DE102015209069A1 - Batteriezelle und Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (2), umfassend ein Zellengehäuse (3) und mindestens einen innerhalb des Zellengehäuses (3) angeordneten Elektrodenwickel (10) mit zwei Elektroden (14, 16), nämlich einer Kathode (14) und einer Anode (16), wobei mindestens eine der Elektroden (14, 16) mit einem Kontaktelement (51) verbunden ist. Dabei ist das Kontaktelement (51) mit dem Zellengehäuse (3) verbunden. Die Erfindung ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle (2), wobei mindestens eine Elektrode (14, 16) eines Elektrodenwickels (10) mit einem Kontaktelement (51) verbunden wird, der Elektrodenwickel (10) mit dem Kontaktelement (51) voran in einen Behälter (13) eines Zellengehäuses (3) eingeführt wird, und das Kontaktelement (51) mit dem Behälter (13) verbunden wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, umfassend ein Zellengehäuse und mindestens einen innerhalb des Zellengehäuses angeordneten Elektrodenwickel mit zwei Elektroden, nämlich einer Kathode und einer Anode, bei welcher mindestens eine der Elektroden mit einem Kontaktelement verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle.
  • Stand der Technik
  • Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, wie Windkraftanlagen, in Kraftfahrzeugen, die als Hybridfahrzeuge oder Elektrokraftfahrzeuge ausgelegt sind, als auch bei Elektronikgeräten, wie Laptops oder Mobiltelefonen, neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden.
  • Hierbei finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen eine positive und eine negative Elektrode auf, an denen Lithium-Ionen bei einem Ladevorgang sowie bei einem Entladevorgang reversibel einlagern sowie wieder auslagern können. Ein solcher Vorgang wird auch als Interkalation, beziehungsweise Deinterkalation bezeichnet.
  • Eine Batteriezelle umfasst in der Regel eine oder mehrere Elektrodeneinheiten, welche in Form einer Wicklung ausgestaltet sind. Eine Elektrodeneinheit weist zwei folienartig ausgebildete Elektroden auf, nämlich eine Anode und eine Kathode. Die Elektroden sind unter Zwischenlage eines Separators zu einem Elektrodenwickel, welcher auch als Jelly-Roll bezeichnet wird, gewunden. Die beiden Elektroden des Elektrodenwickels werden mittels Kollektoren elektrisch mit Polen der Batteriezelle, welche auch als Terminals bezeichnet werden, verbunden.
  • Eine Batteriezelle weist ferner ein Zellengehäuse auf, welches beispielsweise aus Aluminium besteht. Das Zellengehäuse ist in der Regel prismatisch, insbesondere quaderförmig, ausgestaltet und druckfest ausgebildet. Nach dem Verbinden der Elektroden mit den Terminals wird eine Elektrolytlösung in das Zellengehäuse gefüllt.
  • Aus der EP 2 675 000 A1 ist eine gattungsgemäße Batteriezelle mit einem Elektrodenwickel bekannt. Die Anode und die Kathode ragen dabei an entgegengesetzten Seiten parallel zu der Wickelachse aus dem Elektrodenwickel heraus und sind an je einen Kollektor angeschlossen. Die beiden Kollektoren verlaufen im Wesentlichen senkrecht zu der Wickelachse des Elektrodenwickels und verbinden die Anode und die Kathode mit den Terminals.
  • In der US 2011/0256433 A1 ist eine Batteriezelle offenbart, welche ein zylindrisches Zellgehäuse aufweist, in welchem ein Elektrodenwickel angeordnet ist. Die Elektroden des Elektrodenwickels sind mittels Kollektoren elektrisch mit nebeneinander angeordneten Terminals verbunden.
  • Aus der US 2011/0244286 A1 geht ebenfalls eine Batteriezelle hervor, welche ein Zellgehäuse und einen Elektrodenwickel aufweist. Die Elektroden sind mittels Kollektoren elektrisch mit zugeordneten Terminals verbunden, wobei die Kollektoren gegenüber dem Zellengehäuse elektrisch isoliert sind.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, welche ein Zellengehäuse und mindestens einen innerhalb des Zellengehäuses angeordneten Elektrodenwickel mit zwei Elektroden, nämlich einer Kathode und einer Anode, umfasst. Dabei ist mindestens eine der Elektroden, also die Kathode oder die Anode, mit einem Kontaktelement verbunden. Vorzugsweise ist die andere der beiden Elektroden mit einem Kollektor verbunden.
