; 12b ), with the second contact lug ( 24a ; 24b ) is electrically connected and which has a shell shape.

Battery cell according to claim 4, characterized in that the contact lugs ( 23a . 24a ; 23b . 24b ) and the envelope elements ( 11a . 12a ; 11b . 12b ) are each welded together.

Battery cell at least according to claims 3 and 4, characterized by at least one inserted into the loop insert element ( 26b ), which provides a pressing force, at least in the mounted state, which at least one end of the contact lug ( 23a ; 23b ) against the corresponding enveloping element ( 11b . 12b ) presses.

Motor vehicle high-voltage battery with at least one cell block ( 31a ), a plurality of serially and / or parallel interconnected battery cells ( 10a ; 10b ) according to one of the preceding claims.

Method for producing a battery cell ( 10a ; 10b ) according to one of the preceding claims, characterized in that layers of cathode foils ( 20a ; 20b ) and anode foils ( 22a ; 22b ) alternately to an electrode package ( 18a ; 18b ) with a first contact flag ( 23a ; 23b ) and a second contact lug ( 24a ; 24b ) arranged on one side ( 25a ; 25b ) of the electrode package ( 18a ; 18b ) are arranged.

Method according to claim 8, characterized in that the contact lugs ( 23a . 24a ; 23b . 24b ) are deformed while the electrode package ( 18a ; 18b ) in at least one enveloping element ( 11a . 12a ; 11b . 12b ) is inserted in the form of a shell.

Method according to claim 8 or 9, characterized in that the contact lugs ( 23a . 24a ; 23b . 24b ) are placed in at least one loop.

Method according to at least claim 9, characterized in that the first contact lug ( 23a ; 23b ) with a first envelope element ( 11a ; 11b ) and the second contact flag ( 24a ; 24b ) with a second envelope element ( 11a ; 11b ) is welded.