DE102014200011A1

DE102014200011A1 - Electrodes for battery cells

Info

Publication number: DE102014200011A1
Application number: DE102014200011.4A
Authority: DE
Inventors: Frank Zimmer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-01-03
Filing date: 2014-01-03
Publication date: 2015-07-09
Also published as: CN104766941A; CN104766941B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zu Herstellung eines Elektrodenensembles (42) einer Batteriezelle (38), die von einem mit einem Elektrolyten befüllten Gehäuse (40) aufgenommen ist, wobei die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden: es erfolgt das Zuführen eines eine Anode bildenden, bandförmigen ersten Materials, eines eine Kathode bildenden, bandförmigen zweiten Materials und mindestens eines einen Separator bildenden bandförmige dritten Materials zu einer Herstellvorrichtung. Danach erfolgt ein Beschneiden von Kontaktfahnen (46) zumindest des die Anode bildenden, ersten bandförmigen Materials und des die Kathode bildenden, zweiten bandförmigen Materials. Anschließend wird ein Schichtaufbau aus den mindestens drei bandförmigen Materialien erzeugt. Daran schließt sich das Fügen des bearbeiteten Elektrodenensembles (42) in Montagerichtung (52) in ein den Elektrolyten aufnehmendes Gehäuse (40) an.The invention relates to a method for producing an electrode ensemble (42) of a battery cell (38), which is accommodated by a housing (40) filled with an electrolyte, wherein the following method steps are carried out: the feeding of an anode forming, band-shaped first material, a cathode-forming, band-shaped second material and at least one separator-forming band-shaped third material to a manufacturing device. This is followed by trimming of contact lugs (46) at least of the first band-shaped material forming the anode and of the second band-shaped material forming the cathode. Subsequently, a layer structure of the at least three band-shaped materials is produced. This is followed by the joining of the processed electrode ensemble (42) in the mounting direction (52) into a housing (40) receiving the electrolyte.

Description

Stand der TechnikState of the art

EP 2 355 203 A1 bezieht sich auf eine Batterie und ein Herstellungsverfahren für eine derartige Batterie. Eine Elektrodenanordnung umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und einen Separator. Die Elektrodenanordnung kann entweder als Wickel oder in gestapelter Anordnung vorliegen. In einem Gehäuse sind die Elektrodenanordnung und ein Elektrolyt aufgenommen. Eine Tasche mit isolierenden Eigenschaften umfasst eine erste Seitenoberfläche, eine zweite Seitenoberfläche, eine dritte sowie eine vierte Seitenoberfläche sowie eine Unterseite, ferner ist diese Tasche mit Verbindungsöffnungen für den Elektrolyten versehen. Die Verbindungsöffnungen für den Elektrolyten sind als durchgängige Öffnungen beschaffen und erstrecken sich von der Unterseite der Tasche mit Isolierwirkung zu unteren Abschnitten der ersten und der zweiten Seitenoberflächen des Gehäuses der Batterie. EP 2 355 203 A1 relates to a battery and a manufacturing method for such a battery. An electrode assembly includes a first electrode, a second electrode, and a separator. The electrode arrangement can be present either as a winding or in a stacked arrangement. In a housing, the electrode assembly and an electrolyte are accommodated. A bag having insulating properties comprises a first side surface, a second side surface, a third and a fourth side surface, and a bottom surface, and further, this bag is provided with connection openings for the electrolyte. The communication holes for the electrolyte are constituted as through holes and extend from the lower side of the insulating bag to lower portions of the first and second side surfaces of the case of the battery.

KR 2007 0064600 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Batterie mittels eines Lasers zum Zuschneiden der Elektrode. Die Elektrode wird durch Laserstrahlen geschnitten, die auf die Oberseite der Elektroden auftreffen. KR 2007 0064600 A1 relates to a method of manufacturing an electrode for a battery by means of a laser for cutting the electrode. The electrode is cut by laser beams impinging on the top of the electrodes.