  • Erfindungsgemäß ist das mit der Elektrode verbundene Kontaktelement mit dem Zellengehäuse verbunden. Insbesondere ist das Kontaktelement dabei mechanisch und elektrisch mit dem Zellengehäuse verbunden, vorzugsweise verschweißt. Vorzugsweise ist dabei das mit der Kathode verbundene Kontaktelement mit dem Zellengehäuse verbunden. Somit liegt das Zellengehäuse elektrisch auf positivem Potential. Es ist natürlich auch denkbar, ein mit der Anode verbundenes Kontaktelement oder einen mit der Anode verbundenen Kollektor mit dem Zellengehäuse zu verbinden. In diesem Fall läge das Zellengehäuse auf negativem Potential.
  • Somit ist die Elektrode, vorzugsweise die Kathode, elektrisch mit dem Zellengehäuse verbunden, welches zumindest teilweise elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist. Selbstverständlich dürfen nicht beide Elektroden, also Anode und Kathode, gleichzeitig elektrisch mit dem Zellengehäuse verbunden sein.
  • Das Zellengehäuse weist vorzugsweise einen Behälter auf, welcher von einer Deckplatte verschlossen ist. Dabei ist das Kontaktelement mit dem Behälter mechanisch und elektrisch verbunden, insbesondere verschweißt.
  • Das Zellengehäuse ist vorzugsweise prismatisch ausgebildet. Insbesondere ist dabei das Kontaktelement mit einer der Deckplatte gegenüber liegenden Bodenfläche des Behälters verbunden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Kontaktelement als flache Platte ausgeführt. Das Kontaktelement ist dabei derart ausgerichtet dass eine Wickelachse des Elektrodenwickels rechtwinklig zu dem Kontaktelement orientiert ist.
  • Das als flache Platte ausgebildete Kontaktelement ragt vorzugsweise in mindestens einer Richtung rechtwinklig zu der Wickelachse über den Elektrodenwickel hinaus. Das bedeutet, das Kontaktelement dehnt sich rechtwinklig zu der Wickelachse in mindestens eine Richtung weiter aus als der Elektrodenwickel. Das Kontaktelement dehnt sich jedoch in keiner Richtung rechtwinklig zu der Wickelachse weiter aus als die Bodenfläche des Behälters. Somit ist sichergestellt, dass das Kontaktelement in den Behälter des Zellengehäuses einführbar ist. Die Fläche des Kontaktelements ist also kleiner als die Fläche der Bodenfläche des Behälters des Zellengehäuses.
  • Entsprechend einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle wird mindestens eine Elektrode eines Elektrodenwickels mit einem Kontaktelement verbunden, der Elektrodenwickel wird mit dem Kontaktelement voran in einen Behälter eines Zellengehäuses eingeführt, und das Kontaktelement wird mit dem Behälter verbunden. Das Kontaktelement wird dabei mechanisch und elektrisch mit dem Behälter verbunden, vorzugsweise verschweißt.
  • Vorteilhaft ist das Kontaktelement als flache Platte ausgeführt, und das Kontaktelement wird vor dem Einführen in den Behälter derart ausgerichtet, dass eine Wickelachse des Elektrodenwickels rechtwinklig zu dem Kontaktelement orientiert ist.
  • Zum Einführen des Elektrodenwickels mit dem Kontaktelement in den Behälter werden vorteilhaft Einführhilfen verwendet, welche parallel zu der Wickelachse seitlich neben dem Elektrodenwickel vorbei und auf das Kontaktelement greifen. Mittels der Einführhilfen lässt sich das Kontaktelement in den Behälter des Zellengehäuses hinein drücken, und der Elektrodenwickel wird dabei mitgenommen.
  • Besonders vorteilhaft sind die Einführhilfen dabei stabartig ausgebildet und werden seitlich neben dem Elektrodenwickel vorbei auf das Kontaktelement geschoben.
  • Eine erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).
