DE102018203052A1 - Battery and method of manufacturing a battery - Google Patents

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Florian Postler
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batterie (100) mit einem prismatischen Gehäuse (102) und einem Zellstapel (104) mit verschiedenpoligen Elektrodenlagen (106), die je zumindest eine über eine aktive Fläche (108) der Elektrodenlage (106) überstehende Kontaktfahne (110) zum elektrischen Kontaktieren der Elektrodenlage (106) aufweisen, wobei die Kontaktfahnen (110) gleichpoliger Elektrodenlagen (106) aneinander ausgerichtet angeordnet sind und zu je zumindest zwei gleichpoligen Kontaktfahnenbündeln (112) mit einer im Wesentlichen gleichen Anzahl gleichpoliger Kontaktfahnen (110) zusammengefasst sind, wobei die gleichpoligen Elektrodenlagen (106) über die entsprechenden gleichpoligen Kontaktfahnenbündel (112) und eine Pressschweißverbindung (114) mit einem entsprechenden Ableiter (116) des Gehäuses (102) elektrisch leitend verbunden sind

Figure DE102018203052A1_0000
The present invention relates to a battery (100) with a prismatic housing (102) and a cell stack (104) with different-pole electrode layers (106) each having at least one contact lug (FIG. 10) over an active surface (108) of the electrode layer (106). 110) for electrically contacting the electrode layer (106), wherein the contact lugs (110) of the same pole electrode layers (106) are arranged aligned with each other and at least two gleichpoligen contact lobe bundles (112) are combined with a substantially equal number of gleichpoliger contact lugs (110) wherein the gleichpoligen electrode layers (106) via the corresponding gleichpoligen contact lugs bundle (112) and a pressure welding connection (114) with a corresponding arrester (116) of the housing (102) are electrically connected
Figure DE102018203052A1_0000

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Batterie und ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie.The invention relates to a battery and a method for manufacturing a battery.

Stand der TechnikState of the art

Eine Batterie weist Anschlüsse zum Transportieren von elektrischer Energie aus beziehungsweise in einen elektrochemischen Energiespeicher auf, die auf einer Außenseite eines Gehäuses oder einer Hülle der Batterie zugänglich sind. Die Anschlüsse sind im Inneren der Batterie mit Elektroden des Energiespeichers verbunden. Gleichpolige Elektroden werden gemeinsam kontaktiert und elektrisch leitend mit dem entsprechenden Anschluss verbunden.A battery has terminals for transporting electrical energy or in an electrochemical energy storage, which are accessible on an outer side of a housing or a shell of the battery. The connections are connected inside the battery with electrodes of the energy storage. Gleichpolige electrodes are contacted together and electrically connected to the corresponding terminal.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Batterie und ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Against this background, a battery and a method for manufacturing a battery according to the independent claims are presented with the approach presented here. Advantageous developments and improvements of the approach presented here emerge from the description and are described in the dependent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, eine erforderliche Länge von Kontaktfahnen zum elektrischen Kontaktieren von Elektroden eines Energiespeichers einer Batterie im Vergleich zu herkömmlichen Implementierungen von Batterien zu verkürzen und so einen elektrischen Widerstand der Kontaktfahnen zu verringern. Ein elektrischer Stromfluss durch die Kontaktfahnen führt dadurch insbesondere bei einer Schnellentladung der Zelle zu einer verringerten Erwärmung. Zusätzlich wird ein Platzbedarf zum Kontaktieren des Energiespeichers verringert, wodurch der Energiespeicher im Verhältnis zu einem Gesamtvolumen der Batterie vergrößert werden kann. Bei normalem Betrieb tritt die joulsche Erwärmung aufgrund der dann fließenden geringeren Ströme nicht so stark auf. Dabei wird auch kein alternativer, extrem niederohmiger Strompfad zu einem internen Kurzschluss benötigt.Embodiments of the present invention may advantageously enable a required length of tabs for electrically contacting electrodes of an energy storage of a battery to be shortened as compared to conventional implementations of batteries, thereby reducing electrical resistance of the tabs. An electric current flow through the contact lugs thereby leads to a reduced heating, in particular in the case of rapid discharge of the cell. In addition, a space requirement for contacting the energy storage is reduced, whereby the energy storage can be increased in proportion to a total volume of the battery. In normal operation, the Joule heating does not occur as much due to the lower currents flowing then. There is no need for an alternative, extremely low-impedance current path to an internal short circuit.

Es wird eine Batterie vorgestellt, die ein prismatisches Gehäuse und einen Zellstapel mit verschiedenpoligen Elektrodenlagen aufweist, die je zumindest eine über eine aktive Fläche der Elektrodenlage überstehende Kontaktfahne zum elektrischen Kontaktieren der Elektrodenlage aufweisen, wobei die Kontaktfahnen gleichpoliger Elektrodenlagen aneinander ausgerichtet angeordnet sind und zu je zumindest zwei gleichpoligen Kontaktfahnenbündeln mit einer im Wesentlichen gleichen Anzahl gleichpoliger Kontaktfahnen zusammengefasst sind, wobei die gleichpoligen Elektrodenlagen über die entsprechenden gleichpoligen Kontaktfahnenbündel und eine Pressschweißverbindung mit einem entsprechenden Ableiter des Gehäuses elektrisch leitend verbunden sind.A battery is presented which has a prismatic housing and a cell stack with electrode layers of different polarity, each of which has at least one contact lug projecting over an active area of the electrode layer for electrically contacting the electrode layer, wherein the contact lugs of the same pole electrode layers are arranged aligned with one another and at least one each two gleichpoligen contact lobe bundles are combined with a substantially equal number of gleichpoliger contact lugs, wherein the gleichpoligen electrode layers are electrically connected via the corresponding gleichpoligen contact lug bundles and a pressure welding connection with a corresponding arrester of the housing.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:Furthermore, a method for manufacturing a battery is presented, wherein the method comprises the following steps:

Stapeln eines verschiedenpolige Elektrodenlagen umfassenden Zellstapels, wobei über eine aktive Fläche des Zellstapels überstehende Kontaktfahnen gleichpoliger Elektrodenlagen aneinander ausgerichtet angeordnet werden;Stacking a cell stack comprising different polar electrode layers, whereby contact lugs of uniform-pole electrode layers protruding beyond an active area of the cell stack are arranged aligned with one another;

Bündeln der gleichpoligen Kontaktfahnen zu zumindest je zwei Kontaktfahnenbündeln, wobei pro Kontaktfahnenbündel eine im Wesentlichen gleiche Anzahl an Kontaktfahnen gebündelt wird; undBundling the same-pole contact lugs to at least two respective contact lug bundles, wherein a substantially equal number of contact lugs is bundled per contact lug bundle; and

Pressschweißen der gleichpoligen Kontaktfahnenbündel an je einen Ableiter eines Gehäuses der Batterie, um die gleichpoligen Elektrodenlagen über die entsprechenden Kontaktfahnenbündel elektrisch leitend mit dem entsprechenden Ableiter zu verbinden.Pressure welding of the homopolar contact lugs bundle to each one arrester of a housing of the battery to connect the gleichpoligen electrode layers via the corresponding contact lugs electrically conductive to the corresponding arrester.

Unter einer Batterie kann ein Akkumulator beziehungsweise eine Sekundärbatterie zum Speichern und erneuten Bereitstellen von elektrischer Energie verstanden werden. Die elektrische Energie kann in einem Zellstapel aus gestapelten Einzelzellen elektrochemisch gespeichert werden. Der Zellstapel kann als Stack bezeichnet werden. Die elektrische Energie kann über elektrisch leitende Elektrodenlagen in den Zellstapel hinein beziehungsweise aus dem Zellstapel heraus geleitet werden. Eine Einzelzelle ist jeweils zwischen zwei verschiedenpoligen Elektrodenlagen des Zellstapels ausgebildet.A battery can be understood as an accumulator or a secondary battery for storing and re-supplying electrical energy. The electrical energy can be stored electrochemically in a cell stack of stacked single cells. The cell stack can be called a stack. The electrical energy can be conducted via electrically conductive electrode layers into the cell stack or out of the cell stack. A single cell is formed in each case between two different pole electrode layers of the cell stack.

Die Elektrodenlagen einer Einzelzelle sind also unterschiedlichen elektrischen Polen der Batterie zugeordnet. Die verschiedenpoligen Elektrodenlagen können unterschiedliche elektrisch leitenden Materialien aufweisen. Beispielsweise können die verschiedenpoligen Elektrodenlagen Kupferfolie beziehungsweise Aluminiumfolie aufweisen. Eine Einzelzelle kann als Elementarstack bezeichnet werden. In einem Elementarstack liegen immer Doppelbeschichtungen vor. Eine Elektrodenlage ist also beidseitig mit dem gleichen Material beschichtet. Dadurch ergibt sich eine Abfolge aus einer Anodenschicht, Kupfer Cu, einer weiteren Anodenschicht, einem Separator, einer Kathodenschicht, Aluminium AI und einer weiteren Kathodenschicht. Der Lagenaufbau der einzelnen Elektroden besteht dabei aus einer Trägerfolie auf die die elektrochemisch aktive Schicht aufgetragen wird. Im Fall der Anode ist die Trägerfolie beispielsweise aus Kupfer Cu oder einem anderen auf dem Anodenpotential elektrochemisch stabilen Elektronenleiter. Im Fall der Kathode ist die Trägerfolie beispielsweise aus Aluminium AI oder einem anderen auf dem Kathodenpotential elektrochemisch stabilen Elektronenleiter. Die elektrochemisch aktive Schicht ist eine poröse Schicht aus Speichermaterial und einem elektronisch leitenden Leitadditiv. Die Schicht ist porös, um Lithium-Ionen als leitenden Flüssigelektrolyt aufzunehmen. Alternativ kann auch eine Festkörperzelle ohne Porosität und Separator aufgebaut sein. Die Festkörperzelle kann einen lithiumionenleitenden Festelektrolyten und sowohl Lithium Ionen leitende Additive als auch elektronisch leitende Additive in beiden Elektroden nebst den Speichermaterialien enthalten. The electrode layers of a single cell are therefore assigned to different electrical poles of the battery. The different pole electrode layers may have different electrically conductive materials. For example, the different-pole electrode layers may comprise copper foil or aluminum foil. A single cell can be called an elementary stack. In an elementary stack there are always double coatings. An electrode layer is therefore coated on both sides with the same material. This results in a sequence of an anode layer, copper Cu, another anode layer, a separator, a cathode layer, aluminum Al and another cathode layer. The layer structure of the individual electrodes consists of a Carrier film on which the electrochemically active layer is applied. In the case of the anode, the carrier foil is made, for example, of copper Cu or another electrochemically stable electron conductor at the anode potential. In the case of the cathode, the carrier foil is made, for example, of aluminum Al or another electrochemically stable electron conductor at the cathode potential. The electrochemically active layer is a porous layer of memory material and an electronically conductive additive. The layer is porous to receive lithium ions as a conductive liquid electrolyte. Alternatively, a solid state cell without porosity and separator can be constructed. The solid state cell may contain a lithium ion conductive solid electrolyte and both lithium ion conductive additives and electronically conductive additives in both electrodes together with the memory materials.

