DE102016221573A1 - battery cell - Google Patents

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DE102016221573A1
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DE102016221573.6A
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Inventor
Heiko Klaumuenzer
Holger Reinshagen
Oliver Inkmann
Martin Gerlach
Silvan Poller
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (2), umfassend ein Zellengehäuse (3), in welchem eine Elektrodeneinheit (10) angeordnet ist, wobei die Elektrodeneinheit (10) eine mit einem negativen Terminal (11) elektrisch verbundene Anode (21) und eine mit einem positiven Terminal (12) elektrisch verbundene Kathode (22) aufweist, wobei das Zellengehäuse (3) ein erstes Gehäuseteil (61), welches das negative Terminal (11) bildet, und ein zweites Gehäuseteil (62), welches das positive Terminal (12) bildet, aufweist. Innerhalb des Zellengehäuses (3) ist eine Konnektoreinheit (50) vorgesehen, welche einen negativen Konnektor (51), der mit der Anode (21) und mit dem ersten Gehäuseteil (61) elektrisch verbunden ist, sowie einen positiven Konnektor (52), der mit der Kathode (22) und mit dem zweiten Gehäuseteil (62) elektrisch verbunden ist, aufweist.The invention relates to a battery cell (2), comprising a cell housing (3), in which an electrode unit (10) is arranged, wherein the electrode unit (10) having a negative terminal (11) electrically connected anode (21) and one with a positive terminal (12) electrically connected cathode (22), wherein the cell housing (3) has a first housing part (61), which forms the negative terminal (11), and a second housing part (62), which the positive terminal (12) forms, has. Within the cell casing (3) there is provided a connector unit (50) having a negative connector (51) electrically connected to the anode (21) and the first casing part (61) and a positive connector (52) is electrically connected to the cathode (22) and to the second housing part (62).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, die ein Zellengehäuse umfasst, in welchem eine Elektrodeneinheit angeordnet ist, wobei die Elektrodeneinheit eine mit einem negativen Terminal elektrisch verbundene Anode und eine mit einem positiven Terminal elektrisch verbundene Kathode aufweist, und wobei das Zellengehäuse ein erstes Gehäuseteil, welches das negative Terminal bildet, und ein zweites Gehäuseteil, welches das positive Terminal bildet, aufweist.The invention relates to a battery cell, which comprises a cell housing, in which an electrode unit is arranged, wherein the electrode unit has an anode electrically connected to a negative terminal and a cathode electrically connected to a positive terminal, and wherein the cell housing, a first housing part which forms a negative terminal, and a second housing part, which forms the positive terminal has.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. In einem Akkumulator finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here, a distinction is made between primary batteries and secondary batteries. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable. In particular, so-called lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge.

Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird, und eine negative Elektrode, die auch als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Stromableiter, auf den ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgebildet und unter Zwischenlage eines Separators, welcher die Anode von der Kathode trennt, zu einem Elektrodenwickel gewunden oder zu einem Elektrodenstapel mit mehreren Elektrodenlagen gestapelt. Die Elektroden und der Separator sind von einem in der Regel flüssigen Elektrolyt umgeben.Lithium-ion battery cells have a positive electrode, also referred to as a cathode, and a negative electrode, also referred to as an anode. The cathode and the anode each comprise a current conductor, on which an active material is applied. The electrodes of the battery cell are formed like a foil and, with the interposition of a separator, which separates the anode from the cathode, wound into an electrode coil or stacked to form an electrode stack with a plurality of electrode layers. The electrodes and separator are surrounded by a generally liquid electrolyte.

Eine Batteriezelle weist ferner ein Zellengehäuse auf, welches beispielsweise aus Aluminium besteht. Innerhalb des Zellengehäuses ist die Elektrodeneinheit angeordnet. Das Zellengehäuse ist beispielsweise prismatisch, insbesondere quaderförmig, oder auch kreiszylindrisch ausgestaltet. Auch andere Bauformen für Zellengehäuse sind bekannt.A battery cell further comprises a cell housing, which consists for example of aluminum. Within the cell housing, the electrode unit is arranged. The cell housing is, for example, prismatic, in particular cuboidal, or circular cylindrical. Other types of cell housing are known.

Die beiden Elektroden der Elektrodeneinheit sind elektrisch mit Polen der Batteriezelle verbunden, welche auch als Terminals bezeichnet werden. Die Terminals der Batteriezelle können dabei an dem Zellengehäuse angebracht und elektrisch von dem Zellengehäuse isoliert sein. Es ist aber auch denkbar, dass das Zellengehäuse ein erstes Gehäuseteil, welches das negative Terminal bildet, und ein zweites Gehäuseteil, welches das positive Terminal bildet, aufweist, wobei die beiden Gehäuseteile elektrisch voneinander isoliert sind.The two electrodes of the electrode unit are electrically connected to poles of the battery cell, which are also referred to as terminals. The terminals of the battery cell can be attached to the cell housing and electrically isolated from the cell housing. However, it is also conceivable for the cell housing to have a first housing part, which forms the negative terminal, and a second housing part, which forms the positive terminal, wherein the two housing parts are electrically insulated from one another.