  • Vorteile der Erfindung
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Batteriezelle wird der innerhalb des Zellengehäuses verfügbare Raum optimal ausgenutzt. Insbesondere ist der Platzbedarf für Kontaktelement, beziehungsweise Kollektor, minimiert. Es ist nicht erforderlich, beide Elektroden mittels Kontaktelement, beziehungsweise Kollektor, mit je einem Terminal zu verbinden. Es wird nur eine der Elektroden, vorzugsweise die Anode, mittels eines Kollektors mit einem Terminal verbunden, und die andere Elektrode, vorzugsweise die Kathode, wird mittels eines Kontaktelements direkt mit dem Zellengehäuse verbunden. Das andere Terminal ist ebenfalls direkt mit dem Zellengehäuse verbunden, und somit sind beide Elektroden mit je einem Terminal verbunden. Das Kontaktelement ist dabei relativ flach ausgebildet und beansprucht nur einen verhältnismäßig kleinen Bauraum. Der somit im Vergleich zum Stand der Technik eingesparte Bauraum kann beispielsweise der Elektrodenwickel größer ausgeführt werden, wodurch die Kapazität der Batteriezelle bei gleichem Volumen des Zellengehäuses vergrößert ist.
  • Die mechanische Festigkeit des Elektrodenwickels innerhalb des Zellengehäuses ist ebenfalls vorteilhaft erhöht. Auch ist eine Anbindung der Batteriezelle an ein Kühlsystem, welches unmittelbar die Bodenfläche des Behälters des Zellengehäuses kühlt, effizienter.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Elektrodenwickel nach Verbindung der Elektroden mit einem Kontaktelement sowie mit einem Kollektor,
  • 2 den Elektrodenwickel aus 1 nach Drehen des Kontaktelements,
  • 3 eine Batteriezelle beim Einführen des Elektrodenwickels aus 2 in einen Behälter, in Einführrichtung gesehen,
  • 4 die Batteriezelle gemäß 3, ebenfalls beim Einführen des Elektrodenwickels, in einer halbtransparenten Seitenansicht,
  • 5 die Batteriezelle gemäß 3 und 4 beim Verschweißen des Kontaktelements mit dem Behälter in einer halbtransparenten Seitenansicht,
  • 6 die Batteriezelle gemäß 5 nach dem Verschweißen des Kontaktelements mit dem Behälter in einer halbtransparenten Seitenansicht,
  • 7 die Batteriezelle gemäß 6 nach Drehen des Kollektors in einer halbtransparenten Seitenansicht,
  • 8 die Batteriezelle gemäß 7 beim Verschweißen des Behälters mit einer Deckplatte in einer halbtransparenten Seitenansicht,
  • 9 eine Abwandlung der Batteriezelle nach Einführen des Elektrodenwickels in einer halbtransparenten Seitenansicht und
  • 10 die Batteriezelle gemäß 9 nach Einführen des Elektrodenwickels, in Einführrichtung gesehen.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Eine gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Batteriezelle ist in 8 dargestellt. Die Batteriezelle 2 umfasst ein Zellengehäuse 3, welches prismatisch, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Das Zellengehäuse 3 ist vorliegend elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Das Zellengehäuse 3 umfasst einen quaderförmigen Behälter 13, welcher an einer Seite eine Behälteröffnung aufweist. Die Behälteröffnung wird durch eine Deckplatte 23 verschlossen. Der quaderförmigen Behälter 13 und die Deckplatte 23 des Zellengehäuses 3 sind dabei jeweils elektrisch leitend ausgeführt und vorliegend aus Aluminium gefertigt. Der quaderförmigen Behälter 13 und die Deckplatte 23 des Zellengehäuses 3 sind miteinander mechanisch und elektrisch verbunden, vorliegend verschweißt.
  • Aber auch andere Ausführungsformen des Zellengehäuses 3, beispielsweise zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, sind denkbar. Ebenso sind andere Materialien für das Zellengehäuse denkbar, beispielsweise Edelstahl. Ferner sind andere Verbindungsarten, insbesondere Verstemmen sowie Bördeln, denkbar.
  • Die Batteriezelle 2 umfasst, wie aus 8 hervor geht, ein negatives Terminal 11, welches aus der Deckplatte 23 des Zellengehäuses 3 heraus ragt, und welches elektrisch von der Deckplatte 23 des Zellengehäuses 3 isoliert ist. Die Batteriezelle 2 weist auch ein positives Terminal 12 auf, welches aus der Deckplatte 23 des Zellengehäuses 3 heraus ragt. Das positive Terminal 12 ist vorliegend elektrisch und mechanisch mit der Deckplatte 23 des Zellengehäuses 3 verbunden. Das positive Terminal 12 kann auch einstückig mit der Deckplatte 23 des Zellengehäuses 3 ausgeführt sein.