Zum Bilden der Einzelzellen tragen die unterschiedlichen Elektrodenlagen auf aktiven Flächen unterschiedliche elektrochemisch aktive Materialien zum Speichern der elektrischen Energie. Die Elektrodenlagen sind elektrisch voneinander isoliert. Im Zellstapel sind die Elektrodenlagen parallel zueinander mit gleichmäßigen Abständen angeordnet. Zum Kontaktieren weisen die Elektrodenlagen elektrisch leitende Kontaktfahnen ohne elektrochemisch aktive Materialien auf. Die Kontaktfahnen stehen über die aktiven Flächen über. Die Kontaktfahnen sind einstückig mit den Elektrodenlagen ausgebildet, beispielsweise aus einer gemeinsamen Metallfolie. Verschiedenpolige Kontaktfahnen berühren sich nicht. Gleichpolige Kontaktfahnen sind zu zumindest zwei Kontaktfahnenbündeln zusammengefasst. Zwei gleichpolige Kontaktfahnenbündel bilden dabei ein Doppelbündel aus. Eine Polarität kann auch mit einem einzelnen Bündel aller gleichpoligen Kontaktfahnen und die andere Polarität kann mit einem Doppelbündel ausgestattet sein. Der Zellstapel weist zumindest vier Kontaktfahnenbündel auf. Ein Kontaktfahnenbündel kann zu einer Schweißfläche zum Erstellen einer elektrisch leitenden Verbindung der Kontaktfahnen untereinander, zu dem anderen gleichpoligen Kontaktfahnenbündel und zu dem Ableiter zusammengefasst werden.To form the single cells, the different electrode layers on active surfaces carry different electrochemically active materials for storing the electrical energy. The electrode layers are electrically isolated from each other. In the cell stack, the electrode layers are arranged parallel to each other with uniform intervals. For contacting, the electrode layers have electrically conductive contact lugs without electrochemically active materials. The contact lugs overflow over the active surfaces. The contact lugs are integrally formed with the electrode layers, for example of a common metal foil. Differently polar contact lugs do not touch each other. Gleichpolige contact lugs are summarized to at least two contact lobe bundles. Two gleichpolige contact lug bundles form a double bundle. One polarity can also be equipped with a single bundle of all the same pole contact lugs and the other polarity can be equipped with a double bundle. The cell stack has at least four contact lug bundles. A bundle of contact lugs can be combined to form a welding surface for establishing an electrically conductive connection of the contact lugs with one another, to the other same-pole contact lug bundle and to the arrester.

Der Strompfad ist aufgrund des Sicherheitskonzepts der Schnellentladeeinrichtung extrem niederohmig. Dabei können die Batteriezellen ein oder zwei Terminals aufweisen. Bei der Ausführung mit einem Terminal trägt das Zellgehäuse die andere Polarität. Bei der Ausführung mit zwei Terminals kann das Gehäuse neutral, auf einem floating Potential beziehungsweise schwebenden Potenzial oder auf einer Polarität liegen.Due to the safety concept of the quick-charging device, the current path is extremely low-impedance. The battery cells can have one or two terminals. In the version with a terminal, the cell housing carries the other polarity. In the case of the two-terminal version, the housing can be neutral, at a floating potential or floating potential or at one polarity.

Ein Gehäuse kann eine feste Hülle zum Schutz des Zellstapels sein. Im Gegensatz zu sogenannten Pouch-Batteriezellen, bei dem der Zellstapel von einer flexiblen Folie umgeben ist, ist das Gehäuse im Wesentlichen formstabil, d.h. das von dem Gehäuse umschlossene Volumen verändert sich bei normalem Betrieb der Batteriezelle allenfalls unwesentlich, beispielsweise weniger als 10% oder weniger als 5% oder 2%. Ein prismatisches Gehäuse kann beispielsweise eine rechteckige Grundfläche aufweisen. Ein Ableiter kann ein elektrisch leitender Teil des Gehäuses sein, an dem die elektrische Energie auf einer Außenseite der Batterie abgegriffen werden kann. Die zwei Ableiter der Batterie sind voneinander elektrisch isoliert. Der hier vorgestellte Ansatz kann auch in einer Pouchzelle verwendet werden.A housing may be a solid shell to protect the cell stack. In contrast to so-called pouch battery cells, in which the cell stack is surrounded by a flexible film, the housing is substantially dimensionally stable, i. the enclosed by the housing volume changes at most insignificant in normal operation of the battery cell, for example, less than 10% or less than 5% or 2%. A prismatic housing may for example have a rectangular base. An arrester may be an electrically conductive part of the housing, at which the electrical energy can be tapped on an outside of the battery. The two arresters of the battery are electrically isolated from each other. The approach presented here can also be used in a pouch cell.

Pressschweißen kann beispielsweise Ultraschallschweißen oder Reibschweißen sein. Beim Pressschweißen werden zumindest zwei Materialien durch Druck und Reibung erhitzt, bis sie zumindest pastös sind und in pastösem Zustand miteinander vermischt. Eine zum Verschweißen der Materialien notwendige Energie wird beim Pressschweißen somit überwiegend in Form mechanischer Energie bereitgestellt. Insbesondere das Ultraschallschweißen ermöglicht dabei unter anderem eine vorteilhafte Prozessführung und/oder vorteilhafte Schweißergebnisse. Beispielsweise werden die zu verschweißenden Materialien schonend und auf nicht zu hohe Temperaturen erhitzt. Außerdem können mehrere Kontaktfahnen in einem gemeinsamen Prozessschritt miteinander und/oder mit dem Ableiter des Gehäuses verschweißt werden. Die die Folienverbindung kann auch durch andere Verfahren, wie beispielsweise Kleben, Laserschweißen, Crimpen, Löten oder Verpressen erfolgen. Dabei ist alles, was eine mechanisch stabile Verbindung mit homogen niedrigem Widerstand zwischen den Folien und zum Ableiter erstellt nutzbar.Press welding can be, for example, ultrasonic welding or friction welding. In pressure welding, at least two materials are heated by pressure and friction until they are at least pasty and mixed together in pasty state. An energy necessary for welding the materials is thus provided predominantly in the form of mechanical energy during pressure welding. In particular, the ultrasonic welding allows, inter alia, an advantageous process control and / or advantageous welding results. For example, the materials to be welded are gently heated and not too high temperatures. In addition, several contact lugs can be welded together and / or with the arrester of the housing in a common process step. The film connection can also be made by other methods, such as gluing, laser welding, crimping, soldering or compression. Everything that creates a mechanically stable connection with homogeneously low resistance between the foils and the arrester can be used.

Der Zellstapel kann zumindest zwei flächig aufeinander gestapelte Teilstapel aufweisen. Jeder Teilstapel kann zumindest zwei verschiedenpolige Kontaktfahnenbündel aufweisen. Bei der Herstellung können die zwei Teilstapel zuerst gestapelt werden und die Kontaktfahnen gebündelt werden. Die vorgefertigten Teilstapel können zu dem Zellstapel zusammengefügt werden. Die Kontaktfahnenbündel können so einfacher hergestellt werden.The cell stack may have at least two partial stacks stacked on top of one another. Each partial stack can have at least two different-pole contact lug bundles. During production, the two partial stacks can be stacked first and the tabs bundled. The prefabricated partial stacks can be joined together to form the cell stack. The contact lugs bundles can be made easier.

An einer Trennebene der Teilstapel, d.h. dort, wo eine zu äußerst liegende Elektrodenlage eines der Teilstapel einer zu äußerst liegenden Elektrodenlage des anderen der Teilstapel gegenüberliegt, können zwei verschiedenpolige Elektrodenlagen eine Einzelzelle des Zellstapels ausbilden. Mit anderen Worten können die beiden an der Trennebene einander gegenüberliegenden, zu äußerst liegenden Elektrodenlage der beiden Teilstapel unterschiedliche Polaritäten aufweisen, sodass sie eine Einzelzelle der Batterie bilden. Alternativ können an der Trennebene zwei gleichpolige Elektrodenlagen benachbart angeordnet sein. Die Trennebene kann die Mitte des Zellstapels repräsentieren, wenn die Teilstapel gleich viele Elektrodenlagen aufweisen. Durch eine zusätzliche Einzelzelle kann eine Energiedichte der Batterie erhöht werden. Durch zwei voneinander getrennte und optional voneinander isolierte Teilstapel kann eine elektrische Verschaltung des Zellstapels anforderungsgemäß eingestellt werden. Beispielsweise können die Teilstapel in Reihe geschaltet werden. At a dividing plane of the partial stacks, ie where an electrode layer lying too far opposite one of the partial stacks of an electrode layer lying too far opposite the other of the partial stack, two different pole electrode layers can form a single cell of the cell stack. In other words, the two opposite to each other on the separation plane, to extremely lying electrode position of the two partial stacks may have different polarities, so that they form a single cell of the battery. Alternatively, two gleichpolige electrode layers adjacent to the parting plane be arranged. The parting plane may represent the middle of the cell stack if the part stacks have the same number of electrode layers. An additional single cell can increase the energy density of the battery. By two separate and optionally mutually isolated partial stack, an electrical interconnection of the cell stack can be set according to requirements. For example, the partial stacks can be connected in series.

Korrespondierende gleichpolige Elektrodenlagen der beiden Teilstapel können über ihre Kontaktfahnen einstückig zusammenhängen. Einer der Teilstapel kann auf den anderen Teilstapel geklappt sein, sodass die Elektrodenlagen der beiden Teilstapel parallel zur Trennebene angeordnet sind und die Teilstapel einander gegenüber liegen. Die Teilstapel können zeitgleich gestapelt werden. Je zwei Kontaktfahnenbündel können eine gemeinsame Schweißfläche aufweisen. An der Schweißfläche kann Material eingespart werden, da die Hälfte der zu schweißenden Lagen entfällt.Corresponding Gleichpolige electrode layers of the two sub-stacks can be integrally connected via their contact lugs. One of the partial stacks can be folded onto the other partial stacks, so that the electrode layers of the two partial stacks are arranged parallel to the dividing plane and the partial stacks face each other. The partial stacks can be stacked at the same time. Each pair of contact lug bundles may have a common welding surface. Material can be saved at the welding area, as half of the layers to be welded are eliminated.