Das Zuschneiden von Materialien bzw. Folien mittels Laser ist aus dem Stand der Technik bekannt. Ferner ist es bekannt, Kontaktfahnen für Batteriezellen zu wickeln, sodass die Kontaktfahnen nach dem Aufeinanderwickeln einander überdecken.The cutting of materials or films by means of laser is known from the prior art. Furthermore, it is known to wind contact lugs for battery cells, so that the contact lugs cover each other after being wound up.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenensembles für eine Batteriezelle, die von einem mit einem Elektrolyten befüllten Gehäuse aufgenommen ist, vorgeschlagen, wobei die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:

a) Zuführen eines eine Anode bildenden, bandförmigen ersten Materials, eines eine Kathode bildenden, bandförmigen zweiten Materials und mindestens eines einen Separator bildenden bandförmigen dritten Materials zu einer Herstellvorrichtung,
b) Beschneiden von Kontaktfahnen zumindest des die Anode bildenden ersten bandförmigen Materials und des die Kathode bildenden zweiten bandförmigen Materials,
c) Erzeugen eines Schichtaufbaues aus den mindestens drei bandförmigen Materialien.
d) Fügen eines bearbeiteten Elektrodenensembles in Montagerichtung in ein einen Elektrolyten aufnehmendes Gehäuse.

According to the invention, a method for producing an electrode ensemble for a battery cell, which is accommodated by a housing filled with an electrolyte, is proposed, wherein the following method steps are run through:

a) supplying a band-shaped first material forming an anode, a band-shaped second material forming a cathode, and at least one band-shaped third material forming a separator to a production device,
b) trimming of contact lugs of at least the first band-shaped material forming the anode and the second band-shaped material forming the cathode,
c) producing a layer structure of the at least three band-shaped materials.
d) Joining a processed electrode ensemble in the mounting direction in a housing receiving an electrolyte.

In vorteilhafter Ausgestaltung des der Erfindung zu Grunde liegenden Gedankens erfolgt das Zuführen der im Wesentlichen in Bandform vorliegenden Materialien zu einer Umfangsfläche einer Trommel einer Wickeleinheit, auf welcher ein Schichtaufbau für ein Elektrodenensemble in gewickelter Form hergestellt wird. In an advantageous embodiment of the concept underlying the invention, the feeding of the essentially present in strip form materials to a peripheral surface of a drum of a winding unit, on which a layer structure for an electrode ensemble in wound form is made.

Kontaktfahnen des Elektrodenensembles, insbesondere des Schichtaufbaus werden stoffschlüssig miteinander verbunden, bevorzugt miteinander verschweißt. Die Lagen des Schichtaufbaus sind für den im Gehäuse der Batteriezelle bevorrateten Elektrolyten von der Außenseite her frei zugänglich. Das Beschneiden der Kontaktfahnen kann der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gemäß Verfahrensschritt b) bevorzugt im Rahmen einer Wellen-Profilierung erfolgen. Zur Vermeidung von Beschädigungen der Kontaktfahnen, die seitlich am Batteriewickel ausgebildet sind, werden Aussparungen herausgeschnitten oder herausgestanzt. Die Aussparungen werden an den anoden- und kathodenseitigen Kontaktfahnen gleichermaßen erzeugt und können beispielsweise bogenförmig im Al-Material bzw. im Cu-Material der beiden Kontaktfahnen anodenseitig und kathodenseitig verlaufen. Contact lugs of the electrode ensemble, in particular of the layer structure, are connected to one another in a material-locking manner, preferably welded together. The layers of the layer structure are freely accessible from the outside for the electrolyte stored in the housing of the battery cell. The trimming of the contact lugs can be carried out according to the invention proposed solution according to step b) preferably in the context of a wave profiling. To avoid damage to the contact lugs, which are formed laterally on the battery winding, recesses are cut out or punched out. The recesses are generated equally at the anode and cathode-side contact lugs and can, for example, arc-shaped in the Al material or in the Cu material of the two contact lugs on the anode side and the cathode side.

Die Aussparungen, die sich, in vorteilhafter Weise in den Endbereichen der Kontaktfahnen eines Batteriewickels befinden, dienen des Weiteren dazu, den im Gehäuse der Batteriezelle bevorrateten Elektrolyten schneller an das Elektrodenensemble zu leiten, sodass eine kürzere Prozesszeit beim Elektrolytbefüllen der jeweiligen Batteriezellen erreicht werden kann. The recesses, which are located advantageously in the end regions of the contact lugs of a battery roll, furthermore serve to conduct the electrolyte stored in the housing of the battery cell more quickly to the electrode ensemble, so that a shorter process time can be achieved during electrolyte filling of the respective battery cells.

Vor dem stoffschlüssigen Fügen der einzelnen Kontaktfahnen miteinander werden diese verpresst, sodass eine montagefreundliche, kompakte Anordnung entsteht.Before the material-locking joining of the individual contact lugs with each other, these are pressed, so that an easy-to-assemble, compact arrangement is created.