  • Über das negative Terminal 11 und das positive Terminal 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über das negative Terminals 11 und das positive Terminal 12 auch geladen werden.
  • Innerhalb des Zellengehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist, wie in 8 dargestellt ist, ein Elektrodenwickel 10 angeordnet, welcher zwei Elektroden, nämlich eine Kathode 14 und eine Anode 16, aufweist. Die Kathode 14 und die Anode 16 sind folienartig ausgeführt und unter Zwischenlage eines Separators 18 um eine Wickelachse A zu dem Elektrodenwickel 10 gewickelt. Auch der Separator 18 ist folienartig ausgeführt. Innerhalb des Zellengehäuses 3 ist ferner ein Elektrolyt vorhanden, welcher den Elektrodenwickel 10 umgibt. Der Elektrolyt durchdringt den Separator 18 und Aktivmaterialien, mit welchen die Kathode 14 sowie die Anode 16 beschichtet sind.
  • Der Elektrodenwickel 10 ist annähernd zylinderförmig ausgestaltet. Der Elektrodenwickel 10 ist derart in dem Zellengehäuse 3 angeordnet, dass die Wickelachse A rechtwinklig zu der Deckplatte 23 sowie rechtwinklig zu einer der Deckplatte 23 gegenüberliegenden Bodenfläche 32 des Zellengehäuses 3 verläuft.
  • Die folienartig ausgebildete Kathode 14 umfasst einen folienartig ausgebildeten Stromableiter, welcher mit einem kathodischen Aktivmaterial beschichtet ist. Der folienartig ausgebildete Stromableiter der Kathode 14 ist vorliegend aus Aluminium gefertigt. Ein unbeschichteter Randbereich des Stromableiters der Kathode 14 ragt dabei aus einer ersten Stirnseite des Elektrodenwickels 10 heraus.
  • Wie 8 weiter zeigt, ist der unbeschichtete Randbereich des Stromableiters der Kathode 14 mit einem Kontaktelement 51 verbunden, vorliegend verschweißt. Das Kontaktelement 51 ist mit dem Behälter 13 des Zellengehäuses 3, insbesondere mit dessen Bodenfläche 32 verbunden, vorliegend verschweißt. Somit ist die Kathode 14 elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.
  • Das Kontaktelement 51 ist als verhältnismäßig flache Platte ausgeführt. Das Kontaktelement 51 ist derart in dem Zellengehäuse 3 angeordnet, dass die Wickelachse A des Elektrodenwickels 10 rechtwinklig zu dem Kontaktelement 51 verläuft. Das Kontaktelement 51 liegt flach auf der Bodenfläche 32 des Behälters 13 des Zellengehäuses 3 auf. Das Kontaktelement 51 überragt den Elektrodenwickel 10 rechtwinklig zu der Wickelachse A an mehreren Stellen. Insbesondere erstreckt sich das Kontaktelement 51 zumindest annähernd bis in Ecken des prismatisch ausgebildeten Behälters 13 des Zellengehäuses 3, während der Elektrodenwickel 10 nahe der Ecken des Behälters 13 des Zellengehäuses 3 konvex gewölbt und somit von den besagten Ecken weiter beabstandet ist.
  • Wie aus 8 weiter hervor geht, umfasst die folienartig ausgebildete Anode 16 einen folienartig ausgebildeten Stromableiter, welcher mit einem anodischen Aktivmaterial beschichtet ist. Der folienartig ausgebildete Stromableiter der Anode 16 ist vorliegend aus Kupfer gefertigt. Ein unbeschichteter Randbereich des Stromableiters der Anode 16 ragt aus einer zweiten Stirnseite des Elektrodenwickels 10, welche der ersten Stirnseite gegenüber liegt, heraus.
  • Der unbeschichtete Randbereich des Stromableiters der Anode 16 ist mit einem Kollektor 41 verbunden, vorliegend verschweißt. Der Kollektor 41 ist mit dem negativen Terminal 11 verbunden, vorliegend verschweißt. Der Kollektor 41 kann auch einstückig mit dem negativen Terminal 11 ausgebildet sein. Somit ist die Anode 16 elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden.