Das Gehäuse kann eine Deckelbaugruppe mit einer Deckelplatte und einer elektrisch von der Deckelplatte isolierten Terminaldurchführung aufweisen. Die Deckelplatte kann den einen Ableiter der Batterie ausbilden. Die Terminaldurchführung kann den anderen Ableiter der Batterie ausbilden. Die Terminaldurchführung ist elektrisch isoliert von der Deckelplatte. Die Terminaldurchführung kann in einer Aussparung der Deckelplatte angeordnet sein. Der Zellstapel kann zuerst mit der Deckelbaugruppe verbunden werden. Anschließend kann der Zellstapel in einen Rest des Gehäuses eingeführt werden beziehungsweise von dem Rest des Gehäuses umschlossen werden.The housing may have a cover assembly with a cover plate and an electrically insulated from the cover plate terminal bushing. The cover plate can form the one arrester of the battery. The terminal bushing can form the other end of the battery. The terminal bushing is electrically insulated from the cover plate. The terminal bushing can be arranged in a recess of the cover plate. The cell stack can first be connected to the lid assembly. Subsequently, the cell stack can be inserted into a remainder of the housing or enclosed by the remainder of the housing.

Die Terminaldurchführung kann zwei unterschiedliche, miteinander walzplattierte Materialien aufweisen. Eine heterogene niederohmige Verbindung der Materialien ist herausfordernd. Um den elektrischen Widerstand gering zu halten, wird eine Legierungszone sehr dünn gehalten. Dafür eignen sich zum Beispiel ebenfalls Reibschweißverfahren. Verschiedene Materialien können unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Beispielsweise kann eines der Materialien zum Pressschweißen der Kontaktfahnenbündel besonders gut geeignet sein. Ebenso kann zumindest eines der Materialien erforderlich zum Vermeiden von Korrosion und/oder Elektrokorrosion sein. Die Materialien können Metallmaterialien sein. Beispielsweise können Kupfer beziehungsweise eine Kupferlegierung und Aluminium beziehungsweise eine Aluminiumlegierung miteinander walzplattiert sein.The terminal bushing may have two different, roll-clad materials. A heterogeneous low-resistance compound of the materials is challenging. To keep the electrical resistance low, an alloying zone is kept very thin. Friction welding methods, for example, are also suitable for this purpose. Different materials can fulfill different tasks. For example, one of the materials for pressure welding of the contact lug bundles may be particularly well suited. Likewise, at least one of the materials may be required to prevent corrosion and / or electrocorrosion. The materials may be metal materials. For example, copper or a copper alloy and aluminum or an aluminum alloy may be roll-bonded together.

Schweißflächen der Pressschweißverbindungen an der Deckelplatte und an der Terminaldurchführung können quer zu einer Ebene der Elektrodenlagen ausgerichtet sein und im Wesentlichen höhengleich angeordnet sein. Alternativ können die Schweißflächen einen Höhenversatz zueinander aufweisen. Dann können die mit der Terminaldurchführung verschweißten Kontaktfahnen kürzer als die mit der Deckelplatte verschweißten Kontaktfahnen sein. Die Schweißflächen können Teil der Kontaktfahnenbündel sein. Durch die Ausrichtung quer zu den Elektrodenlagen kann Platz eingespart werden. Für die höhengleiche Anordnung der Schweißflächen kann die Terminaldurchführung großflächig in die Deckelplatte eingelassen sein. Für die Anordnung mit Höhenversatz kann die Terminaldurchführung an der Innenseite über die Deckelplatte überstehen. Die Terminaldurchführung kann eine innen auf die Deckelplatte aufgesetzte Kontaktplatte aufweisen.Welding surfaces of the pressure weld connections on the cover plate and on the terminal leadthrough can be aligned transversely to a plane of the electrode layers and be arranged substantially equal in height. Alternatively, the welding surfaces may have a height offset from one another. Then the welded to the terminal bushing tabs can be shorter than the welded to the cover plate tabs. The welding surfaces may be part of the contact lug bundles. By aligning transversely to the electrode layers space can be saved. For the same height arrangement of the welding surfaces, the terminal bushing can be embedded in a large area in the cover plate. For the arrangement with height offset, the terminal bushing on the inside over the cover plate can survive. The terminal bushing may have a patch on the inside of the cover plate contact plate.

Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen als Batterie und als Verfahren zum Herstellen einer Batterie beschrieben sind.It should be understood that some of the possible features and advantages of the invention are described herein with reference to different embodiments as a battery and as a method of manufacturing a battery.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.

  • Die 1a bis 1d zeigen eine Darstellung eines Herstellungsablaufs einer Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Pressschweißverbindung an einer Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 3 zeigt eine Darstellung eines Pressschweißverfahrens an einer Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • Die 4a bis 4f zeigen eine Darstellung eines Herstellungsablaufs einer Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • Die 5a bis 5d zeigen eine Darstellung eines Herstellungsablaufs einer Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which neither the drawings nor the description are to be construed as limiting the invention.
  • The 1a to 1d show an illustration of a manufacturing process of a battery according to an embodiment;
  • 2 shows a sectional view through a pressure-welded connection to a battery according to an embodiment;
  • 3 shows a representation of a pressure welding method on a battery according to an embodiment;
  • The 4a to 4f show an illustration of a manufacturing process of a battery according to an embodiment; and
  • The 5a to 5d show an illustration of a manufacturing process of a battery according to an embodiment.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.The figures are only schematic and not to scale. Like reference numerals designate the same or equivalent features in the figures.

Ein interner Kurzschluss einer Batteriezelle, wie beispielsweise durch ein Eindringen eines Nagels, durch einen leitfähigen Partikel oder durch ein Überstrapazieren der Zelle bei z.B. einen Unfall führt zu einer internen Wärmeentstehung, die zu einem thermischen Durchgehen der Batteriezelle und zu einer Explosionsgefahr führen kann.An internal short circuit of a battery cell, such as by penetration of a nail, by a conductive particle or by overstressing the cell at e.g. An accident leads to internal heat generation, which can lead to thermal runaway of the battery cell and to a risk of explosion.

Eine Schnellentladeeinrichtung transferiert die Wärmeentstehung zu einer Außenseite eines Zellstapels der Batteriezelle und erzeugt einen dauerhaften Bypass zu der defekten Batteriezelle. Die Schnellentladeeinrichtung reduziert so den Wärmeeintrag im Stapel. Dadurch bleibt ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug bei einem Schaden einer Batteriezelle nicht liegen. Durch die Schnellentladeeinrichtung werden ebenfalls Explosion und Flammen vermieden, die zu einer Gefährdung der Insassen, Dritter und/oder der Umwelt führen können. Ein etwaiges Liegenbleiben kann zusätzlich verhindert werden, wenn die durch die Schnellentladeeinrichtung ohne Durchgang elektrochemisch deaktivierte Zelle weiterhin kurzgeschlossen die Reihenschaltung der Zellen aufrecht erhält oder durch eine Sekundäreinrichtung bei Parallelschaltung von Zellen aus dem Kreis ausgeschlossen wird, z.B. durch eine zusätzliche Sch melzsicheru ng. A fast discharge device transfers the heat to an outside of a cell stack of the battery cell and creates a permanent bypass to the defective battery cell. The fast discharge device thus reduces the heat input in the stack. As a result, a vehicle, in particular an electric vehicle, does not remain in the event of damage to a battery cell. The fast discharge device also avoids explosions and flames, which can endanger the occupants, third parties and / or the environment. A possible stoppage can be additionally prevented if the electrochemically deactivated by the quick discharge device without continuity cell further short-circuited maintains the series connection of the cells or is excluded by a secondary device with parallel connection of cells from the circle, eg by an additional Melzsicheru ng.

Die Integration der Schnellentladeeinrichtung verändert das Zelldesign in Bezug auf eine Kontaktierung des Zellstapels, da ein elektrischer Widerstand sehr kritisch ist. Ebenfalls verändert die Integration der Schnellentladeeinrichtung eine volumenbezogene Energiedichte der Batteriezelle und eine Kühlung der Batteriezelle.The integration of the rapid discharge device alters the cell design with respect to a contacting of the cell stack, since an electrical resistance is very critical. Likewise, the integration of the quick-charging device alters a volume-related energy density of the battery cell and a cooling of the battery cell.

Die Zellstapelverbindung durch Kontaktfahnen der Elektroden stellt einen elektrischen Stromfluss von und zu den Elektroden-Stromsammelfolien zu und von den Terminals der Batteriezelle im normalen zyklischen Betrieb und bei einer Schnellentladung sicher.The cell stack connection by tabs of the electrodes ensures electrical current flow from and to the electrode current collecting foils to and from the terminals of the battery cell during normal cyclic operation and rapid discharge.

Normalerweise sind die Kontaktfahnen Vorsprünge der Kupfer- beziehungsweise Aluminium Stromsammelfolien der Anoden- beziehungsweise Kathodenschichten mit definierter aber variabler Länge. Die Kontaktfahnen werden gebündelt und mit dem Terminal verschweißt.Normally, the tabs are projections of the copper or aluminum current collecting foils of the anode and cathode layers, respectively, of defined but variable length. The tabs are bundled and welded to the terminal.

Da die Kontaktfahnen dünne Folien sind und in ihrer Breite durch Abmessungen der Batteriezelle begrenzt sind, weisen sie eine geringe Querschnittsfläche auf. Daher sollte eine freie Länge der Kontaktfahnen möglichst gering sein, beispielsweise 5 mm. Die freie Länge kennzeichnet dabei die Länge zwischen dem aktiven (beschichteten) Bereich und dem Schweißpunkt zum Terminal.Since the tabs are thin films and are limited in width by dimensions of the battery cell, they have a small cross-sectional area. Therefore, a free length of the contact lugs should be as low as possible, for example 5 mm. The free length indicates the length between the active (coated) area and the welding point to the terminal.

Lange Kontaktfahnen führen zu einem hohen elektrischen Widerstand, der linear mit der Länge zunimmt. Dieser Widerstand hat einen großen Einfluss auf einen elektrischen Gesamtwiderstand des Strompfads.Long contact lugs lead to a high electrical resistance, which increases linearly with the length. This resistance has a major influence on a total electrical resistance of the current path.