Neben dem vorstehend skizzierten Verfahren zu Herstellung eines Elektrodenensembles für eine Batteriezelle betrifft die Erfindung darüber hinaus auch die Batteriezelle. Die Batteriezelle zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine im Gehäuse der Batteriezelle angeordnete Elektrodenensemble, das eine Kontaktfahne umfasst, jeweils Aussparungen aufweist, die der Aufnahme isolierender Bauteile dienen. Ein isolierendes Bauteil, welches innerhalb des Gehäuses der Batteriezelle geschaffenen Platzes in diesem montiert werden kann, ist beispielsweise ein als Retainer bezeichneten Bauteil, hat die Aufgabe, das Elektrodenensemble nach außen hin zu isolieren und auch gegen mechanische Einflüsse zu Schützen. Dieses Bauteil wird in der Regel aus Kunststoff gefertigt; seine Geometrie ergibt sich aus der Ausführung der Batteriezelle.In addition to the above-outlined method for producing an electrode ensemble for a battery cell, the invention also relates to the battery cell. The battery cell is characterized in that the at least one electrode ensemble arranged in the housing of the battery cell and comprising a contact lug has respective recesses which serve to receive insulating components. An insulating component, which can be mounted within the housing of the battery cell space created in this, for example, a called retainer component, has the task to isolate the electrode ensemble to the outside and to protect against mechanical influences. This component is usually made of plastic; its geometry results from the design of the battery cell.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die Beschädigungsgefahr von seitlich aus einem Batteriewickel beispielsweise herausstehenden Kontaktfahnen beim Fügen, d.h. beim einen Einführen eines gewickelten Elektrodenensembles in ein Gehäuse einer Batteriezelle entscheidend zu minimieren. Stehen die Kontaktfahnen beispielsweise seitlich aus dem Batteriewickel hervor und wird dieser Batteriewickel im Wesentlichen in vertikaler Richtung von Oben über die offene Seite in das Gehäuse eingeschoben, so kann bei einer Montage und unterschiedlich lang ausgefallenen Kontaktfahnenüberständen ein unerwünschtes Knicken, eine Beschädigung oder dergleichen, insbesondere an den Kontaktfahnenenden auftreten.The solution proposed according to the invention advantageously makes it possible to avoid the risk of damage from the side of a battery wound, for example, protruding contact lugs during joining, i. to decisively minimize the insertion of a wound electrode ensemble into a housing of a battery cell. If the contact lugs protrude laterally out of the battery winding, for example, and if this battery winding is inserted into the housing from above substantially over the open side in the vertical direction, undesired kinking, damage or the like, in particular, can occur during assembly and contact lug projections of different lengths occur the contact tail ends.

Durch das Einbringen der Aussparungen im Bereich der Kontaktfahnen kann des Weiteren vorteilhafterweise erreicht werden, dass der im Gehäuse der Batteriezelle bevorratete Elektrolyt leichter zu den Elektroden gelangt und elektrochemische Prozesse schneller initiiert werden. Des Weiteren lässt sich durch das verbesserte Zuströmen des Elektrolyten zum Elektrodenensemble gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung die Befüllzeit, die für das Elektrolytbefüllen erforderlich ist, erheblich verkürzen, sodass sich eine verkürzte Prozesszeit einstellt.By introducing the recesses in the region of the contact lugs, it can furthermore advantageously be achieved that the electrolyte stored in the housing of the battery cell is easier to reach the electrodes and that electrochemical processes are initiated more quickly. Furthermore, due to the improved inflow of the electrolyte to the electrode ensemble according to the solution proposed according to the invention, the filling time which is required for the electrolyte filling can be shortened considerably, so that a shortened process time ensues.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung bleiben die Umlagekanten einer Elektrodenanordnung die Wickelkante frei, sodass eine Beschädigung des Batteriewickels in diesem Bereich vermieden werden kann. Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, wird im Gehäuse der Batteriezelle Platz geschaffen, welcher zur Montage weiterer isolierender Bauteile, beispielsweise eines Retainers genutzt werden kann Ein Retainer stellt ein in der Regel aus Kunststoff gefertigtes Bauteil da, das die Aufgabe hat, das Elektrodenensemble nach außen hin zu isolieren und des Weiteren gegen mechanische Einflüsse zu Schützen. Die Geometrie des Retainers ergibt sich durch die Ausführung der Batterie.As a result of the solution proposed according to the invention, the transfer edges of an electrode arrangement remain free of the winding edge, so that damage to the battery roll in this region can be avoided. Following the proposed solution according to the invention, space is created in the housing of the battery cell, which can be used for mounting further insulating components, such as a retainer A retainer provides a usually made of plastic component there, which has the task, the electrode ensemble to the outside to isolate and further protect against mechanical influences. The geometry of the retainer results from the design of the battery.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eines Zuschnittes von Kontaktfahnen, vor dem Aufwickeln eines Batteriewickels, kann die freie Länge der Kontaktfahnen erheblich verkürzt werden. Die Verkürzung ermöglicht es, das Elektrodenensemble insgesamt gesehen breiter, d.h. die Breite eines Gehäuses effektiver ausnutzend auszubilden und somit mehr Aktivmaterial in einer beispielsweise als Batteriewickel ausgebildeten Batteriezelle unterzubringen, und dadurch den Energieinhalt zu steigern.The inventively proposed solution of a blank of contact lugs, before winding a battery winder, the free length of the tabs can be significantly shortened. The shortening makes it possible to make the electrode ensemble wider overall, i. make more effective use of the width of a housing exploiting and thus accommodate more active material in a battery cell, for example, designed as a battery winding, and thereby increase the energy content.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 eine Herstelleinrichtung zur Herstellung von Elektrodenensembles aus in Bandform vorliegenden Materialien, wobei das Elektrodenensemble gewickelt wird, 1 a manufacturing device for producing electrode ensembles from strip-shaped materials, wherein the electrode ensemble is wound,