  • Der Kollektor 41 ist, wie 8 zeigt, als verhältnismäßig flache Platte ausgeführt. Der Kollektor 41 ist derart in dem Zellengehäuse 3 angeordnet, dass die Wickelachse A des Elektrodenwickels 10 rechtwinklig zu dem Kollektor 41 verläuft. Der Kollektor 41 liegt flach unter Zwischenlage eines nicht dargestellten Isolators an der Deckplatte 23 des Zellengehäuses 3 an, oder ist geringfügig von der Deckplatte 23 des Zellengehäuses 3 beabstandet.
  • Bei der Herstellung der Batteriezelle 2 werden zunächst die folienartig ausgeführte Kathode 14 und die folienartig ausgeführte Anode 16 unter Zwischenlage des folienartig ausgeführten Separators 18 um die Wickelachse A zu dem Elektrodenwickel 10 gewickelt. Der Elektrodenwickel 10 ist dann annähernd zylinderförmig ausgestaltet.
  • Wie aus 1 ersichtlich, ragen an der ersten Stirnseite des Elektrodenwickels 10 unbeschichtete Randbereiche des Stromableiters der Kathode 14 aus dem Elektrodenwickel 10 heraus. Die unbeschichteten Randbereiche des Stromableiters der Kathode 14 werden dann mit dem Kontaktelement 51 verbunden, insbesondere durch Verschweißen. Dadurch wird die Kathode 14 mit dem Kontaktelement 51 verbunden. Das Kontaktelement 51 ist derart ausgerichtet, dass die Wickelachse A des Elektrodenwickels 10 parallel zu dem Kontaktelement 51 verläuft.
  • Wie aus 1 weiter ersichtlich, ragen an der zweiten Stirnseite des Elektrodenwickels 10 unbeschichtete Randbereiche des Stromableiters der Anode 16 aus dem Elektrodenwickel 10 heraus. Die unbeschichteten Randbereiche des Stromableiters der Anode 16 werden dann mit dem Kollektor 41 verbunden, insbesondere durch Verschweißen. Dadurch wird die Anode 16 mit dem Kollektor 41 verbunden. Der Kollektor 41 ist derart ausgerichtet, dass die Wickelachse A des Elektrodenwickels 10 parallel zu dem Kollektor 41 verläuft. Das negative Terminal 11 wird ebenfalls mit dem Kollektor 41 verbunden.
  • Wie aus 2 ersichtlich, wird anschließend das Kontaktelement 51 derart gedreht, dass die Wickelachse A des Elektrodenwickels 10 rechtwinklig zu dem Kontaktelement 51 verläuft. Vorliegend wird das Kontaktelement 51 also um etwa 90° gedreht. Die unbeschichteten Randbereiche des Stromableiters der Kathode 14 werden dabei entsprechend verformt.
  • Wie aus 3 und 4 ersichtlich, wird anschließend der Elektrodenwickel 10 mit dem Kontaktelement 51 voran durch die Behälteröffnung in den Behälter 13 eingeführt. Dazu werden vorliegend vier stabartig ausgebildete Einführhilfen 60 parallel zu der Wickelachse A seitlich an dem Elektrodenwickel 10 vorbei auf das Kontaktelement 51 geschoben. Die Einführhilfen 60 befinden sich somit nahe der Ecken des Behälters 13. Mittels der Einführhilfen 60 wird das Kontaktelement 51 auf die Bodenfläche 32 des Behälters 13 gedrückt.
  • Wie aus 5 ersichtlich, wird anschließend das Kontaktelement 51 mit der Bodenfläche 32 des Behälters 13 mit mehreren Kontaktschweißpunkten 62 verschweißt. Dies kann beispielsweise durch eine Ultraschallschweißung oder durch eine Elektroschweißung erfolgen. Die Einführhilfen 60 können als Schweißelektroden ausgebildet sein und zur Schweißung verwendet werden. Auch eine Laserschweißung von außen durch den Behälter 13 hindurch ist denkbar. Alternativ kann das Kontaktelement 51 auch mit den Seitenwänden des Behälters 13 verschweißt werden.
  • Danach werden, wie aus 6 ersichtlich, die Einführhilfen 60 aus dem Behälter 13 entfernt, während das Kontaktelement 51 sowie der Elektrodenwickel 10 in dem Behälter 13 verbleiben.