Lange Kontaktfahnen führen zu einer verringerten Ausnutzung eines Zellenvolumens, da der für die Zellanbindung genutzte Raum nicht zu einer elektrochemisch aktiven Fläche der Batteriezelle beiträgt und so eine volumenbezogene Energiedichte der Batteriezelle senkt.Long contact lugs lead to a reduced utilization of a cell volume, since the space used for the cell connection does not contribute to an electrochemically active area of the battery cell and thus lowers a volume-related energy density of the battery cell.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Bei dem hier vorgestellten Ansatz werden daher je zwei Kontaktfahnenbündel zum Kontaktieren der Anoden- beziehungsweise Kathodenschichten verwendet. Dadurch kann die freie Länge der Kontaktfahnen um näherungsweise 50 Prozent reduziert werden. Beispielsweise kann ein Mittelwert der freien Länge von 10 mm auf 5 mm reduziert werden. So kann der elektrische Widerstand der Kontaktfahnen ebenfalls um näherungsweise 50 Prozent reduziert werden. Beispielsweise kann ein Widerstand von kleiner 100 µΩ erreicht werden. Weiterhin kann das für die Kontaktierung des Zellenstapels erforderliche Volumen ebenfalls um näherungsweise 50 Prozent verringert werden.In the approach presented here, two contact lobe bundles are therefore used to contact the anode and cathode layers, respectively. As a result, the free length of the contact lugs can be reduced by approximately 50 percent. For example, an average free length of 10 mm can be reduced to 5 mm. Thus, the electrical resistance of the contact lugs can also be reduced by approximately 50 percent. For example, a resistance of less than 100 μΩ can be achieved. Furthermore, the volume required to contact the cell stack can also be reduced by approximately 50 percent.

Die 1a bis 1d zeigen eine Darstellung eines Herstellungsablaufs einer Batterie 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hergestellt wird eine Batterie 100 mit einem prismatischen Gehäuse 102, das einen Zellstapel 104 aus verschiedenpoligen Elektrodenlagen 106 und für den Betrieb erforderlichen zwischen den Elektrodenlagen 106 angeordneten Separatorenlagen umschließt. Die Elektrodenlagen 106 sind also den zwei elektrischen Polen der Batterie 100 zugeordnet. Die Elektrodenlagen 106 des einen Pols werden oxidiert und wirken während eines Entladens der Batterie 100 als Anoden. Diese Elektrodenlagen 106 können als Anodenlagen bezeichnet werden. Die Elektrodenlagen 106 des anderen Pols werden reduziert und wirken während des Entladens als Kathoden. Diese Elektrodenlagen 106 können als Kathodenlagen bezeichnet werden. Die Anodenlagen und Kathodenlagen wechseln sich im Zellstapel 104 ab. Auf einer aktiven Fläche 108 weisen die Anodenlagen Anodenmaterial auf. Die Kathodenlagen weisen auf ihrer aktiven Fläche 108 Kathodenmaterial auf. Die Elektrodenlagen 106 sind elektrisch leitend. Beispielsweise sind die Elektrodenlagen 106 Metallfolien mit darauf abgeschiedenem Aktivmaterial.The 1a to 1d show an illustration of a manufacturing process of a battery 100 according to an embodiment. A battery is produced 100 with a prismatic housing 102 that a cell stack 104 from different pole electrode layers 106 and required for operation between the electrode layers 106 encloses arranged separator layers. The electrode layers 106 So are the two electrical poles of the battery 100 assigned. The electrode layers 106 of the one pole are oxidized and act during discharge of the battery 100 as anodes. These electrode layers 106 may be referred to as anode layers. The electrode layers 106 the other pole are reduced and act as cathodes during discharge. These electrode layers 106 may be referred to as cathode layers. The anode layers and cathode layers alternate in the cell stack 104 from. On an active surface 108 the anode layers have anode material. The cathode layers point to their active surface 108 Cathode material on. The electrode layers 106 are electrically conductive. For example, the electrode layers 106 Metal foils with active material deposited thereon.

Jede Elektrodenlage 106 weist zumindest eine über die aktive Fläche 108 überstehende Kontaktfahne 110 zum elektrischen Kontaktieren der Elektrodenlage 106 auf. Die Kontaktfahnen 110 verschiedenpoliger Elektrodenlagen 106 sind an unterschiedlichen Positionen des Zellstapels 104 angeordnet. Die aktive Fläche 108 ist hier rechteckig. Die einzelnen Elektrodenlagen 106 sind so gestapelt, dass Kanten der aktiven Fläche 108 im Wesentlichen deckungsgleich sind. Die Kontaktfahnen 110 gleichpoliger Elektrodenlagen 106 sind aneinander ausgerichtet angeordnet. Die Kontaktfahnen 110 verschiedenpoliger Elektrodenlagen 106 überschneiden sich nicht. Hier sind die Kontaktfahnen 110 entlang einer Seite des Zellstapels 104 nebeneinander angeordnet.Every electrode layer 106 has at least one over the active area 108 protruding contact flag 110 for electrically contacting the electrode layer 106 on. The contact flags 110 different pole electrode layers 106 are at different positions of the cell stack 104 arranged. The active area 108 is rectangular here. The individual electrode layers 106 are stacked so that edges of the active area 108 are substantially congruent. The contact flags 110 Gleichpoliger electrode layers 106 are arranged aligned with each other. The contact flags 110 different pole electrode layers 106 to overlap with something Not. Here are the contact flags 110 along one side of the cell stack 104 arranged side by side.

Die Kontaktfahnen 110 gleichpoliger Elektrodenlagen 106 sind zu je zumindest zwei gleichpoligen Kontaktfahnenbündeln 112 zusammengefasst. Jedes Kontaktfahnenbündel 112 weist im Wesentlichen die gleiche Anzahl an gleichpoligen Kontaktfahnen 110 auf. Hier weist jedes Kontaktfahnenbündel 112 je die Hälfte der gleichpoligen Kontaktfahnen 110 auf. Die gleichpoligen Elektrodenlagen 106 sind über die entsprechenden gleichpoligen Kontaktfahnenbündel 112 und eine Pressschweißverbindung 114 mit einem entsprechenden Ableiter 116 des Gehäuses 102 elektrisch leitend verbunden.The contact flags 110 Gleichpoliger electrode layers 106 are each at least two gleichpoligen contact lobe bundles 112 summarized. Each contact banner bundle 112 has substantially the same number of gleichpoligen tabs 110 on. Here, each contact flags bundle 112 each half of the same-pole contact lugs 110 on. The same-pole electrode layers 106 are via the corresponding Gleichpoligen contact lane bundles 112 and a press-welded connection 114 with a corresponding arrester 116 of the housing 102 electrically connected.

Hier ist von dem Gehäuse 102 nur eine Deckelbaugruppe 118 dargestellt. Die Deckelbaugruppe 118 stellt beide Ableiter 116 der Batterie 100 bereit. Dazu ist als erster Ableiter 116 eine Terminaldurchführung 120 elektrisch isoliert in eine Deckelplatte 122 der Deckelbaugruppe 118 eingelassen. Die Terminaldurchführung 120 stellt damit eine elektrisch vom Rest des Gehäuses 102 isolierte elektrisch leitende Verbindung durch die Deckelplatte 122 bereit. Here is the case 102 only one cover assembly 118 shown. The cover assembly 118 puts both arresters 116 the battery 100 ready. This is the first arrester 116 a terminal implementation 120 electrically insulated in a cover plate 122 the lid assembly 118 admitted. The terminal implementation 120 thus puts one electrically from the rest of the case 102 insulated electrically conductive connection through the cover plate 122 ready.

Der Rest des Gehäuses 102, insbesondere die Deckelplatte 122 ist ebenfalls elektrisch leitend, liegt auf dem anderen Potential und wirkt als zweiter Ableiter 116 der Batterie 100.The rest of the case 102 , in particular the cover plate 122 is also electrically conductive, is at the other potential and acts as a second arrester 116 the battery 100 ,

In 1a ist ein erster Teilstapel 124 des Zellstapels 104 mit der Deckelbaugruppe 118 dargestellt. Der Teilstapel 124 umfasst hier die Hälfte der Elektrodenlagen 106 des Zellstapels 104. Die Kontaktfahnen 110 des Teilstapels 124 sind zu zwei verschiedenpoligen Kontaktfahnenbündeln 112 zusammengefasst. Die Kontaktfahnenbündel 112 sind nebeneinander entlang einer Seite des Teilstapels 124 angeordnet. Die Kontaktfahnen 110 der im Teilstapel 124 außen liegenden Elektrodenlagen 106 sind zur Mitte des Teilstapels 124 hin abgewinkelt. Je näher eine Elektrodenlage 106 an der Mitte angeordnet ist, umso weniger ist die zugehörige Kontaktfahne 110 abgewinkelt. In geringem Abstand von der Kante der aktiven Flächen 108 berühren sich die Kontaktfahnen 110 des jeweiligen Kontaktfahnenbündels 112 und bilden ab da eine Schweißfläche 126 für die Pressschweißverbindung 114 aus. Der Abstand ist dabei möglichst gering. Der Abstand ist durch die Geometrie, notwendige Zugentlastungen beziehungsweise eine Folienstabilität und Vorgaben hinsichtlich Beschichtungskantenbelastung festgelegt. Der Abstand bestimmt die kritische Länge für den Widerstandspfad. Im Bereich der Schweißflächen 126 liegen die Kontaktfahnen 110 flächig aufeinander. Ebenso kann eine Linienanbindung vorliegen. Die Schweißflächen 126 sind gegenüber einer Ebene der Elektrodenlagen 106 abgewinkelt. Der Teilstapel 124 und die Deckelbaugruppe 118 sind so zueinander ausgerichtet, dass die Schweißflächen 126 jeweils über einem der Ableiter 116 angeordnet sind. Dabei ist der Teilstapel 124 schräg zu der Deckelbaugruppe 118 ausgerichtet, um einen Raum oberhalb der Schweißflächen 126 freizuhalten. Die Schweißflächen 126 sind parallel zu Flächen der Ableiter 116 ausgerichtet. Bei anderen Schweißverfahren ist das u.U. nicht nötig.In 1a is a first partial stack 124 of the cell stack 104 with the lid assembly 118 shown. The partial stack 124 here covers half of the electrode layers 106 of the cell stack 104 , The contact flags 110 of the sub-stack 124 are to two different pole contact lane bundles 112 summarized. The contact banner bundles 112 are side by side along one side of the sub-stack 124 arranged. The contact flags 110 the one in the partial stack 124 external electrode layers 106 are to the middle of the sub-stack 124 Angled down. The closer an electrode layer 106 is located at the center, the less is the associated contact lug 110 angled. At a short distance from the edge of the active surfaces 108 the contact flags touch each other 110 of the respective contact lane bundle 112 and form from there a welding surface 126 for the pressure welding connection 114 out. The distance is as small as possible. The distance is determined by the geometry, necessary strain reliefs or a film stability and requirements with regard to coating edge load. The distance determines the critical length for the resistance path. In the area of welding surfaces 126 lie the contact flags 110 flat on each other. Likewise, there may be a line connection. The welding surfaces 126 are opposite to a plane of the electrode layers 106 angled. The partial stack 124 and the lid assembly 118 are aligned with each other so that the welding surfaces 126 each above one of the arresters 116 are arranged. Here is the partial stack 124 obliquely to the lid assembly 118 aligned to a space above the welding surfaces 126 kept clear. The welding surfaces 126 are parallel to surfaces of the arresters 116 aligned. For other welding processes this may not be necessary.