2 die Montage eines Elektrodenensembles in einem mit einem Elektrolyten befüllten Gehäuse, 2 the assembly of an electrode ensemble in a housing filled with an electrolyte,

3 ein Schichtaufbau eines Elektrodenensembles, 3 a layer structure of an electrode ensemble,

4 den Schichtaufbau eines Elektrodenensembles, dessen Kontaktfahnen beschnitten sind und auf eine Wellen-Profilierung aufweisen, 4 the layer structure of an electrode ensemble whose contact lugs are trimmed and have a wave profiling,

5 die Darstellung von Aussparungen an den Enden der Kontaktfahnen beidseits eines Elektrodenensembles, 5 the representation of recesses at the ends of the contact lugs on both sides of an electrode ensemble,

6 unterschiedlich abgelängte Lagen eines Schichtaufbaus eines Elektrodenensembles und 6 different cut to length layers of a layer structure of an electrode ensemble and

7 eine Verbindung von einzelnen Lagen des Schichtaufbaus in definierten Abständen in Bezug aufeinander. 7 a connection of individual layers of the layer structure at defined intervals in relation to each other.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Der Darstellung gemäß 1 ist in schematischer Ansicht eine Herstelleinrichtung zu entnehmen, mit welcher aus bandförmigen Materialien für Anode, Kathode, Separator ein Elektrodenensemble gewickelt hergestellt werden kann.The representation according to 1 is to take a schematic view of a manufacturing, with which an electrode ensemble can be made wound from band-shaped materials for anode, cathode, separator wound.

Eine Herstellvorrichtung 10, auf welcher Elektrodenensembles oder Elektrodenanordnungen gewickelt hergestellt werden können, umfasst einen Zufuhrabschnitt 20. Im Zufuhrabschnitt 20 wird ein erstes Material 12 zur Herstellung der Anode, ein zweites Material 14 zur Herstellung der Kathode und zumindest ein drittes Material 16 zur Herstellung eines Separators einer Zuschnittstelle 22 zugeleitet. Die Modellierung des dritten, vorzugsweise bandförmigen Materials 16 zur Herstellung des Separators, dessen seitlicher Beschnitt ist in der Regel nicht erforderlich. Der Separator wird nur hinsichtlich seiner Länge zugeschnitten. Dies erfolgt in einer Zuführ- und Schneideeinheit 24. Die Zuschnittstelle 22 beinhaltet eine Ausrichtung des ersten Materials 12 und des zweiten Materiales 14 zur Herstellung der Elektroden dahingehend, dass eine Bahnkantensteuerung erfolgt. Des Weiteren wird an Zuschnittstelle 22 ein Laser zum Schneiden inklusive einer Schutzmimik ausgerichtet, um die Beschichtung vor dem Laser und Elektrodenensemble insgesamt vor Partikeln zu schützen. Ferner ist eine entsprechende Reinigungseinheit vorgesehen, die beispielsweise ein gezieltes Anblasen und ein gezieltes Absaugen ermöglicht. Die Zuschnittstelle 22 ist in der Regel zur Vermeidung eines Partikeltransfers gekapselt ausgebildet. Für eine jede der Elektroden, d.h. für das erste Material 12 zur Herstellung der Anode sowie für das zweite Material 14 zur Herstellung der Kathode ist eine separate Einheit erforderlich. Für die Gewährleistung einer Prozesskontrolle kann beispielsweise ein visuelles Prüfsystem, beispielsweise in Gestalt einer Kamera eingesetzt werden. Über die Prozesskontrolle können die Zuführung, die Ausrichtung, das Schneiden sowie ggf. eine Kontrolle des Ergebnisses erfolgen. A manufacturing device 10 on which electrode ensembles or electrode assemblies can be made wound, comprises a feed section 20 , In the feeder section 20 becomes a first material 12 for the production of the anode, a second material 14 for producing the cathode and at least a third material 16 for producing a separator of a blank 22 fed. The modeling of the third, preferably band-shaped material 16 for the preparation of the separator whose lateral trimming is usually not required. The separator is cut to length only. This is done in a feeding and cutting unit 24 , The interface 22 includes an orientation of the first material 12 and the second material 14 for producing the electrodes in such a way that a web edge control takes place. Furthermore, will be at interface 22 one Laser for cutting including a protective mimic aligned to protect the coating in front of the laser and electrode ensemble in total from particles. Furthermore, a corresponding cleaning unit is provided which allows, for example, a targeted blowing and a targeted suction. The interface 22 is usually encapsulated to avoid particle transfer. For each of the electrodes, ie for the first material 12 for the production of the anode as well as for the second material 14 to make the cathode, a separate unit is required. To ensure a process control, for example, a visual inspection system, for example in the form of a camera can be used. Via the process control, the feeding, the alignment, the cutting as well as a control of the result can take place.