Aus der US 2014/0295239 sowie aus der DE 10 2011 076 919 A1 ist eine gattungsgemäße Batteriezelle bekannt, die eine Elektrodeneinheit aufweist, die in einem metallischen Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse umfasst dabei zwei Gehäuseteile, die durch ein Isolationselement elektrisch voneinander isoliert sind. Die Anode und die Kathode des Elektrodenstapels sind mit je einem der Gehäuseteile elektrisch verbunden. Die Gehäuseteile bilden somit die Terminals der Batteriezelle.From the US 2014/0295239 as well as from the DE 10 2011 076 919 A1 a generic battery cell is known which has an electrode unit which is arranged in a metallic housing. The housing comprises two housing parts, which are electrically isolated from each other by an insulating element. The anode and the cathode of the electrode stack are electrically connected to one of the housing parts. The housing parts thus form the terminals of the battery cell.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, die ein Zellengehäuse umfasst, in welchem eine Elektrodeneinheit angeordnet ist. Die Elektrodeneinheit weist dabei eine Anode, die mit einem negativen Terminal der Batteriezelle elektrisch verbunden ist, und eine Kathode, die mit einem positiven Terminal der Batteriezelle elektrisch verbunden ist, auf. Das Zellengehäuse weist ein erstes Gehäuseteil, welches das negative Terminal bildet, und ein zweites Gehäuseteil, welches das positive Terminal bildet, auf.It is proposed a battery cell, in particular a lithium-ion battery cell comprising a cell housing, in which an electrode unit is arranged. In this case, the electrode unit has an anode, which is electrically connected to a negative terminal of the battery cell, and a cathode, which is electrically connected to a positive terminal of the battery cell. The cell housing has a first housing part, which forms the negative terminal, and a second housing part, which forms the positive terminal.

Erfindungsgemäß ist innerhalb des Zellengehäuses eine Konnektoreinheit vorgesehen, welche einen negativen Konnektor und einen positiven Konnektor aufweist. Der negative Konnektor der Konnektoreinheit ist dabei mit der Anode und mit dem ersten Gehäuseteil elektrisch verbunden, und der positive Konnektor der Konnektoreinheit ist mit der Kathode und mit dem zweiten Gehäuseteil elektrisch verbunden.According to the invention, a connector unit is provided within the cell housing, which has a negative connector and a positive connector. The negative connector of the connector unit is electrically connected to the anode and to the first housing part, and the positive connector of the connector unit is electrically connected to the cathode and to the second housing part.

Vorzugsweise sind das erste Gehäuseteil des Zellengehäuses und das zweite Gehäuseteil des Zellengehäuses metallisch ausgeführt und durch ein umlaufendes Isolationselement elektrisch voneinander isoliert. Das Isolationselement kann beispielsweise in Form eines Klebstoffs ausgeführt sein, welcher erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil mechanisch miteinander verbindet.Preferably, the first housing part of the cell housing and the second housing part of the cell housing are made metallic and electrically insulated from each other by a circumferential insulating element. The insulation element can be embodied, for example, in the form of an adhesive which mechanically connects the first housing part and the second housing part to one another.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Anode Anodenkontaktfahnen auf, und die Kathode weist Kathodenkontaktfahnen auf, wobei die Anodenkontaktfahnen und die Kathodenkontaktfahnen an der gleichen Seite aus der in dem Zellengehäuse angeordneten Elektrodeneinheit herausragen.According to a preferred embodiment of the invention, the anode has anode contact lugs, and the cathode has cathode contact lugs, wherein the anode contact lugs and the cathode contact lugs protrude on the same side of the arranged in the cell housing electrode unit.

Es ist aber auch denkbar, dass die Anodenkontaktfahnen an einer anderen Seite als die Kathodenkontaktfahnen aus der Elektrodeneinheit herausragen, beispielsweise an der gegenüberliegenden Seite.But it is also conceivable that the anode contact lugs protrude on a side other than the cathode contact lugs from the electrode unit, for example on the opposite side.

Bevorzugt sind die Anodenkontaktfahnen dabei stoffschlüssig mit dem negativen Konnektor der Konnektoreinheit verbunden. Ebenso bevorzugt sind die Kathodenkontaktfahnen stoffschlüssig mit dem positiven Konnektor der Konnektoreinheit verbunden. Preferably, the anode contact lugs are materially connected to the negative connector of the connector unit. Likewise preferably, the cathode contact lugs are materially connected to the positive connector of the connector unit.