In 1b ist zusätzlich zu der Darstellung in 1a ein zweiter Teilstapel 128 des Zellstapels 104 dargestellt. Der zweite Teilstapel 128 entspricht im Wesentlichen dem ersten Teilstapel 124. Auch der zweite Teilstapel 128 ist so ausgerichtet, dass seine Schweißflächen 126 an den Ableitern 116 ausgerichtet sind. Die Schweißflächen 126 der beiden Teilstapel 124, 128 sind übereinander angeordnet. Der zweite Teilstapel 128 ist in die entgegengesetzte Richtung, wie der erste Teilstapel 124 schräg zu der Deckelbaugruppe 118 ausgerichtet. So bleibt der Raum oberhalb der Schweißflächen 126 weiterhin frei. Mit anderen Worten ist der zweite Teilstapel 128 bezogen auf eine Ebene senkrecht zur Deckelplatte 122 symmetrisch zu dem ersten Teilstapel 124 ausgerichtet. Dabei ergibt sich ein minimaler Höhenversatz gemäß der Folienbündeldicke des ersten Teilstapels 124.In 1b is in addition to the illustration in 1a a second partial stack 128 of the cell stack 104 shown. The second part stack 128 essentially corresponds to the first partial stack 124 , Also the second part stack 128 is oriented so that its welding surfaces 126 at the arresters 116 are aligned. The welding surfaces 126 the two partial stacks 124 . 128 are arranged one above the other. The second part stack 128 is in the opposite direction as the first part stack 124 obliquely to the lid assembly 118 aligned. So the room stays above the welding surfaces 126 still free. In other words, the second sub-stack 128 relative to a plane perpendicular to the cover plate 122 symmetric to the first sub-stack 124 aligned. This results in a minimum height offset according to the film bundle thickness of the first sub-stack 124 ,

In 1c werden die Schweißflächen 126 mit den darunterliegenden Ableitern 116 durch ein Pressschweißverfahren verbunden. Hier ist eine Sonotrode 130 für ein Ultraschallschweißverfahren im freien Raum zwischen den Teilstapeln 124, 128 angeordnet. Die Sonotrode 130 ist an den Schweißflächen 126 ausgerichtet und presst die Schweißflächen 126 sowie den jeweiligen Ableiter 116 gegen einen nicht dargestellten Amboss. Dabei werden Ultraschallschwingungen für eine Ultraschallverschweißung in die Schweißflächen 126 einkoppelt, um die gleichpoligen Kontaktfahnen 110 der beiden gleichpoligen Kontaktfahnenbündel 112 beider Teilstapel 124, 128 mit dem jeweiligen Ableiter 116 elektrisch leitend und mechanisch zu verbinden. Hier ist die Sonotrode 130 auf den Schweißflächen 126 über der Terminaldurchführung 120 dargestellt. Die mit der Deckelplatte 122 zu verbindenden anderen Schweißflächen 126 werden entweder zeitgleich unter Verwendung einer anderen Sonotrode oder zeitversetzt unter Verwendung der gleichen Sonotrode 130 verschweißt.In 1c become the welding surfaces 126 with the underlying arresters 116 connected by a pressure welding process. Here is a sonotrode 130 for an ultrasonic welding process in free space between the sub-stacks 124 . 128 arranged. The sonotrode 130 is at the welding surfaces 126 aligned and presses the welding surfaces 126 as well as the respective arrester 116 against an anvil, not shown. This ultrasonic vibrations for ultrasonic welding in the welding surfaces 126 coupled to the gleichpoligen contact flags 110 the two gleichpoligen contact flags bundle 112 both partial stacks 124 . 128 with the respective arrester 116 electrically conductive and mechanically connect. Here is the sonotrode 130 on the welding surfaces 126 above the terminal lead-through 120 shown. The with the cover plate 122 to be joined other welding surfaces 126 are either simultaneously using a different sonotrode or time-shifted using the same sonotrode 130 welded.

In 1d sind die Teilstapel 124, 128 zusammengeklappt und bilden den durchgehenden Zellstapel 104 aus. Der zusammengeklappte Zellstapel 104 wird mit der Deckelbaugruppe 118 in ein nicht dargestelltes Restgehäuse eingesetzt, um das Gehäuse 102 zu komplettieren. Die Deckelbaugruppe 118 wird mit dem Restgehäuse fluiddicht verbunden, um den Zellstapel 104 und für die Funktion der Batterie 100 erforderlichen Elektrolyt einzuschließen, da viele Batteriespeichermaterialien, Leitsalze u.ä. Additive hygroskopisch sind oder umweltschädliche und/oder gesundheitsschädliche Gase insbesondere bei der Formierung und dem Überladung der Zellen emittieren.In 1d are the part stacks 124 . 128 collapsed and form the continuous cell stack 104 out. The folded cell stack 104 comes with the lid assembly 118 inserted into an unillustrated residual housing to the housing 102 to complete. The cover assembly 118 is fluidly connected to the residual housing to the cell stack 104 and for the function of the battery 100 include required electrolyte, since many battery storage materials, conductive salts, and the like. Additive hygroscopic or emit environmentally harmful and / or harmful gases, especially in the formation and overcharging of the cells.

In einem Ausführungsbeispiel sind die beiden Teilstapel 124, 128 symmetrisch zu einer senkrecht zu der Deckelplatte 122 stehenden Trennebene 132 aufgebaut. Damit liegen in der Trennebene 132 zwei gleichpolige Elektrodenlagen 106 aneinander. Zumindest einer der Teilstapel 124, 128 kann auch eine isolierende Hülle aufweisen, wobei dann zumindest eine Lage Isoliermaterial in der Trennebene 132 angeordnet ist.In one embodiment, the two sub-stacks 124 . 128 symmetrical to a perpendicular to the cover plate 122 standing dividing plane 132 built up. This is in the parting line 132 two identically polar electrode layers 106 together. At least one of the partial stacks 124 . 128 may also have an insulating sheath, in which case at least one layer of insulating material in the parting plane 132 is arranged.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die beiden Teilstapel 124, 128 asymmetrisch zu der Trennebene 132 aufgebaut. Dabei sind in der Trennebene verschiedenpolige Elektrodenlagen 106 benachbart zueinander angeordnet und bilden eine elektrochemische Einzelzelle aus. Zwischen den verschiedenpoligen Elektrodenlagen 106 ist eine Separatorenlage angeordnet. Die Einzelzelle ist dabei durch verschiedenpolige Kontaktfahnen 110 auf unterschiedlichen Seiten der Trennebene 132 kontaktiert. Der gesamte Zellstapel 104 kann durch eine zusätzliche Hülle von dem Gehäuse 102 isoliert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel führt der Aufbau aus zwei Doppelbündeln nicht zu einem Energiedichtenverlust, sondern weist genau dieselbe Energiedichte auf, wie ein von vorneherein einzeln aufgebauter Stack mit selber Lagenanzahl.In an alternative embodiment, the two sub-stacks 124 . 128 asymmetric to the parting plane 132 built up. In this case, different electrode layers are in the parting plane 106 arranged adjacent to each other and form an electrochemical single cell. Between the different pole electrode layers 106 a separator layer is arranged. The single cell is characterized by different pole contact lugs 110 on different sides of the dividing plane 132 contacted. The entire cell stack 104 can by an additional shell of the housing 102 be isolated. In this embodiment, the structure of two double bundles does not lead to an energy density loss, but has exactly the same energy density, as a stack built up from the outset individually with even number of layers.

Mit anderen Worten zeigt 1 eine Batterie 100 umfassend zwei Stapel aus Elektroden, wobei die besagten Stapel Anoden und Kathoden umfassen. Aus den Anoden stehen Fahnen eines ersten Typs hervor. Aus den Kathoden stehen Fahnen eines zweiten Typs hervor. Besagte Fahnen des ersten Typs des ersten Stapels sind mit besagten Fahnen des ersten Typs des zweiten Stapels unter Verwendung einer Schweißtechnik, wie Laserschweißen oder Ultraschallschweißen verschweißt.In other words shows 1 a battery 100 comprising two stacks of electrodes, said stacks comprising anodes and cathodes. From the anodes are flags of a first type. From the cathodes are flags of a second type. Said flags of the first type of the first stack are welded to said flags of the first type of the second stack using a welding technique such as laser welding or ultrasonic welding.

Eine zusätzliche Anodenlage oder Kathodenlage ist dann vorhanden, wenn die Stapel identisch aufgebaut sind, wobei die zusätzliche Lage nicht zur Kapazität der Batterie 100 beiträgt. Eine optionale Trennschicht kann zwischen den Stapeln angeordnet werden, wenn diese identisch sind.An additional anode layer or cathode layer is present when the stacks are constructed identically, the additional layer not being equal to the capacity of the battery 100 contributes. An optional release layer can be placed between the stacks if they are identical.

Keine besagte Trennschicht zwischen den Stapeln ist vorhanden, wenn die besagten Stapel nicht identisch sind.No said separating layer between the stacks is present if said stacks are not identical.

Die Fahnen des ersten Typs sind kürzer als die Fahnen des zweiten Typs. Ein optionaler Schnellentladepfad ist zwischen den besagten Fahnen des ersten Typs und den besagten Fahnen des zweiten Typs angeordnet und bildet einen elektrischen Pfad mit einem niedrigen elektrischen Widerstand. Hier sind die Fahnen verschieden lang, da eine Stufe zwischen der Terminaldurchführung 120 und der Innenseite des Deckels 118 zu überbrücken ist.The flags of the first type are shorter than the flags of the second type. An optional fast discharge path is disposed between said flags of the first type and said flags of the second type and forms a low electrical resistance electrical path. Here are the flags of different lengths, as a step between the terminal implementation 120 and the inside of the lid 118 to be bridged.