In 1 ist der Zufuhrabschnitt 20 derart beschaffen, dass neben den drei Materialien in Bandform 12, 14, 16 ein viertes Material 18, ebenfalls in Bandform vorliegend und eine Außenseite eines Separators darstellend, der Zuschnittstelle 22 zugeführt werden können. An einer Zufuhr- und Schneideeinheit 24 erfolgt das Beschneiden der zumindest drei einzelnen bandförmigen Materialien 12, 14, 16 und ggf. des vierten Materials 18 – so vorhanden – bevor die in Bandform vorliegenden Materialien 12, 14, 16 ggf. 18 auf einer Umfangsfläche 32 einer Trommel 30 einer Wickeleinheit 28 zu einem Schichtaufbau zusammen geführt werden. Der Umfangsfläche 32 der Trommel 30 der Wickeleinheit 28 ist eine Beschichtungseinheit 26 zugeordnet, an der der auf der Umfangsfläche 32 der Trommel 30 entstehender Schichtaufbau mit einem Klebeband versehen werden kann. Innerhalb der Trommel 30 befinden sich eine erste und eine zweite innenliegende Wickelrolle 34, 36 In 1 is the feed section 20 such that in addition to the three materials in band form 12 . 14 . 16 a fourth material 18 also present in tape form and an outside of a separator representing the blank 22 can be supplied. At a feeding and cutting unit 24 the trimming of the at least three individual band-shaped materials takes place 12 . 14 . 16 and possibly the fourth material 18 - if available - before the tape materials 12 . 14 . 16 possibly. 18 on a peripheral surface 32 a drum 30 a winding unit 28 be merged into a layer structure. The peripheral surface 32 the drum 30 the winding unit 28 is a coating unit 26 assigned to the on the peripheral surface 32 the drum 30 emerging layer structure can be provided with an adhesive tape. Inside the drum 30 There are a first and a second inner winding roll 34 . 36

2 zeigt ein Elektrodenensemble vor der Montage in einem Gehäuse der Batteriezelle, wobei das Gehäuse mit einem Elektrolyten befüllt ist. Entsprechend der Darstellung in 2 umfasst eine Batteriezelle 38 ein mit einem Elektrolyten befülltes Gehäuse 40 sowie ein Elektrodenensemble 42. Bei dem Elektrodenensemble 42 kann es sich um ein solches handeln, welches gewickelt ausgeführt ist, und als Batteriewickel bezeichnet wird, oder beim Elektrodenensemble 42 kann es sich auch um eine Elektrodenensemble 42 in Stabelanordnung handeln, bei der die einzelnen Schichten, die in der Darstellung gemäß 1 gewickelt werden, in Plan aufeinander liegend angeordnet sind. 2 shows an electrode ensemble before mounting in a housing of the battery cell, wherein the housing is filled with an electrolyte. As shown in 2 includes a battery cell 38 a housing filled with an electrolyte 40 as well as an electrode ensemble 42 , In the electrode ensemble 42 it may be one that is wound, called a battery wrap, or the electrode ensemble 42 It can also be an electrode ensemble 42 act in bar arrangement, in which the individual layers, in the illustration according to 1 are wound, are arranged on top of each other in plan.