Vorzugsweise ist der negative Konnektor der Konnektoreinheit stoffschlüssig mit dem ersten Gehäuseteil des Zellengehäuses verbunden. Ebenso ist der positive Konnektor der Konnektoreinheit vorzugsweise stoffschlüssig mit dem zweiten Gehäuseteil des Zellengehäuses verbunden.Preferably, the negative connector of the connector unit is integrally connected to the first housing part of the cell housing. Likewise, the positive connector of the connector unit is preferably materially connected to the second housing part of the cell housing.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Konnektoreinheit auch ein Verbindungselement auf, welches mit dem negativen Konnektor und mit dem positiven Konnektor mechanisch verbunden ist. Das Verbindungselement der Konnektoreinheit ist bevorzugt zentral zwischen dem negativen Konnektor und dem positiven Konnektor angeordnet. Das Verbindungselement ist dabei aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt und isoliert somit den negativen Konnektor der Konnektoreinheit elektrisch von dem positiven Konnektor der Konnektoreinheit.According to an advantageous development of the invention, the connector unit also has a connecting element which is mechanically connected to the negative connector and to the positive connector. The connecting element of the connector unit is preferably arranged centrally between the negative connector and the positive connector. The connecting element is made of an electrically insulating material and thus electrically isolates the negative connector of the connector unit from the positive connector of the connector unit.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist der negative Konnektor der Konnektoreinheit genau einen negativen Anschlusssteg auf, welcher von dem Verbindungselement der Konnektoreinheit weg ragt. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist auch der positive Konnektor der Konnektoreinheit genau einen positiven Anschlusssteg auf, welcher von dem Verbindungselement der Konnektoreinheit weg ragt. Vorzugsweise ragen der negative Anschlusssteg und der positive Anschlusssteg dabei in entgegengesetzte Richtungen von dem zentral angeordneten Verbindungselement der Konnektoreinheit weg.According to one possible embodiment of the invention, the negative connector of the connector unit has exactly one negative connection web, which protrudes away from the connecting element of the connector unit. According to a possible embodiment of the invention, the positive connector of the connector unit has exactly one positive connecting web, which protrudes away from the connecting element of the connector unit. In this case, the negative connecting web and the positive connecting web preferably protrude in opposite directions away from the centrally arranged connecting element of the connector unit.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist der negative Konnektor der Konnektoreinheit mindestens zwei negative Anschlussstege auf, welche von dem Verbindungselement der Konnektoreinheit weg ragen. Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist auch der positive Konnektor der Konnektoreinheit mindestens zwei positive Anschlussstege auf, welche von dem Verbindungselement der Konnektoreinheit weg ragen. Vorzugsweise ragen die negativen Anschlussstege in die gleiche Richtung von dem Verbindungselement der Konnektoreinheit weg. Vorzugsweise ragen auch die positiven Anschlussstege in die gleiche Richtung von dem Verbindungselement der Konnektoreinheit weg. Dabei ragen die negativen Anschlussstege aber in die entgegengesetzte Richtung von dem zentral angeordneten Verbindungselement der Konnektoreinheit weg wie die positiven Anschlussstege.According to a further possible embodiment of the invention, the negative connector of the connector unit has at least two negative connecting webs, which protrude away from the connecting element of the connector unit. According to another possible embodiment of the invention, the positive connector of the connector unit also has at least two positive connecting webs which protrude away from the connecting element of the connector unit. Preferably, the negative terminal lands project in the same direction away from the connector of the connector unit. Preferably, the positive connecting webs also protrude in the same direction away from the connecting element of the connector unit. However, the negative connecting webs protrude in the opposite direction from the centrally arranged connecting element of the connector unit as the positive connecting webs.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Konnektoreinheit ein erstes Endelement auf, welches mit dem negativen Konnektor der Konnektoreinheit mechanisch verbunden ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Konnektoreinheit auch ein zweites Endelement auf, welches mit dem positiven Konnektor der Konnektoreinheit mechanisch verbunden ist. Das erste Endelement ist dabei aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt und isoliert den negativen Konnektor der Konnektoreinheit elektrisch von dem zweiten Gehäuseteil. Auch das zweite Endelement ist dabei aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt und isoliert den positiven Konnektor der Konnektoreinheit elektrisch von dem ersten Gehäuseteil.According to an advantageous development of the invention, the connector unit has a first end element, which is mechanically connected to the negative connector of the connector unit. According to an advantageous development of the invention, the connector unit also has a second end element, which is mechanically connected to the positive connector of the connector unit. The first end element is made of an electrically insulating material and electrically isolates the negative connector of the connector unit of the second housing part. The second end element is also made of an electrically insulating material and electrically isolates the positive connector of the connector unit from the first housing part.

Eine erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einer stationären Batterie, insbesondere zur Netzstabilisierung in Haushalten, in einer Batterie in einer marinen Anwendung, beispielsweise beim Schiffsbau oder in Jet-Skis, oder in einer Batterie in einer aeronautischen Anwendung, insbesondere beim Flugzeugbau. Auch weitere Anwendungen sind denkbar.A battery cell according to the invention advantageously finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV), in a stationary battery, in particular for network stabilization in households, in a battery in a marine application, For example, in shipbuilding or jet skis, or in a battery in an aeronautical application, especially in aircraft. Other applications are conceivable.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch den Einsatz einer entsprechend ausgestalteten Konnektoreinheit ist eine verhältnismäßig einfache Anbindung der Elektroden an die als Terminals ausgebildeten Gehäuseteile einer erfindungsgemäßen Batteriezelle ermöglicht. Die Konnektoren der Konnektoreinheit sind insbesondere mittels Schweißens mit den Kontaktfahnen der Elektroden und mit den Gehäuseteilen verbindbar. Insbesondere können die Konnektoren der Konnektoreinheit mittels Laserschweißens durch die Gehäuseteile hindurch mit diesen verschweißt werden, nachdem die Gehäuseteile bereits zu dem Zellengehäuse geschlossen sind. Somit ist die Fertigung der erfindungsgemäßen Batteriezelle vorteilhaft vereinfacht. Auch ist eine Verbindung mehrerer Batteriezellen miteinander verhältnismäßig einfach möglich.By using a suitably designed connector unit, a relatively simple connection of the electrodes to the housing parts designed as terminals of a battery cell according to the invention is made possible. The connectors of the connector unit can be connected in particular by means of welding with the contact lugs of the electrodes and with the housing parts. In particular, the connectors of the connector unit can be welded by laser welding through the housing parts with these after the housing parts are already closed to the cell housing. Thus, the production of the battery cell according to the invention is advantageously simplified. Also, a connection of multiple battery cells with each other is relatively easy.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Batteriezelle,
  • 2 eine erste Ausführungsform einer Konnektoreinheit,
  • 3 eine zweite Ausführungsform einer Konnektoreinheit,
  • 4 eine perspektivische Darstellung einer Elektrodeneinheit beim Anschluss einer Konnektoreinheit,
  • 5 eine perspektivische Darstellung einer Elektrodeneinheit mit angeschlossener Konnektoreinheit und
  • 6 eine Schnittdarstellung durch eine Konnektoreinheit in einer Batteriezelle.
Show it:
  • 1 a schematic sectional view of a battery cell,
  • 2 A first embodiment of a connector unit
  • 3 A second embodiment of a connector unit,
  • 4 a perspective view of an electrode unit when connecting a connector unit,
  • 5 a perspective view of an electrode unit with connected connector unit and
  • 6 a sectional view through a connector unit in a battery cell.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Batteriezelle 2. Die Batteriezelle 2 umfasst ein Zellengehäuse 3, welches elektrisch leitend ausgeführt ist. Das Zellengehäuse 3 weist ein erstes Gehäuseteil 61 und ein zweites Gehäuseteil 62 auf, welche durch ein umlaufendes Isolationselement 60 elektrisch voneinander isoliert sind. Die Gehäuseteile 61, 62 sind aus einem Metall, beispielsweise aus Aluminium, gefertigt. Das erste Gehäuseteil 61 bildet ein negatives Terminal 11, und das zweite Gehäuseteil 62 bildet ein positives Terminal 12. Über die Terminals 11, 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die Terminals 11, 12 auch geladen werden. 1 shows a schematic sectional view of a battery cell 2 , The battery cell 2 includes a cell housing 3 , which is carried out electrically conductive. The cell case 3 has a first housing part 61 and a second housing part 62 on, which by a circumferential insulating element 60 are electrically isolated from each other. The housing parts 61 . 62 are made of a metal, such as aluminum. The first housing part 61 forms a negative terminal 11 , and the second housing part 62 forms a positive terminal 12 , About the terminals 11 . 12 can one from the battery cell 2 provided voltage can be tapped. Furthermore, the battery cell 2 over the terminals 11 . 12 also be loaded.