Die Doppelbündelung ermöglicht eine homogene Stromstärkenverteilung im Stapel durch näherungsweise gleich lange Fahnen. Der ungleiche Stapelaufbau ermöglicht den Verzicht auf eine Lage, was zu einer höheren Energiedichte führt. Der Abstand der Nominal-Länge der kürzesten Fahne zur längsten Fahne wird etwa halbiert, da die Fahnenlänge etwa halbiert wird.The double bundling allows a homogeneous current distribution in the stack by approximately the same length flags. The unequal stack construction makes it possible to dispense with one layer, which leads to a higher energy density. The distance between the nominal length of the shortest flag to the longest flag is about halved, since the flag length is about halved.

Die zwei Teilstapel 124, 128 werden in geöffnetem Zustand miteinander verbunden, um Platz für die Sonotrode 130 zu schaffen. Nach dem Verbinden und Schweißen der Kontaktfahnen 110 werden die Teilstapel 124, 128 zu dem Zellstapel 104 zusammengefügt. Beide Teilstapel 124, 128 können separat isoliert sein. Die Teilstapel 124, 128 können nach dem Zusammenfügen gegen das Gehäuse 102 isoliert werden. Das Ultraschallschweißen kann durch ein anderes Schweißverfahren ersetzt werden.The two part stacks 124 . 128 are connected together in open condition to make room for the sonotrode 130 to accomplish. After connecting and welding the contact lugs 110 become the partial stacks 124 . 128 to the cell stack 104 together. Both partial stacks 124 . 128 can be isolated separately. The partial stacks 124 . 128 can after mating against the case 102 be isolated. The ultrasonic welding can be replaced by another welding process.

2 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Pressschweißverbindung 114 an einer Batterie 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Batterie 100 entspricht dabei im Wesentlichen der Batterie in 1. Die Terminaldurchführung 120 ist hier in einen Durchbruch der Deckelplatte 122 eingeklebt. Eine umlaufende Klebefuge 200 isoliert die beiden Ableiter 116 elektrisch voneinander und dichtet einen Spalt zwischen der Terminaldurchführung 120 und der Deckelplatte 122 ab. 2 shows a sectional view through a pressure welding connection 114 on a battery 100 according to an embodiment. The battery 100 corresponds essentially to the battery in 1 , The terminal implementation 120 is here in a breakthrough of the cover plate 122 glued. A circumferential glue joint 200 isolated the two arresters 116 electrically from each other and seals a gap between the terminal lead-through 120 and the cover plate 122 from.

Die Terminaldurchführung 120 ist aus walzplattiertem Material. Dabei sind zwei schwierig verbindbare Metalle unter hohem Druck zusammengepresst worden, bis eine Verbindung zwischen den Metallen auf Gitterebene entstanden ist. Dies geschieht aus elektrochemischen Gesichtspunkten, da auf der Anodenseite ein bei Anodenpotential stabiles Material in der Zelle erforderlich ist. Bei Flüssigelektrolytkontakt, also Kontakt mit flüssigem Elektrolyt, ist das beispielsweise Kupfer oder Nickel. Auf der Außenseite der Zelle wird bevorzugt Aluminium verwendet, weil es kostengünstiger und korrosionsbeständiger ist. Hier weist die Terminaldurchführung 120 auf einer Innenseite Kupfer und auf einer Außenseite Aluminium auf. Die Kontaktfahnen 110 der mit der Terminaldurchführung 120 durch die Pressschweißverbindung 114 verschweißten gleichpoligen Elektrodenlagen 106 sind ebenfalls aus Kupfer. Die Terminaldurchführung 120 ist so lang und breit, dass die Schweißflächen 126 vollflächig aufliegen und umlaufend ein Abstand zur Klebefuge 200 bestehen bleibt.The terminal implementation 120 is made of roll-clad material. In this case, two difficultly connectable metals have been compressed under high pressure until a connection between the metals at the lattice level has arisen. This is done from an electrochemical point of view, since a material which is stable at anode potential in the cell is required on the anode side. In the case of liquid electrolyte contact, ie contact with liquid electrolyte, this is, for example, copper or nickel. Aluminum is preferred on the outside of the cell because it is less expensive and more corrosion resistant. Here is the terminal lead-through 120 copper on one side and aluminum on one side. The contact flags 110 the one with the terminal lead-through 120 by the pressure welding connection 114 welded uniform-pole electrode layers 106 are also made of copper. The terminal implementation 120 is so long and wide that the welding surfaces 126 lie all over the surface and circumferentially spaced from the glue joint 200 persists.

Auf der Innenseite liegen eine Kontaktfläche der Deckelplatte 122 und eine Kontaktfläche der Terminaldurchführung 120 hier in einer Ebene. Dadurch sind die verschiedenpoligen Kontaktfahnenbündel 112 gleich lang. On the inside are a contact surface of the cover plate 122 and a contact surface of the terminal duct 120 here in one plane. As a result, the different pole contact lug bundles 112 of equal length.

3 zeigt eine Darstellung eines Pressschweißverfahrens an einer Batterie 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Batterie 100 entspricht dabei im Wesentlichen der Batterie in 1. Hier werden im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Herstellungsablauf die beiden Teilstapel 124, 128 bereits vor dem Pressschweißprozess zu dem Zellstapel 104 zusammengefügt. Alternativ werden gar keine Teilstapel mehr erstellt und der Zusatzprozess des Teilstack-Zusammenfügens kann eingespart werden. Zwischen den gleichpoligen Kontaktfahnenbündeln 112 entsteht dadurch ein von den quer zu dem Zellstapel ausgerichteten Schweißflächen 126 und den innersten Kontaktfahnen 110 der beiden Kontaktfahnenbündel 112 begrenzter, seitlich offener Hohlraum 300 mit einer im Wesentlichen dreieckigen Querschnittsfläche. Hier wird zum Verschweißen eine an den Hohlraum 300 angepasste Sonotrode 130 in den Hohlraum eingeführt. Die Sonotrode 130 weist eine Fingerform und eine kleinere Querschnittsfläche als der Hohlraum 300 auf. 3 shows a representation of a pressure welding process on a battery 100 according to an embodiment. The battery 100 corresponds essentially to the battery in 1 , Here, in contrast to the in 1 production process shown, the two part stacks 124 . 128 even before the pressure welding process to the cell stack 104 together. Alternatively, no partial stacks are created at all and the additional process of partial stack assembly can be saved. Between the gleichpoligen contact lane bundles 112 This results in one of the transverse to the cell stack aligned welding surfaces 126 and the innermost contact flags 110 the two contact flags bundle 112 limited, laterally open cavity 300 with a substantially triangular cross-sectional area. Here is one for welding to the cavity 300 adapted sonotrode 130 introduced into the cavity. The sonotrode 130 has a finger shape and a smaller cross-sectional area than the cavity 300 on.

Die Verbindung der Kontaktfahnen 110 kann am kompletten Zellstapel 104 unter Verwendung einer speziellen Sonotrode 130 oder alternativen Schweißtechnologie geschweißt werden.The connection of the contact flags 110 can complete the cell stack 104 using a special sonotrode 130 or alternative welding technology.

Die 4a bis 4f zeigen eine Darstellung eines Herstellungsablaufs einer Batterie 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Batterie 100 entspricht dabei im Wesentlichen der Batterie in 1. Im Gegensatz dazu ist die Deckelbaugruppe 118 hier mit einer verschweißten Terminaldurchführung 120 ausgeführt. Die Terminaldurchführung 120 weist auf der Innenseite eine Kontaktplatte 400 zum Anschweißen der Kontaktfahnenbündel 112 des einen Pols der Batterie 100 auf. Die Kontaktplatte 400 stellt die zum Anschweißen erforderliche Kontaktfläche bereit. Zum Ableiten des elektrischen Stromflusses aus der Batterie 100 ist nur ein im Vergleich zur Kontaktfläche geringerer Leitungsquerschnitt erforderlich. Daher ist der Durchbruch durch die Deckelplatte 122 kleiner als die Kontaktplatte 400. In dem Durchbruch ist lediglich ein Stift 402 mit einer für die mechanische Festigkeit und die Stromtragfähigkeit erforderlichen Querschnittsfläche angeordnet. Die Querschnittsfläche kann beliebig geformt sein.The 4a to 4f show an illustration of a manufacturing process of a battery 100 according to an embodiment. The battery 100 corresponds essentially to the battery in 1 , In contrast, the lid assembly is 118 here with a welded terminal bushing 120 executed. The terminal implementation 120 has a contact plate on the inside 400 for welding the contact lug bundles 112 one pole of the battery 100 on. The contact plate 400 provides the contact surface required for welding. To derive the flow of electrical current from the battery 100 only one is required compared to the contact area lesser line cross-section. Therefore, the breakthrough is through the cover plate 122 smaller than the contact plate 400 , In the breakthrough is just a pen 402 arranged with a required for mechanical strength and current carrying capacity cross-sectional area. The cross-sectional area can be arbitrarily shaped.

Auf der Außenseite wird der Stift 402 durch ein Gegenstück 404 gehalten. Das Gegenstück 404 ist mit dem Stift 402 unter Vorspannung verschweißt. Zwischen der Innenseite der Deckelplatte 122 und der Kontaktplatte 400 sowie der Außenseite der Deckelplatte 122 und dem Gegenstück 404 sind elektrisch isolierende Isolatoren 406 aus einem Kunststoffmaterial angeordnet. Zusätzlich ist der Durchbruch durch hier nicht dargestellte Dichtringe zwischen der Kontaktplatte 400 und der Deckelplatte 122 und/oder zwischen der Deckelplatte 122 und dem Gegenstück 404 abgedichtet.On the outside is the pin 402 through a counterpart 404 held. The counterpart 404 is with the pen 402 welded under pretension. Between the inside of the cover plate 122 and the contact plate 400 as well as the outside of the cover plate 122 and the counterpart 404 are electrically insulating insulators 406 arranged from a plastic material. In addition, the breakthrough is not shown here by sealing rings between the contact plate 400 and the cover plate 122 and / or between the cover plate 122 and the counterpart 404 sealed.