2 zeigt, dass das Elektrodenensemble 42 an seiner Oberseite einer Abdeckung umfasst, auf der sich Anschlussterminals 44 befinden. Ferner weist die Abdeckung ein Berstventil 46 auf. An den Seitenflächen des Elektrodenensembles 42 gemäß der perspektivischen Ansicht in 2 erstrecken sich Kontaktfahnen 48, deren Fahnenenden mit Bezugszeichen 50 bezeichnet sind. Beim Fügen des Elektrodenensembles 42 gemäß der Darstellung in 2 in Montagerichtung 52 in einen Hohlraum 54 des Gehäuses 40 besteht die Gefahr, dass die Fahnenenden 50 der Kontaktfahnen 48 abbrechen oder anderweitig Schaden nehmen können. 2 shows that the electrode ensemble 42 on its top covers a cover on which connection terminals 44 are located. Furthermore, the cover has a bursting valve 46 on. On the side surfaces of the electrode ensemble 42 according to the perspective view in 2 contact flags extend 48 , their flag ends with reference numerals 50 are designated. When joining the electrode ensemble 42 as shown in 2 in mounting direction 52 in a cavity 54 of the housing 40 there is a risk that the flag ends 50 the contact flags 48 abort or otherwise be damaged.

3 zeigt einen Schichtaufbau eines Elektrodenensembles. 3 shows a layer structure of an electrode ensemble.

In 3 ist dargestellt, dass der Schichtaufbau 56 des Elektrodenensembles 42 das erste Material 12, die Anode bildend umfasst, ferner das zweite Material 14, die Kathode bildend sowie zumindest ein drittes Material welches den Separator darstellt. Aus der Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass die sich an Ober- und Unterseite der Anordnung dargestellte Kontaktfahnen 48 im Wesentlichen eben erstrecken und keine Einschnitte, Aussparungen oder der Gleichen aufweisen.In 3 is shown that the layer structure 56 of the electrode ensemble 42 the first material 12 forming the anode, further comprising the second material 14 forming the cathode and at least a third material which constitutes the separator. From the illustration according to 3 shows that the tabs shown at the top and bottom of the arrangement 48 extend substantially planar and have no cuts, recesses or the like.

Der Darstellung gemäß 4 ist ein Schichtaufbau eines Elektrodenensembles zu entnehmen, dessen Kontaktfahnen, die sich an Ober- und Unterseite erstrecken, beschnitten sind. The representation according to 4 is to take a layer structure of an electrode ensemble, the contact lugs which extend at the top and bottom, are cropped.

Der Schichtaufbau 56 gemäß der Darstellung in 4 umfasst neben dem ersten Material 12, welches die Anode bildet, dem zweiten Material 14, welches die Kathode darstellt, zumindest ein drittes Material 16, den Separator bildend. Optional kann der Schichtaufbau 56 gemäß der Darstellung in 4 auch ein viertes Material 18 aufweisen, welches als weitere Separatorschicht dient. The layer structure 56 as shown in 4 includes next to the first material 12 , which forms the anode, the second material 14 which is the cathode, at least a third material 16 , forming the separator. Optionally, the layer structure 56 as shown in 4 also a fourth material 18 have, which serves as a further separator layer.

4 zeigt, dass die sich an Ober- und Unterseite des Schichtaufbaus 56 gemäß der Darstellung in 4 erstreckenden Kontaktfahnen 48 mit einer Wellen-Profilierung 58 versehen sind. Die Kontaktfahnen 48, die sich im Wesentlichen parallel zueinander an der Oberseite und Unterseite des in 4 dargestellten Schichtaufbaus 56 erstrecken, weisen Wellenberge und Wellentäler auf, die symmetrisch zueinander sind. 4 shows that at the top and bottom of the layer structure 56 as shown in 4 extending contact flags 48 with a wave profiling 58 are provided. The contact flags 48 which are substantially parallel to each other at the top and bottom of the in 4 layer structure shown 56 extend, have wave peaks and troughs, which are symmetrical to each other.