Innerhalb des Zellengehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist eine Elektrodeneinheit 10 angeordnet, welche zwei Elektroden, nämlich eine Anode 21 und eine Kathode 22, aufweist. Vorliegend ist die Elektrodeneinheit 10 als Elektrodenwickel ausgebildet, und die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt und unter Zwischenlage eines Separators 18 zu dem Elektrodenwickel gewunden. Es ist auch denkbar, dass die Elektrodeneinheit 10 als Elektrodenstapel ausgebildet ist, wobei Schichten der Anode 21 und Schichten der Kathode 22 unter Zwischenlage je einer Schicht des Separators 18 übereinander gestapelt sind.Inside the cell case 3 the battery cell 2 is an electrode unit 10 arranged, which two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22 , having. The present invention is the electrode unit 10 formed as an electrode winding, and the anode 21 and the cathode 22 are each carried out like a film and with the interposition of a separator 18 wound to the electrode coil. It is also conceivable that the electrode unit 10 is formed as an electrode stack, wherein layers of the anode 21 and layers of the cathode 22 with interposition of one layer of the separator 18 stacked on top of each other.

Die Anode 21 umfasst ein anodisches Aktivmaterial 41, welches folienartig ausgeführt ist. Die Anode 21 umfasst ferner einen Stromableiter 31, welcher ebenfalls folienartig ausgebildet ist. Das anodische Aktivmaterial 41 und der Stromableiter 31 der Anode 21 sind flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden. Somit ist auch die Anode 21 folienartig ausgebildet.The anode 21 includes an anodic active material 41 , which is designed like a film. The anode 21 further includes a current collector 31 , which is also formed like a film. The anodic active material 41 and the current collector 31 the anode 21 are laid flat against each other and connected to each other. Thus, also the anode 21 formed like a film.

Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42, welches folienartig ausgeführt ist. Die Kathode 22 umfasst ferner einen Stromableiter 32, welcher ebenfalls folienartig ausgebildet ist. Das kathodische Aktivmaterial 42 und der Stromableiter 32 der Kathode 22 sind flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden. Somit ist auch die Kathode 22 folienartig ausgebildet.The cathode 22 comprises a cathodic active material 42 , which is designed like a film. The cathode 22 further includes a current collector 32 , which is also formed like a film. The cathodic active material 42 and the current collector 32 the cathode 22 are laid flat against each other and connected to each other. Thus, also the cathode 22 formed like a film.

Der Stromableiter 31 der Anode 21 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer. Von dem Stromableiter 31 der Anode 21 ragen Anodenkontaktfahnen 35 weg. Die Anodenkontaktfahnen 35 des Stromableiters 31 der Anode 21 sind elektrisch mit dem ersten Gehäuseteil 61 des Zellengehäuses 3, und somit mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden.The current collector 31 the anode 21 is made electrically conductive and made of a metal, such as copper. From the current collector 31 the anode 21 protrude Anodenkontaktfahnen 35 path. The anode contact flags 35 of the current conductor 31 the anode 21 are electrically connected to the first housing part 61 of the cell case 3 , and thus with the negative terminal 11 the battery cell 2 connected.