Durch die auf der Innenseite der Batterie 100 über eine Fläche der Deckelplatte 122 überstehende Kontaktplatte 400 und den inneren Isolator 406 ergibt sich ein Höhenversatz zu der Deckelplatte 122. Dadurch sind die mit der Kontaktplatte 400 verschweißten Kontaktfahnen 110 hier kürzer ausgeführt, als die mit der Deckelplatte 122 verschweißten Kontaktfahnen 110.By on the inside of the battery 100 over an area of the cover plate 122 protruding contact plate 400 and the inner insulator 406 there is a height offset to the cover plate 122 , As a result, they are with the contact plate 400 welded contact flags 110 shorter here than with the cover plate 122 welded contact flags 110 ,

In einem Ausführungsbeispiel ist der Stift 402 durch einen Reibschweißprozess aus zwei Metallmaterialien verbunden. Wie in 2 weist die Terminaldurchführung 120 damit auf der Innenseite ein anderes Material auf, als auf der Außenseite.In one embodiment, the pen is 402 connected by a friction welding process of two metal materials. As in 2 indicates the terminal lead-through 120 so on the inside of a different material than on the outside.

In 4a sind die Teilstapel 124, 128 auf einer Schweißvorrichtung 408 angeordnet. Die Schweißvorrichtung 408 weist für jeden Teilstapel 124, 128 eine Auflageschräge auf. Auf den Auflageschrägen liegen die Teilstapel 124, 128 wie die Seiten eines aufgeschlagenen Buchs. Die Auflageschrägen positionieren die Teilstapel 124, 128 so, dass sich die Schweißflächen 126 der Kontaktfahnenbündel 112 überlappen. Zwischen den Auflageschrägen ist der Raum für die Sonotrode 130 frei.In 4a are the part stacks 124 . 128 on a welding device 408 arranged. The welding device 408 points for each partial stack 124 . 128 a requirement. The partial stacks are located on the supports 124 . 128 like the pages of an open book. The support ramps position the part stacks 124 . 128 so that the welding surfaces 126 the contact banner bundle 112 overlap. Between the support slant is the space for the sonotrode 130 free.

Der Stift 402 der Terminaldurchführung 120 ist in 4a in einer Aussparung eines Ambosses 410 angeordnet. Die Kontaktplatte 400 liegt an einer Druckfläche des Ambosses 410 an. Die Schweißflächen 126 des einen Pols des Zellstapels 104 sind zwischen der Sonotrode 130 und der Terminaldurchführung 120 angeordnet und werden durch aus der Sonotrode 130 eingekoppelte Ultraschallwellen und Druck mit der Kontaktplatte 400 verschweißt.The pencil 402 the terminal implementation 120 is in 4a in a recess of an anvil 410 arranged. The contact plate 400 lies on a pressure surface of the anvil 410 on. The welding surfaces 126 of one pole of the cell stack 104 are between the sonotrode 130 and the terminal implementation 120 arranged and are through from the sonotrode 130 coupled ultrasonic waves and pressure with the contact plate 400 welded.

Mit anderen Worten wird in 4a das Anodendoppelbündel mit der Terminaldurchführung 120 verbunden. Die Terminaldurchführung 120 kann walzplattiertes Material aufweisen. Alternativ dazu können Kupfer und Aluminium durch Reibschweißen verschweißt werden. Die Kontaktfahnen der Anoden werden an der Kupferfläche der Kontaktplatte 400 auf der Innenseite der Deckelbaugruppe 118 angeschweißt. Der zylindrische Teil umfasst das walzplattierte Material. Der Aluminiumteil wird später mit der Terminalplatte aus Aluminium verschweißt.In other words, in 4a the anode double bundle with the terminal lead-through 120 connected. The terminal implementation 120 may comprise roll-plated material. Alternatively, copper and aluminum can be welded together by friction welding. The contact lugs of the anodes become on the copper surface of the contact plate 400 on the inside of the lid assembly 118 welded. The cylindrical part comprises the roll-plated material. The aluminum part will later be welded to the aluminum terminal plate.

In 4b sind die Schweißflächen 126 des einen Pols mit der Kontaktplatte verschweißt. Der Amboss 410 ist entfernt und der innere Isolator 406 sowie eine nicht dargestellte innere Dichtung zwischen der Terminaldurchführung 120 und der Deckelplatte 122 angeordnet worden. Der Stift 402 ist im Durchbruch der Deckelplatte 122 angeordnet und steht auf der Außenseite über die Deckelplatte 122 über.In 4b are the welding surfaces 126 of the one pole welded to the contact plate. The anvil 410 is removed and the inner insulator 406 and an inner seal, not shown, between the terminal lead-through 120 and the cover plate 122 been arranged. The pencil 402 is in the breakthrough of the cover plate 122 arranged and stands on the outside over the cover plate 122 about.

Mit anderen Worten werden in 4b eine innere Dichtung und die Terminaldurchführung 120 in die Deckelplatte 122 eingesetzt. Die Isolation wird z.B. durch gegossene beziehungsweise spritzgegossene Kunststoffteile bereitgestellt. Die Terminaldurchführung 120 wird so in der Vertiefung des Kunststoffteils angeordnet, dass der zylindrische Teil auf der Außenseite der Deckelplatte 122 übersteht. Der flache Teil sitzt in der Vertiefung.In other words, in 4b an inner seal and the terminal lead-through 120 in the cover plate 122 used. The insulation is provided, for example, by cast or injection-molded plastic parts. The terminal implementation 120 is arranged in the recess of the plastic part, that the cylindrical part on the outside of the cover plate 122 survives. The flat part sits in the recess.

In 4c Ist ein flacher Amboss 410 auf der Deckelplatte 122 angeordnet. Die Schweißflächen 126 des anderen Pols des Zellstapels 104 sind zwischen der Sonotrode 130 und der Deckelplatte 122 angeordnet und werden durch aus der Sonotrode 130 eingekoppelte Ultraschallwellen und Druck mit der Deckelplatte 122 verschweißt.In 4c Is a flat anvil 410 on the cover plate 122 arranged. The welding surfaces 126 the other pole of the cell stack 104 are between the sonotrode 130 and the cover plate 122 arranged and are through from the sonotrode 130 coupled ultrasonic waves and pressure with the cover plate 122 welded.

Mit anderen Worten wird in 4c das Kathodendoppelbündel mit der Deckelplatte 122 verbunden. Die Anodenkontaktfahnen werden mit der Kupferfläche der Terminaldurchführung 120 verschweißt. Die Kathodenkontaktfahnen werden mit der Deckelplatte 122 aus Aluminium verschweißt. Wegen der Stufe zwischen der Kupferfläche und der Aluminiumfläche der Deckelplatte 122 sind die Kathodenkontaktfahnen länger als die Anodenkontaktfahnen.In other words, in 4c the cathode double bundle with the cover plate 122 connected. The anode contact lugs are with the copper surface of the terminal lead-through 120 welded. The cathode contact lugs are with the cover plate 122 made of aluminum. Because of the step between the copper surface and the aluminum surface of the cover plate 122 the cathode contact lugs are longer than the anode contact lugs.

In 4d sind alle Kontaktfahnenbündel 112 verschweißt. Der flache Amboss 410 ist entfernt und der äußere Isolator 406 sowie eine nicht dargestellte äußere Dichtung zwischen der Deckelplatte 122 und dem Gegenstück 404 angeordnet. Der überstehende Teil des Stifts 402 ist in das Gegenstück 404 eingeführt.In 4d are all contact banner bundles 112 welded. The flat anvil 410 is removed and the outer insulator 406 and an outer seal, not shown, between the cover plate 122 and the counterpart 404 arranged. The protruding part of the pen 402 is in the counterpart 404 introduced.

Mit anderen Worten werden in 4d eine äußere Dichtung und die Terminalplatte aufgesetzt. Die Dichtung wird in eine Vertiefung um den Durchbruch durch die Deckelplatte 122 eingelegt. Die Dichtung dichtet die Deckelplatte 122, die Terminaldurchführung 120 und das Zellinnere gegen die äußere Umwelt ab. Die Terminalplatte wird in die Vertiefung des Kunststoffteils auf der Außenseite eingelegt, sodass zwischen den Zellen elektrischer Kontakt hergestellt werden kann.In other words, in 4d an outer seal and the terminal plate mounted. The seal is placed in a recess around the opening through the cover plate 122 inserted. The seal seals the cover plate 122 , the terminal implementation 120 and the cell interior against the outside environment. The terminal plate is inserted into the recess of the plastic part on the outside, so that electrical contact can be established between the cells.

In 4e wird an dem Stift 402 gezogen beziehungsweise gegen die mit der Kontaktplatte 400 verschweißten Schweißflächen 126 gedrückt, während auf das Gegenstück 404 gedrückt wird. Dadurch werden die Isolatoren 106 und die Dichtungen zusammengepresst beziehungsweise kompaktiert und so der Durchbruch der Deckelplatte 122 abgedichtet. In dem zusammengedrückten Zustand wird das Gegenstück 404 mit dem Stift 402 verschweißt, um die Vorspannung zu fixieren.In 4e will be at the pin 402 pulled or against the contact plate 400 welded welding surfaces 126 pressed while on the counterpart 404 is pressed. This will make the insulators 106 and the seals compressed or compacted and so the breakthrough of the cover plate 122 sealed. In the compressed state becomes the counterpart 404 with the pen 402 welded to fix the bias.

Mit anderen Worten wird in 4e die Terminalplatte vorgespannt und die Terminaldurchführung 120 in die Terminalplatte eingeschweißt.In other words, in 4e the terminal plate is biased and the terminal lead-through 120 welded into the terminal plate.

In 4f ist die Schweißvorrichtung 408 entfernt und die Teilstapel 124, 128 werden zusammengeklappt, um den einteiligen Zellstapel 104 auszubilden. Anschließend wird der Zellstapel 104 in das Gehäuse der Batterie 100 eingeführt.In 4f is the welding device 408 removed and the part stacks 124 . 128 are folded to the one-piece cell stack 104 train. Subsequently, the cell stack 104 in the case of the battery 100 introduced.

Mit anderen Worten wird in 4f der Zellstapel 104 zusammengefügt und die Batterie 100 endmontiert.In other words, in 4f the cell stack 104 put together and the battery 100 final assembly.

In einem Ausführungsbeispiel hängen je zwei gleichpolige Elektrodenlagen unterschiedlicher Teilstapel 124, 128 über zwei Kontaktfahnen 110 zusammen und weisen eine gemeinsame Schweißfläche 126 auf.In one embodiment, each two Gleichpolige electrode layers hang different sub-stacks 124 . 128 over two contact flags 110 together and have a common welding surface 126 on.