In der Darstellung gemäß 5 ist vergrößert dargestellt, wie einzelnen Kontaktfahnen nach den Bescheiden aussehen. 6 zeigt, dass an der oberen Kontaktfahne 48, gefertigt aus dem zweiten Material 14, d.h. die Kathode bildend, in den Endbereichen jeweils Aussparungen 60 im Aluminienmaterial der Kathode eingebracht sind. Bei den Aussparungen 60 kann es sich um bogenartige Segmente handeln. Analog dazu weist die Kontaktfahne 48, welche untenliegend in 5 angeordnet ist, in ihren Eckbereichen jeweils Aussparungen 62 auf, die in das Cu-Material der als Anode dienenden unteren Kontaktfahnen 48 eingelassen sind.In the illustration according to 5 is shown enlarged how individual tabs look like after the modesty. 6 shows that at the upper contact lug 48 , made of the second material 14 ie forming the cathode, recesses in the end regions 60 are introduced in the aluminum material of the cathode. At the recesses 60 they can be arcuate segments. Analogously, the contact lug has 48 which lying down in 5 is arranged, in their corner areas each recesses 62 on, in the Cu material of serving as an anode lower contact lugs 48 are admitted.

Die Aussparungen 60 bzw. 62 an den Kontaktfahnen 48 verbessern darüber hinaus aus das Zuströmverhalten des in Gehäuse 40 bevorrateten Elektrolyten zu den einzelnen Elektrodenensembles 42, sodass die Elektrolytbefüllzeit erheblich reduziert werden kann, was zu einer kürzeren Prozesszeit führt. Der Vollständigkeit sei erwähnt, dass in 5, in der dort gezeigten Anordnung noch den Separator darstellenden dritte und vierte Materialien 16, 18 enthalten sein können. The recesses 60 respectively. 62 at the contact flags 48 In addition, they improve the inflow behavior of the housing 40 stockpiled electrolytes to the individual electrode ensembles 42 so that the electrolyte filling time can be significantly reduced, resulting in a shorter process time. The completeness should be mentioned that in 5 , in the arrangement shown there are still the third and fourth materials representing the separator 16 . 18 may be included.

Die Aussparungen 60 bzw. 62 in den Endbereichen der Kontaktfahnen 48 bieten darüber hinaus auch Platz für weitere im Gehäuse 40 der Batteriezelle 38 unterzubringende, insolierende Bauteile, beispielsweise einen Retainer. Den Darstellungen gemäß der 6 und 7 ist zu entnehmen, dass beispielsweise unter Anwendung des Laserschneidverfahrens die einzelnen Schichten des Schichtaufbaus 56 unterschiedlich abgelängt werden können. Insbesondere können die Länge der Kontaktfahnen 48 über die Dicke eines Batteriewickels angepasst werden, sodass nach dem Verpressen der Kontaktfahnen 48 miteinander, die einzelnen Lagen des Schichtaufbaus 56 eine identische Länge aufweisen, wodurch Platz eingespart werden kann.The recesses 60 respectively. 62 in the end regions of the contact lugs 48 also offer space for more in the housing 40 the battery cell 38 to be housed, insolent components, such as a retainer. The representations according to the 6 and 7 It can be seen that, for example, using the laser cutting process, the individual layers of the layer structure 56 can be cut to different lengths. In particular, the length of the contact lugs 48 be adapted across the thickness of a battery roll, so that after pressing the tabs 48 with each other, the individual layers of the layer structure 56 have an identical length, which space can be saved.

6 zeigt zum Beispiel, dass einzelne Lagen 68, 70, 72, 74, 76 des Schichtaufbaus 56 einer Längenanpassung 66 erfahren haben. In Bezug auf 6 ist festzuhalten, dass die innenliegende Lage, d.h. die dritte Lage 72 die kürzeste ist, und die benachbart zu diese angeordneten zweite Lage 70 und die vierte Lage 74 die gleiche Längen aufweisen, die wiederum kürzer sind als die Längen der ersten Lage 68 bzw. der fünften Lage 76. Werden die Längen der Lagen 68, 70, 72, 74, 76 so gewählt wie in 6 dargestellt, ergibt sich eine Lagenanordnung 78 wie sie in 7 dargestellt ist. Da alle Lagen 68, 70, 72, 74, 76 des Schichtaufbaus 56 in definierten Abständen enden ergibt sich bei einem Verpressen der Lagen 68, 70, 72, 74, 76 in einem von deren Endbereichen die in 7 dargestellte Anordnung, sodass alle Lagen in 68, 70, 72, 74, 76 in einem definierten Abstand in Bezug aufeinander liegen. 6 shows, for example, that individual layers 68 . 70 . 72 . 74 . 76 of the layer structure 56 a length adjustment 66 have experienced. In relation to 6 It should be noted that the inner layer, ie the third layer 72 the shortest, and the second layer adjacent thereto 70 and the fourth location 74 have the same lengths, which in turn are shorter than the lengths of the first layer 68 or the fifth layer 76 , Be the lengths of the layers 68 . 70 . 72 . 74 . 76 chosen as in 6 shown, results in a layer arrangement 78 as they are in 7 is shown. As all layers 68 . 70 . 72 . 74 . 76 of the layer structure 56 Ending at defined intervals results when pressing the layers 68 . 70 . 72 . 74 . 76 in one of their end areas the in 7 shown arrangement, so that all layers in 68 . 70 . 72 . 74 . 76 lie at a defined distance with respect to each other.