Der Stromableiter 32 der Kathode 22 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium. Von dem Stromableiter 32 der Kathode 22 ragen Kathodenkontaktfahnen 36 weg. Die Kathodenkontaktfahnen 36 des Stromableiters 32 der Kathode 22 sind elektrisch mit dem zweiten Gehäuseteil 62 des Zellengehäuses 3, und somit mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.The current collector 32 the cathode 22 is made electrically conductive and made of a metal, such as aluminum. From the current collector 32 the cathode 22 protrude cathode contact flags 36 path. The cathode contact flags 36 of the current conductor 32 the cathode 22 are electrically connected to the second housing part 62 of the cell case 3 , and thus with the positive terminal 12 the battery cell 2 connected.

Innerhalb des Zellengehäuses 3 ist ferner eine Konnektoreinheit 50 vorgesehen, welche einen negativen Konnektor 51 und einen positiven Konnektor 52 aufweist. Der negative Konnektor 51 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer. Der positive Konnektor 52 ist ebenfalls elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium.Inside the cell case 3 is also a connector unit 50 provided, which is a negative connector 51 and a positive connector 52 having. The negative connector 51 is made electrically conductive and made of a metal, such as copper. The positive connector 52 is also made electrically conductive and made of a metal, such as aluminum.

Der negative Konnektor 51 der Konnektoreinheit 50 ist mit den Anodenkontaktfahnen 35 des Stromableiters 31 der Anode 21 und mit dem ersten Gehäuseteil 61 des Zellengehäuses 3 elektrisch verbunden. Somit ist das negative Terminal 11 der Batteriezelle 2 mittels des negativen Konnektors 51 elektrisch mit der Anode 21 verbunden.The negative connector 51 the connector unit 50 is with the anode contact flags 35 of the current conductor 31 the anode 21 and with the first housing part 61 of the cell case 3 electrically connected. Thus, the negative terminal 11 the battery cell 2 by means of the negative connector 51 electrically with the anode 21 connected.

Der positive Konnektor 52 der Konnektoreinheit 50 ist mit den Kathodenkontaktfahnen 36 des Stromableiters 32 der Kathode 22 und mit dem zweiten Gehäuseteil 62 des Zellengehäuses 3 elektrisch verbunden. Somit ist das positive Terminal 12 der Batteriezelle 2 mittels des positiven Konnektors 52 elektrisch mit der Kathode 22 verbunden.The positive connector 52 the connector unit 50 is with the cathode contact flags 36 of the current conductor 32 the cathode 22 and with the second housing part 62 of the cell case 3 electrically connected. Thus, the positive terminal 12 the battery cell 2 by means of the positive connector 52 electrically with the cathode 22 connected.

2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Konnektoreinheit 50 für eine Batteriezelle 2. Die Konnektoreinheit 50 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst einen negativen Konnektor 51, einen positiven Konnektor 52, ein Verbindungselement 58 sowie ein erstes Endelement 55 und ein zweites Endelement 56. 2 shows a first embodiment of a connector unit 50 for a battery cell 2 , The connector unit 50 according to the first embodiment comprises a negative connector 51 , a positive connector 52 , a connecting element 58 and a first end element 55 and a second end element 56 ,

Das Verbindungselement 58 ist mit dem negativen Konnektor 51 und mit dem positiven Konnektor 52 mechanisch verbunden. Das Verbindungselement 58 ist dabei zentral zwischen dem negativen Konnektor 51 und dem positiven Konnektor 52 angeordnet. Das Verbindungselement 58 ist aus einem Kunststoff gefertigt und somit elektrisch isolierend. Das erste Endelement 55 ist mit dem negativen Konnektor 51 mechanisch verbunden, und das zweite Endelement 56 ist mit dem positiven Konnektor 52 mechanisch verbunden. Die Endelemente 55, 56 sind aus einem Kunststoff gefertigt und somit elektrisch isolierend.The connecting element 58 is with the negative connector 51 and with the positive connector 52 mechanically connected. The connecting element 58 is central between the negative connector 51 and the positive connector 52 arranged. The connecting element 58 is made of a plastic and thus electrically insulating. The first end element 55 is with the negative connector 51 mechanically connected, and the second end element 56 is with the positive connector 52 mechanically connected. The end elements 55 . 56 are made of a plastic and thus electrically insulating.

Der negative Konnektor 51 weist einen negativen Anschlusssteg 71 auf, welcher von dem Verbindungselement 58 weg auf das erste Endelement 55 zu ragt. Der positive Konnektor 52 weist einen positiven Anschlusssteg 72 auf, welcher von dem Verbindungselement 58 weg auf das zweite Endelement 56 zu ragt. Der negative Anschlusssteg 71 und der positive Anschlusssteg 72 ragen dabei in entgegengesetzte Richtungen von dem zentral angeordneten Verbindungselement 58 weg.The negative connector 51 has a negative connection bar 71 on which of the connecting element 58 away on the first end element 55 to stick out. The positive connector 52 has a positive connection bar 72 on which of the connecting element 58 away on the second end element 56 to stick out. The negative connection bar 71 and the positive connection bar 72 project in opposite directions from the centrally arranged connecting element 58 path.