Die 5a bis 5d zeigen eine Darstellung eines Herstellungsablaufs einer Batterie 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Batterie 100 entspricht dabei im Wesentlichen den Batterien in den 1 bis 4. Im Gegensatz dazu sind hier die Schweißflächen 126 im Wesentlichen parallel zu den Elektrodenlagen 106 des Zellstapels 104 ausgerichtet. Dazu wird in 5a je ein elektrisch leitendes Zwischenstück 500 zwischen den gebündelten Schweißflächen 126 der beiden gleichpoligen Kontaktfahnenbündeln 112 der beiden Teilstapel 124, 128 angeordnet und mit diesen verschweißt. Die Zwischenstücke 500 werden wiederum in den 5b und 5c relativ zu den beiden Ableitern 116 angeordnet. In 5b wird das Zwischenstück 500 flächig auf ebene Kontaktflächen der Ableiter 116 aufgesetzt. In 5c werden die Zwischenstücke 500 in entsprechende Aussparungen 502 der Ableiter 116 eingesetzt. Dabei können die Zwischenstücke 500 als Durchführungen durch die Deckelbaugruppe 118 wirken. In 5d werden die Zwischenstücke 500 elektrisch leitend mit den Ableitern 116 verbunden. Beispielsweise werden die Zwischenstücke 500 und die Ableiter 116 laserverschweißt.The 5a to 5d show an illustration of a manufacturing process of a battery 100 according to an embodiment. The battery 100 essentially corresponds to the batteries in the 1 to 4 , In contrast, here are the welding surfaces 126 essentially parallel to the electrode layers 106 of the cell stack 104 aligned. This will be done in 5a one electrically conductive intermediate piece each 500 between the bundled welding surfaces 126 the two gleichpoligen contact flags bundles 112 the two partial stacks 124 . 128 arranged and welded with these. The intermediate pieces 500 turn into the 5b and 5c relative to the two arresters 116 arranged. In 5b becomes the intermediate piece 500 flat on even contact surfaces of the arrester 116 placed. In 5c become the intermediate pieces 500 in corresponding recesses 502 the arrester 116 used. The spacers can 500 as feedthroughs through the lid assembly 118 Act. In 5d become the intermediate pieces 500 electrically conductive with the arresters 116 connected. For example, the spacers 500 and the arresters 116 laser welded.

Mit anderen Worten kann die Doppelbündelverbindung auch unter Verwendung eines zusätzlichen Leiters erfolgen, der Teil des Terminals ist oder vor oder nach dem Verbinden der Doppelbündel mit dem Terminal verbunden wird. Dadurch können die Doppelbündel im Wesentlichen parallel zu einer Stapelrichtung des Zellstapels 104 geschweißt werden. Dadurch wird jedoch mehr Raum in der Batteriezelle zum elektrischen Verbinden verbraucht. Das Schweißen kann jedoch von außerhalb des Deckels erfolgen.In other words, the dual-band connection can also be made using an additional conductor which is part of the terminal or connected to the terminal before or after the double bundle is connected. As a result, the double bundles can be essentially parallel to a stacking direction of the cell stack 104 be welded. This, however, consumes more space in the battery cell for electrical connection. However, welding can be done from outside the lid.

Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „bestehen...aus“, „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.Finally, it should be noted that terms such as "consist ... of", "having", "comprising", etc., do not exclude other elements or steps, and terms such as "a" or "an" do not exclude a multitude. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

Claims (10)

Batterie (100) mit einem prismatischen Gehäuse (102) und einem Zellstapel (104) mit verschiedenpoligen Elektrodenlagen (106), die je zumindest eine über eine aktive Fläche (108) der Elektrodenlage (106) überstehende Kontaktfahne (110) zum elektrischen Kontaktieren der Elektrodenlage (106) aufweisen, wobei die Kontaktfahnen (110) gleichpoliger Elektrodenlagen (106) aneinander ausgerichtet angeordnet sind und zu je zumindest zwei gleichpoligen Kontaktfahnenbündeln (112) mit einer im Wesentlichen gleichen Anzahl gleichpoliger Kontaktfahnen (110) zusammengefasst sind, wobei die gleichpoligen Elektrodenlagen (106) über die entsprechenden gleichpoligen Kontaktfahnenbündel (112) und eine Pressschweißverbindung (114) mit einem entsprechenden Ableiter (116) des Gehäuses (102) elektrisch leitend verbunden sind.Battery (100) having a prismatic housing (102) and a cell stack (104) with different-pole electrode layers (106) each having at least one over a active surface (108) of the electrode layer (106) protruding contact lug (110) for electrically contacting the electrode layer (106), wherein the contact lugs (110) of the same pole electrode layers (106) are arranged aligned with each other and at least two gleichpoligen contact lobe bundles (112) are combined with a substantially equal number of gleichpoliger contact lugs (110), wherein the gleichpoligen electrode layers (106 ) are electrically conductively connected via the corresponding common-pole contact lug bundles (112) and a pressure-welded connection (114) to a corresponding arrester (116) of the housing (102). Batterie (100) gemäß Anspruch 1, bei der der Zellstapel (104) zumindest zwei flächig aufeinander gestapelte Teilstapel (124, 128) aufweist, wobei jeder Teilstapel (124, 128) zumindest zwei verschiedenpolige der Kontaktfahnenbündel (112) aufweist.Battery (100) according to Claim 1 in which the cell stack (104) has at least two sub-stacks (124, 128) stacked on one another in a planar manner, each sub-stack (124, 128) having at least two different-polarity of the contact lug bundles (112). Batterie (100) gemäß Anspruch 2, bei der an einer Trennebene (132) der Teilstapel (124, 128) zwei verschiedenpolige Elektrodenlagen (106) eine Einzelzelle des Zellstapels (106) ausbilden.Battery (100) according to Claim 2 in which two different-polar electrode layers (106) form a single cell of the cell stack (106) at a parting plane (132) of the part stack (124, 128). Batterie (100) gemäß Anspruch 2, bei der an einer Trennebene (132) der Teilstapel (124, 128) zwei gleichpolige Elektrodenlagen (106) benachbart angeordnet sind.Battery (100) according to Claim 2 in which two unipolar electrode layers (106) are arranged adjacent to one parting plane (132) of the part stacks (124, 128). Batterie (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der korrespondierende gleichpolige Elektrodenlagen (106) der beiden Teilstapel (124, 128) über ihre Kontaktfahnen (110) einstückig zusammenhängen, wobei einer der Teilstapel (124, 128) auf den anderen Teilstapel (124, 128) geklappt ist.Battery (100) according to one of Claims 2 to 4 in which corresponding, unipolar electrode layers (106) of the two partial stacks (124, 128) are integrally connected via their contact lugs (110), one of the partial stacks (124, 128) being folded onto the other partial stack (124, 128). Batterie (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Gehäuse (102) eine Deckelbaugruppe (118) mit einer Deckelplatte (122) und einer elektrisch von der Deckelplatte (122) isolierten Terminaldurchführung (120) aufweist, wobei die Deckelplatte (122) den einen Ableiter (116) der Batterie (100) ausbildet und die Terminaldurchführung (120) den anderen Ableiter (116) der Batterie (100) ausbildet.Battery (100) according to one of the preceding claims, in which the housing (102) has a cover assembly (118) with a cover plate (122) and a terminal lead-through (120) electrically insulated from the cover plate (122), the cover plate (122) one terminal (116) of the battery (100) is formed and the terminal lead-through (120) the other arrester (116) of the battery (100) is formed. Batterie (100) gemäß Anspruch 6, bei der die Terminaldurchführung (120) zwei unterschiedliche, miteinander walzplattierte Materialien aufweist.Battery (100) according to Claim 6 in that the terminal lead-through (120) has two different materials rolled-together with one another. Batterie (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, bei der Schweißflächen (126) der Pressschweißverbindungen (114) an der Deckelplatte (122) und an der Terminaldurchführung (120) quer zu einer Ebene der Elektrodenlagen (106) ausgerichtet sind und im Wesentlichen höhengleich angeordnet sind.Battery (100) according to one of Claims 6 to 7 in that welding surfaces (126) of the press-welded joints (114) on the cover plate (122) and on the terminal lead-through (120) are aligned transversely to a plane of the electrode layers (106) and are arranged substantially level. Batterie (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, bei der Schweißflächen (126) der Pressschweißverbindungen (114) an der Deckelplatte (122) und an der Terminaldurchführung (120) quer zu einer Ebene der Elektrodenlagen (106) ausgerichtet sind und einen Höhenversatz zueinander aufweisen, wobei die mit der Terminaldurchführung (120) verschweißten Kontaktfahnen (110) kürzer als die mit der Deckelplatte (122) verschweißten Kontaktfahnen (110) sind.Battery (100) according to one of Claims 6 to 7 in which welding surfaces (126) of the pressure-welded connections (114) on the cover plate (122) and on the terminal leadthrough (120) are aligned transversely to a plane of the electrode layers (106) and have a height offset relative to one another, with the terminal lead-through (120) welded contact lugs (110) are shorter than the welded to the cover plate (122) contact lugs (110). Verfahren zum Herstellen einer Batterie (100), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Stapeln eines verschiedenpolige Elektrodenlagen (106) umfassenden Zellstapels (104), wobei über eine aktive Fläche (108) des Zellstapels (104) überstehende Kontaktfahnen (110) gleichpoliger Elektrodenlagen (106) aneinander ausgerichtet angeordnet werden; Bündeln der gleichpoligen Kontaktfahnen (110) zu zumindest je zwei Kontaktfahnenbündeln (112), wobei pro Kontaktfahnenbündel (112) eine im Wesentlichen gleiche Anzahl an Kontaktfahnen (110) gebündelt wird; und Pressschweißen der gleichpoligen Kontaktfahnenbündel (112) an je einen Ableiter (116) eines Gehäuses (102) der Batterie (100), um die gleichpoligen Elektrodenlagen (106) über die entsprechenden Kontaktfahnenbündel (112) elektrisch leitend mit dem entsprechenden Ableiter (116) zu verbinden.A method of manufacturing a battery (100), the method comprising the steps of: Stacking a cell stack (104) comprising different polar electrode layers (106), whereby contact lugs (110) of unipolar electrode layers (106) projecting over an active surface (108) of the cell stack (104) are aligned with one another; Bundling the same-pole contact lugs (110) to at least two respective contact lug bundles (112), wherein a substantially equal number of contact lugs (110) is bundled per contact lug bundle (112); and Welding the gleichpoligen contact lugs bundle (112) to each one arrester (116) of a housing (102) of the battery (100) to the Gleichpoligen electrode layers (106) via the corresponding tab bundles (112) electrically conductively connected to the corresponding arrester (116) ,
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