Der Schichtaufbau 56, aufgebaut aus einzelnen Lagen 68, 70, 72, 74 und 76 in Form aufeinanderliegend angeordneter Lagen 68, 70, 72, 74 und 76, kann entweder bei einem Pressen durch ein Werkzeug oder beim stoffschlüssigen Verbinden beispielsweise beim Fügen der einzelnen Lagen 68, 70, 72, 74 und 76 miteinander, beispielsweise durch eine Niederhalter hergestellt werden. The layer structure 56 , built up of individual layers 68 . 70 . 72 . 74 and 76 in the form of superimposed layers 68 . 70 . 72 . 74 and 76 , can either during pressing by a tool or in material bonding, for example, when joining the individual layers 68 . 70 . 72 . 74 and 76 with each other, for example, be produced by a hold-down.

Bei der Ausbildung der Batteriezelle 38 als Batteriewickel werden zwei Separatormaterialien bzw. zwei Separatorschichten benötigt. Diese können aus dem gleichen Material bestehen, müssen jedoch eine Elektrode stets beidseitig umfassen, da ansonsten stets ein Kontakt zwischen dem ersten bandförmigen Material 12, d.h. der Anode und dem zweiten bandförmigen Material 14, d.h. der Kathode vorläge. Bei dem in den 6 und 7 angedeuteten Schichtaufbau könnte eine solche Separatorschicht beispielsweise die zweite Lage 70 und die vierte Lage 74 sein. In the formation of the battery cell 38 As battery wraps, two separator materials or two separator layers are required. These can be made of the same material, but must always include an electrode on both sides, otherwise there is always a contact between the first band-shaped material 12 that is, the anode and the second belt-shaped material 14 , ie the cathode vorläge. In the in the 6 and 7 indicated layer structure, such a separator layer, for example, the second layer 70 and the fourth location 74 be.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiches eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2355203 A1 [0001]
KR 20070034600 A1 [0002]

Claims

Process for producing an electrode ensemble ( 42 ) of a battery cell ( 38 ) filled by an electrolyte-filled housing ( 40 ), with the following method steps: a) supplying an anode-forming, band-shaped first material ( 12 ), a cathode-forming band-shaped second material ( 14 ) and at least one strip-shaped third material forming a separator ( 16 ) to a manufacturing device ( 10 ), b) trimming of contact lugs ( 48 ) at least of the anode forming the first band-shaped material ( 12 ) and the cathode forming the second band-shaped material ( 14 ), c) generating a layer structure ( 56 ) from the at least three band-shaped materials ( 12 . 14 . 16 ) d) joining the processed electrode ensemble ( 42 ) in mounting direction ( 52 ) in a housing receiving the electrolyte ( 40 ).

A method according to claim 1, characterized in that the feeding according to method step a) to a peripheral surface ( 32 ) a drum ( 30 ) a winding unit ( 28 ) he follows.

Method according to claim 1, characterized in that the contact lugs ( 48 ) of the electrode ensemble ( 42 ), in particular the layer structure ( 56 ) Are materially connected to each other, in particular welded together.

Method according to claim 1, characterized in that layers ( 68 . 70 . 72 . 74 . 76 ) of the layer structure ( 56 ) in the housing ( 40 ) remain freely accessible to the electrolyte.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that according to method step b) a trimming of the contact lugs ( 48 ) in wave profiling ( 58 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the contact lugs ( 48 ) of anode and cathode recesses ( 60 . 62 ) are cut out or punched out.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recesses ( 60 . 62 ) Access openings for the electrolyte to the electrode ensemble ( 42 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a length adaptation ( 66 ) of layers ( 68 . 70 . 72 . 74 . 76 ) of the layer structure ( 56 ) such that the innermost layer ( 72 ) is the shortest layer.

Method according to claim 3, characterized in that the contact lugs ( 48 ) are pressed together before the cohesive joining.

Battery cell ( 38 ) produced according to the method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the at least one electrode ensemble ( 42 ) Contact flags ( 48 ), each having recesses ( 60 . 62 ), which serve to receive insulating components.