3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Konnektoreinheit 50 für eine Batteriezelle 2. Auch die Konnektoreinheit 50 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst einen negativen Konnektor 51, einen positiven Konnektor 52, ein Verbindungselement 58 sowie ein erstes Endelement 55 und ein zweites Endelement 56. 3 shows a second embodiment of a connector unit 50 for a battery cell 2 , Also the connector unit 50 according to the second embodiment comprises a negative connector 51 , a positive connector 52 , a connecting element 58 and a first end element 55 and a second end element 56 ,

Das Verbindungselement 58 ist mit dem negativen Konnektor 51 und mit dem positiven Konnektor 52 mechanisch verbunden. Das Verbindungselement 58 ist dabei zentral zwischen dem negativen Konnektor 51 und dem positiven Konnektor 52 angeordnet. Das Verbindungselement 58 ist aus einem Kunststoff gefertigt und somit elektrisch isolierend. Das erste Endelement 55 ist mit dem negativen Konnektor 51 mechanisch verbunden, und das zweite Endelement 56 ist mit dem positiven Konnektor 52 mechanisch verbunden. Die Endelemente 55, 56 sind aus einem Kunststoff gefertigt und somit elektrisch isolierend.The connecting element 58 is with the negative connector 51 and with the positive connector 52 mechanically connected. The connecting element 58 is central between the negative connector 51 and the positive connector 52 arranged. The connecting element 58 is made of a plastic and thus electrically insulating. The first end element 55 is with the negative connector 51 mechanically connected, and the second end element 56 is with the positive connector 52 mechanically connected. The end elements 55 . 56 are made of a plastic and thus electrically insulating.

Der negative Konnektor 51 weist vorliegend zwei negative Anschlussstege 71 auf, welche von dem Verbindungselement 58 weg auf das erste Endelement 55 zu ragen. Die negativen Anschlussstege 71 des negativen Konnektors 51 sind elektrisch miteinander verbunden. Der positive Konnektor 52 weist vorliegend zwei positive Anschlussstege 72 auf, welche von dem Verbindungselement 58 weg auf das zweite Endelement 56 zu ragen. Die positiven Anschlussstege 72 des positiven Konnektors 52 sind elektrisch miteinander verbunden.The negative connector 51 has two negative connecting webs in the present case 71 on which of the connecting element 58 away on the first end element 55 to protrude. The negative connection bars 71 of the negative connector 51 are electrically connected. The positive connector 52 has two positive connecting webs in the present case 72 on which of the connecting element 58 away on the second end element 56 to protrude. The positive connection bars 72 of the positive connector 52 are electrically connected.

Die negativen Anschlussstege 71 ragen annähernd parallel zueinander in die gleiche Richtung von dem Verbindungselement 58 weg. Auch die positiven Anschlussstege 72 ragen annähernd parallel zueinander in die gleiche Richtung von dem Verbindungselement 58 weg. Die negativen Anschlussstege 71 ragen jedoch in die entgegengesetzte Richtung von dem zentral angeordneten Verbindungselement 58 weg wie die positiven Anschlussstege 72.The negative connection bars 71 protrude approximately parallel to each other in the same direction from the connecting element 58 path. Also the positive connection bars 72 protrude approximately parallel to each other in the same direction from the connecting element 58 path. The negative connection bars 71 however, project in the opposite direction from the centrally located connector 58 away like the positive connection bars 72 ,

4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Elektrodeneinheit 10 beim Anschluss einer Konnektoreinheit 50 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Anode 21 weist Anodenkontaktfahnen 35 auf, welche aus der Elektrodeneinheit 10 herausragen. Die Kathode 22 weist Kathodenkontaktfahnen 36 auf, welche ebenfalls aus der Elektrodeneinheit 10 herausragen. Die Anodenkontaktfahnen 35 und die Kathodenkontaktfahnen 36 ragen dabei an der gleichen Seite aus der Elektrodeneinheit 10 heraus und auf die Konnektoreinheit 50 zu. 4 shows a perspective view of an electrode unit 10 when connecting a connector unit 50 according to the first embodiment. The anode 21 has anode contact flags 35 on which from the electrode unit 10 protrude. The cathode 22 has cathode contact flags 36 on, which also from the electrode unit 10 protrude. The anode contact flags 35 and the cathode contact flags 36 protrude on the same side of the electrode unit 10 out and onto the connector unit 50 to.

Die Anodenkontaktfahnen 35 werden dabei zusammengedrückt und bündig an den negativen Anschlusssteg 71 des negativen Konnektors 51 der Konnektoreinheit 50 angelegt. Anschließend werden die Anodenkontaktfahnen 35 mittels Schweißens, vorzugsweise mittels Ultraschallschweißens, stoffschlüssig mit dem negativen Anschlusssteg 71 des negativen Konnektors 51 verbunden.The anode contact flags 35 are pressed together and flush with the negative connection bar 71 of the negative connector 51 the connector unit 50 created. Subsequently, the anode contact flags 35 by means of welding, preferably by means of ultrasonic welding, firmly bonded to the negative connecting web 71 of the negative connector 51 connected.

Die Kathodenkontaktfahnen 36 werden ebenfalls zusammengedrückt und bündig an den positiven Anschlusssteg 72 des positiven Konnektors 52 der Konnektoreinheit 50 angelegt. Anschließend werden die Kathodenkontaktfahnen 36 mittels Schweißens, vorzugsweise mittels Ultraschallschweißens, stoffschlüssig mit dem positiven Anschlusssteg 72 des positiven Konnektors 52 verbunden.The cathode contact flags 36 are also compressed and flush to the positive connecting bar 72 of the positive connector 52 the connector unit 50 created. Subsequently, the cathode contact flags 36 by means of welding, preferably by means of ultrasonic welding, firmly bonded to the positive connecting web 72 of the positive connector 52 connected.