  • Aber auch ein Verbleib der Einführhilfen 60 oder von Teilabschnitten 68 der Einführhilfen 60 innerhalb des Behälters 13 ist denkbar, wie in einer Abwandlung der Ausführungsform der Batteriezelle 2 in 9 und auch in 10 dargestellt ist.
  • Anschließend wird, wie aus 7 ersichtlich, der Kollektor 41 derart gedreht, dass die Wickelachse A des Elektrodenwickels 10 rechtwinklig zu dem Kollektor 41 verläuft. Vorliegend wird der Kollektor 41 also um etwa 90° gedreht. Die unbeschichteten Randbereiche des Stromableiters der Anode 16 werden dabei entsprechend verformt. Zusätzlich wird ein nicht dargestellter Isolator auf den Kollektor 41 aufgebracht, welcher der Kollektor 41 elektrisch von dem Behälter 13 sowie von der Deckplatte 23 und somit von dem Zellengehäuse 3 isoliert.
  • Es ist auch denkbar, den Kollektor 41 bereits vor dem Einschieben des Elektrodenwickels 10 in den Behälter 13 entsprechend zu drehen.
  • Danach wird, wie aus 8 ersichtlich, die Deckplatte 23 auf den Behälter 13 aufgesetzt und mit diesem zu dem Zellengehäuse 3 verschweißt. Die Verbindung des Behälters 13 mit der Deckplatte 23 zu dem Zellengehäuse erfolgt dabei mittels einer umlaufenden Schweißnaht 64. In der Darstellung nach 8 sind lediglich zwei gegenüberliegende Punkte der Schweißnaht 64 dargestellt.
  • Wie aus 8 ersichtlich, wird das positive Terminal 12 mit der Deckplatte 23 verbunden. Das positive Terminal 12 kann auch vor dem Verschweißen des Behälters 13 mit der Deckplatte 23 bereits mit der Deckplatte 23 verbunden werden. Ferner können die Deckplatte 23 und das positive Terminal auch einstückig ausgebildet sein.
  • Gemäß einer Abwandlung der Ausführungsform der Batteriezelle 2, welche in 9 und in 10 dargestellt ist, verbleiben Teilabschnitte 68 der Einführhilfen 60 innerhalb des Behälters 13. Der Verbleib der Teilabschnitte 68 der Einführhilfen 60 innerhalb des Behälters 13 dient unter anderem der zusätzlichen mechanischen Stabilisierung des Elektrodenwickels 10 in dem Zellengehäuse 3.
  • Die Einführhilfen 60 weisen dazu jeweils eine Trennstelle 70 auf, welche beispielsweise als Sollbruchstelle ausgeführt ist, und an welcher die Einführhilfe 60 nach dem Verschweißen des Kontaktelements 51 mit dem Behälter 13 getrennt, beziehungsweise abgebrochen wird. Die Einführhilfe 60 kann auch zweiteilig ausgeführt sein, wobei die in dem Behälter 13 verbleibenden Teilabschnitte 68 derart mit den übrigen Teilen der Einführhilfen 60 verbunden sind, dass in Fügerichtung Kräfte übertragbar sind, und dass entgegen der Fügerichtung keine Kräfte übertragbar sind. Beim Herausziehen der übrigen Teile der Einführhilfen 60 trennen sich dann die Teilabschnitte 68 von besagten übrigen Teilen der Einführhilfen 60 und verbleiben an ihrer Position innerhalb des Behälters 13.
  • Die Einführhilfen 60, beziehungsweise deren Teilabschnitte 68, können dabei, wie in 9 und 10 zu sehen ist, an ihren in dem Behälter 13 befindlichen Enden gebogene Haken 69 aufweisen, welche zwischen den Elektrodenwickel 10 und das Kontaktelement 51 greifen. In diesem Fall braucht das Kontaktelement 51 nicht zwingend in einer Richtung senkrecht zu der Wickelachse A über den Elektrodenwickel 10 heraus zu ragen.