5 zeigt eine perspektivische Darstellung der Elektrodeneinheit 10 mit angeschlossener Konnektoreinheit 50 gemäß der ersten Ausführungsform aus 4. Die Anodenkontaktfahnen 35 sind stoffschlüssig mit dem negativen Anschlusssteg 71 des negativen Konnektors 51 verbunden, und die Kathodenkontaktfahnen 36 sind stoffschlüssig mit dem positiven Anschlusssteg 72 des positiven Konnektors 52 verbunden. Überstände der Anodenkontaktfahnen 35 sowie der Kathodenkontaktfahnen 36 sind dabei entfernt. Die Überstände der Anodenkontaktfahnen 35 sowie der Kathodenkontaktfahnen 36 können auch umgefaltet sein. 5 shows a perspective view of the electrode unit 10 with connected connector unit 50 according to the first embodiment 4 , The anode contact flags 35 are cohesive with the negative connection web 71 of the negative connector 51 connected, and the cathode contact flags 36 are cohesive with the positive connection web 72 of the positive connector 52 connected. Overhangs of the anode contact flags 35 as well as the cathode contact flags 36 are removed. The supernatants of the anode contact flags 35 as well as the cathode contact flags 36 can also be folded over.

Ein Abdeckelement 80 aus einem elektrisch isolierenden Material ist derart an der Konnektoreinheit 50 angebracht, dass ein elektrischer Kontakt des negativen Konnektors 51 mit dem noch anzubringenden zweiten Gehäuseteil 62 vermieden ist. Ein weiteres Abdeckelement 80 aus einem elektrisch isolierenden Material ist derart an der Konnektoreinheit 50 angebracht, dass ein elektrischer Kontakt des positiven Konnektors 52 mit dem noch anzubringenden ersten Gehäuseteil 61 vermieden ist.A cover element 80 of an electrically insulating material is so on the connector unit 50 attached that an electrical contact of the negative connector 51 with the still to be attached second housing part 62 is avoided. Another cover element 80 of an electrically insulating material is so on the connector unit 50 attached that an electrical contact of the positive connector 52 with the first housing part still to be attached 61 is avoided.

6 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Konnektoreinheit 50 gemäß der zweiten Ausführungsform in einer Batteriezelle 2. Die Elektrodeneinheit 10 mit Anodenkontaktfahnen 35 und mit den Kathodenkontaktfahnen 36 ist dabei nicht dargestellt. Die nicht dargestellte Elektrodeneinheit 10 ist mittels eines Retainers 82 mechanisch in dem Zellengehäuse 3 der Batteriezelle 2 gehalten und elektrisch von den Gehäuseteilen 61, 62 isoliert. 6 shows a sectional view through a connector unit 50 according to the second embodiment in a battery cell 2 , The electrode unit 10 with anode contact flags 35 and with the cathode contact flags 36 is not shown here. The electrode unit, not shown 10 is by means of a retainer 82 mechanically in the cell housing 3 the battery cell 2 held and electrically from the housing parts 61 . 62 isolated.

Das erste Gehäuseteil 61 und das zweite Gehäuseteil 62 sind mittels des Isolationselements 60, welches vorliegend ein Klebstoff ist, mechanisch miteinander zu dem Zellengehäuse 3 verbunden und elektrisch voneinander isoliert. Das erste Gehäuseteil 61 stellt dabei das negative Terminal 11 der Batteriezelle 2 dar, und das zweite Gehäuseteil 62 stellt das positive Terminal 12 der Batteriezelle 2 dar.The first housing part 61 and the second housing part 62 are by means of the insulation element 60 , which in the present case is an adhesive, mechanically with each other to the cell housing 3 connected and electrically isolated from each other. The first housing part 61 represents the negative terminal 11 the battery cell 2 and the second housing part 62 represents the positive terminal 12 the battery cell 2 represents.

Einer der beiden negativen Anschlussstege 71 des negativen Konnektors 51 ist mit den hier nicht dargestellten Anodenkontaktfahnen 35 verschweißt. Zwischen diesem negativen Anschlusssteg 71 und dem zweiten Gehäuseteil 62 ist das isolierende Abdeckelement 80 angeordnet. Der andere der beiden negativen Anschlussstege 71 des negativen Konnektors 51 ist an den durch je einen Pfeil gekennzeichneten negativen Anschlussstellen 75 mit dem ersten Gehäuseteil 61 verschweißt.One of the two negative connection bars 71 of the negative connector 51 is with the anode contact flags, not shown here 35 welded. Between this negative connection bar 71 and the second housing part 62 is the insulating cover 80 arranged. The other of the two negative connection bars 71 of the negative connector 51 is at the negative connection points marked by an arrow 75 with the first housing part 61 welded.

Einer der beiden positiven Anschlussstege 72 des positiven Konnektors 52 ist mit den hier nicht dargestellten Kathodenkontaktfahnen 36 verschweißt. Zwischen diesem positiven Anschlusssteg 72 und dem ersten Gehäuseteil 61 ist das isolierende Abdeckelement 80 angeordnet. Der andere der beiden positiven Anschlussstege 72 des positiven Konnektors 52 ist an den durch je einen Pfeil gekennzeichneten positiven Anschlussstellen 76 mit dem zweiten Gehäuseteil 62 verschweißt.One of the two positive connection bridges 72 of the positive connector 52 is with the cathode contact flags, not shown here 36 welded. Between this positive connection bridge 72 and the first housing part 61 is the insulating cover 80 arranged. The other of the two positive connection bars 72 of the positive connector 52 is at the positive connection points marked by an arrow 76 with the second housing part 62 welded.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs 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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  • DE 102011076919 A1 [0006]DE 102011076919 A1 [0006]

Claims (10)

Batteriezelle (2), umfassend ein Zellengehäuse (3), in welchem eine Elektrodeneinheit (10) angeordnet ist, wobei die Elektrodeneinheit (10) eine mit einem negativen Terminal (11) elektrisch verbundene Anode (21) und eine mit einem positiven Terminal (12) elektrisch verbundene Kathode (22) aufweist, wobei das Zellengehäuse (3) ein erstes Gehäuseteil (61), welches das negative Terminal (11) bildet, und ein zweites Gehäuseteil (62), welches das positive Terminal (12) bildet, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Zellengehäuses (3) eine Konnektoreinheit (50) vorgesehen ist, welche einen negativen Konnektor (51), der mit der Anode (21) und mit dem ersten Gehäuseteil (61) elektrisch verbunden ist, sowie einen positiven Konnektor (52), der mit der Kathode (22) und mit dem zweiten Gehäuseteil (62) elektrisch verbunden ist, aufweist.A battery cell (2) comprising a cell casing (3) in which an electrode unit (10) is arranged, the electrode unit (10) having an anode (21) electrically connected to a negative terminal (11) and a positive terminal (12) ) electrically connected cathode (22), wherein the cell housing (3) has a first housing part (61), which forms the negative terminal (11), and a second housing part (62) which forms the positive terminal (12), characterized in that within the cell casing (3) there is provided a connector unit (50) having a negative connector (51) electrically connected to the anode (21) and to the first casing part (61) and a positive connector (Fig. 52) electrically connected to the cathode (22) and to the second housing part (62). Batteriezelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (61) und das zweite Gehäuseteil (62) metallisch ausgeführt und durch ein umlaufendes Isolationselement (60) elektrisch voneinander isoliert sind.Battery cell (2) after Claim 1 , characterized in that the first housing part (61) and the second housing part (62) made of metal and by a circumferential insulating element (60) are electrically isolated from each other. Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (21) Anodenkontaktfahnen (35) aufweist, und dass die Kathode (22) Kathodenkontaktfahnen (36) aufweist, wobei die Anodenkontaktfahnen (35) und die Kathodenkontaktfahnen (36) an der gleichen Seite aus der Elektrodeneinheit (10) herausragen.Battery cell (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the anode (21) anode contact lugs (35), and that the cathode (22) cathode contact lugs (36), wherein the anode contact lugs (35) and the cathode contact lugs (36) protrude from the electrode unit (10) on the same side. Batteriezelle (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenkontaktfahnen (35) stoffschlüssig mit dem negativen Konnektor (51) verbunden sind, und/oder dass die Kathodenkontaktfahnen (36) stoffschlüssig mit dem positiven Konnektor (52) verbunden sind.Battery cell (2) after Claim 3 , characterized in that the anode contact lugs (35) are materially connected to the negative connector (51), and / or that the cathode contact lugs (36) are materially connected to the positive connector (52). Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der negative Konnektor (51) stoffschlüssig mit dem ersten Gehäuseteil (61) verbunden ist, und/oder dass der positive Konnektor (52) stoffschlüssig mit dem zweiten Gehäuseteil (62) verbunden ist.Battery cell (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the negative connector (51) is integrally connected to the first housing part (61), and / or that the positive connector (52) integrally connected to the second housing part (62) is. Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konnektoreinheit (50) ein Verbindungselement (58) aufweist, welches mit dem negativen Konnektor (51) und mit dem positiven Konnektor (52) mechanisch verbunden ist.Battery cell (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the connector unit (50) has a connecting element (58) which is mechanically connected to the negative connector (51) and to the positive connector (52). Batteriezelle (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der negative Konnektor (51) genau einen negativen Anschlusssteg (71) aufweist, welcher von dem Verbindungselement (58) weg ragt, und/oder dass der positive Konnektor (52) genau einen positiven Anschlusssteg (72) aufweist, welcher von dem Verbindungselement (58) weg ragt.Battery cell (2) after Claim 6 characterized in that the negative connector (51) has exactly one negative terminal land (71) which projects away from the connecting element (58), and / or that the positive connector (52) has exactly one positive terminal land (72) protrudes away from the connecting element (58). Batteriezelle (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der negative Konnektor (51) mindestens zwei negative Anschlussstege (71) aufweist, welche von dem Verbindungselement (58) weg ragen, und/oder dass der positive Konnektor (52) mindestens zwei positive Anschlussstege (72) aufweist, welche von dem Verbindungselement (58) weg ragen.Battery cell (2) after Claim 6 characterized in that the negative connector (51) has at least two negative terminal lands (71) protruding away from the connecting element (58), and / or the positive connector (52) has at least two positive terminal lands (72) protrude away from the connecting element (58). Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konnektoreinheit (50) ein erstes Endelement (55) aufweist, welches mit dem negativen Konnektor (51) mechanisch verbunden ist, und/oder dass die Konnektoreinheit (50) ein zweites Endelement (56) aufweist, welches mit dem positiven Konnektor (52) mechanisch verbunden ist.Battery cell (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the connector unit (50) has a first end element (55) which is mechanically connected to the negative connector (51), and / or that the connector unit (50) has a second one End member (56) which is mechanically connected to the positive connector (52). Verwendung einer Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einer stationären Batterie, in einer Batterie in einer marinen Anwendung oder in einer Batterie in einer aeronautischen Anwendung.Use of a battery cell (2) according to one of the preceding claims in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV), in a stationary battery, in a battery in a marine application or in a battery in an aeronautical application.
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