  • Gemäß einer weiteren Abwandlung der Ausführungsform der Batteriezelle 2 werden nach dem Verschweißen des Kontaktelements 51 mit dem Behälter 13 die Haken 69 der Einführhilfen 60 weggeklappt und an dem Elektrodenwickel 10 vorbei aus dem Behälter 13 heraus gezogen. Die Einführhilfen 60 weisen dabei keine Trennstellen 70 sowie keine Teilabschnitte 68 auf und werden aus dem Zellengehäuse 3 entfernt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervor gehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen des fachmännischen Handelns liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2675000 A1 [0006]
    • US 2011/0256433 A1 [0007]
    • US 2011/0244286 A1 [0008]

Claims (10)

  1. Batteriezelle (2), umfassend ein Zellengehäuse (3) und einen innerhalb des Zellengehäuses (3) angeordneten Elektrodenwickel (10) mit zwei Elektroden (14, 16), nämlich einer Kathode (14) und einer Anode (16), wobei mindestens eine der Elektroden (14, 16) mit einem Kontaktelement (51) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (51) mit dem Zellengehäuse (3) verbunden ist.
  2. Batteriezelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellengehäuse (3) elektrisch leitend ausgeführt ist.
  3. Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellengehäuse (3) einen Behälter (13) aufweist, welcher von einer Deckplatte (23) verschlossen ist, wobei das Kontaktelement (51) mit dem Behälter (13) verbunden ist.
  4. Batteriezelle (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (51) mit einer der Deckplatte (23) gegenüberliegenden Bodenfläche (32) des Behälters (13) verbunden ist.
  5. Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (51) als flache Platte ausgeführt ist, wobei eine Wickelachse (A) des Elektrodenwickels (10) rechtwinklig zu dem Kontaktelement (51) orientiert ist.
  6. Batteriezelle (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (51) in mindestens einer Richtung rechtwinklig zu der Wickelachse (A) über den Elektrodenwickel (10) hinaus ragt.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle (2), wobei mindestens eine Elektrode (14, 16) eines Elektrodenwickels (10) mit einem Kontaktelement (51) verbunden wird, der Elektrodenwickel (10) mit dem Kontaktelement (51) voran in einen Behälter (13) eines Zellengehäuses (3) eingeführt wird, und das Kontaktelement (51) mit dem Behälter (13) verbunden wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (51) als flache Platte ausgeführt ist, und dass das Kontaktelement (51) vor dem Einführen in den Behälter (13) derart ausgerichtet wird, dass eine Wickelachse (A) des Elektrodenwickels (10) rechtwinklig zu dem Kontaktelement (51) orientiert ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einführen in den Behälter (13) Einführhilfen (60) parallel zu der Wickelachse (A) seitlich neben dem Elektrodenwickel (10) vorbei und auf das Kontaktelement (51) greifen.
  10. Verwendung einer Batteriezelle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2228849A1 (de) * 2009-03-04 2010-09-15 SB LiMotive Co., Ltd. Wiederaufladbare Batterie
EP2317588A1 (de) * 2009-10-30 2011-05-04 SB LiMotive Co., Ltd. Sekundärbatterie
US20110244286A1 (en) 2008-10-07 2011-10-06 Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions Llc Electrochemical cell having an electrically insulated housing
US20110256433A1 (en) 2008-11-21 2011-10-20 Johnson Controls- Saft Advanced Power Solutions Llc Current collector for an electrochemical cell
US20130122355A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-16 Yong-Sam Kim Rechargeable battery
EP2675000A1 (de) 2012-06-11 2013-12-18 Samsung SDI Co., Ltd. Wiederaufladbare Batterie
DE102013225350A1 (de) * 2013-12-10 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Anbindung einer Batteriezelle an ein Gehäuse

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110244286A1 (en) 2008-10-07 2011-10-06 Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions Llc Electrochemical cell having an electrically insulated housing
US20110256433A1 (en) 2008-11-21 2011-10-20 Johnson Controls- Saft Advanced Power Solutions Llc Current collector for an electrochemical cell
EP2228849A1 (de) * 2009-03-04 2010-09-15 SB LiMotive Co., Ltd. Wiederaufladbare Batterie
EP2317588A1 (de) * 2009-10-30 2011-05-04 SB LiMotive Co., Ltd. Sekundärbatterie
US20130122355A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-16 Yong-Sam Kim Rechargeable battery
EP2675000A1 (de) 2012-06-11 2013-12-18 Samsung SDI Co., Ltd. Wiederaufladbare Batterie
DE102013225350A1 (de) * 2013-12-10 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Anbindung einer Batteriezelle an ein Gehäuse

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