DE102018220558A1 - Battery cell and battery module - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (2), umfassend eine Elektrodeneinheit mit einer mit einem negativen Terminal (11) verbundenen Anode und mit einer mit einem positiven Terminal (12) verbundenen Kathode, und ein Zellengehäuse (3), in welchem die Elektrodeneinheit angeordnet ist, und welches prismatisch ausgebildet ist. Das Zellengehäuse (3) ist in Form eines U-Profils ausgebildet und weist einen Basisschenkel sowie einen ersten Seitenschenkel und einen zweiten Seitenschenkel auf, und zwischen dem ersten Seitenschenkel und dem zweiten Seitenschenkel ist ein Freiraum gebildet, der von dem Basisschenkel begrenzt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriemodul (5), umfassend eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Batteriezellen (2), wobei die Batteriezellen (2) derart angeordnet sind, dass mindestens ein Seitenschenkel einer Batteriezelle (2) in den Freiraum einer anderen Batteriezelle (2) hinein ragt.

Figure DE102018220558A1_0000
The invention relates to a battery cell (2) comprising an electrode unit with an anode connected to a negative terminal (11) and with a cathode connected to a positive terminal (12), and a cell housing (3) in which the electrode unit is arranged, and which is prismatic. The cell housing (3) is designed in the form of a U-profile and has a base leg and a first side leg and a second side leg, and a free space is formed between the first side leg and the second side leg, which is delimited by the base leg. The invention also relates to a battery module (5) comprising a plurality of battery cells (2) according to the invention, the battery cells (2) being arranged in such a way that at least one side leg of a battery cell (2) projects into the free space of another battery cell (2) .
Figure DE102018220558A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, welche eine Elektrodeneinheit mit einer mit einem negativen Terminal verbundenen Anode und mit einer mit einem positiven Terminal verbundenen Kathode umfasst, und welche ein Zellengehäuse umfasst, in welchem die Elektrodeneinheit angeordnet ist, und welches prismatisch ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Batteriezellen umfasst.The invention relates to a battery cell which comprises an electrode unit with an anode connected to a negative terminal and with a cathode connected to a positive terminal, and which comprises a cell housing in which the electrode unit is arranged and which is prismatic. The invention also relates to a battery module which comprises a plurality of battery cells according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft vermehrt elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge zum Einsatz kommen werden. In solchen Elektrofahrzeugen werden aufladbare Batterien eingesetzt, vorwiegend um elektrische Antriebseinrichtungen mit elektrischer Energie zu versorgen. Für solche Anwendungen eignen sich insbesondere Lithium-Batteriezellen. Lithium-Batteriezellen zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Mehrere derartige Lithium-Batteriezellen werden elektrisch seriell als auch parallel miteinander verschaltet und zu Batteriemodulen verbunden. Ein Batteriesystem des Elektrofahrzeugs umfasst mehrere derartig ausgebildete und miteinander verschaltete Batteriemodule.It is becoming apparent that electric vehicles will increasingly be used in the future. Rechargeable batteries are used in such electric vehicles, primarily to supply electrical drive devices with electrical energy. Lithium battery cells are particularly suitable for such applications. Lithium battery cells are characterized, among other things, by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge. Several lithium battery cells of this type are electrically connected to one another in series and in parallel and connected to form battery modules. A battery system of the electric vehicle comprises a plurality of battery modules designed in this way and interconnected with one another.

Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen beispielsweise einen flüssigen Elektrolyt auf. Lithium-Batteriezellen neuartiger Technologien weisen Festkörperelektrolyte auf und haben verhältnismäßig hohe Energiedichten. Die chemischen Bestandteile von solchen Lithium-Batteriezellen sind hoch aktiv, können aber nur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs, beispielsweise oberhalb von 80°C und unterhalb von 90°C, optimal betrieben werden. Batteriesysteme mit derartigen Lithium-Batteriezellen werden auch als Mitteltemperaturbatterien (Mid-T-Batterien) bezeichnet und haben außerhalb des besagten Temperaturbereichs einen verhältnismäßig hohen elektrischen Innenwiderstand. Deshalb können Mitteltemperaturbatterien außerhalb dieses Temperaturbereichs nicht optimal betrieben werden.Lithium-ion battery cells, for example, have a liquid electrolyte. Lithium battery cells of new technologies have solid electrolytes and have relatively high energy densities. The chemical components of such lithium battery cells are highly active, but can only be operated optimally within a certain temperature range, for example above 80 ° C. and below 90 ° C. Battery systems with such lithium battery cells are also referred to as medium-temperature batteries (Mid-T batteries) and have a relatively high internal electrical resistance outside the temperature range mentioned. Therefore, medium temperature batteries cannot be operated optimally outside of this temperature range.

Ein Batteriesystem eines Elektrofahrzeugs umfasst also mehrere Batteriemodule, welche sich wiederrum aus mehreren Batteriezellen zusammensetzen. Die Batteriezellen weisen ein Zellengehäuse auf, in welchem eine Elektrodeneinheit angeordnet ist. Die Batteriemodule weisen einen Modulrahmen auf, welcher die Batteriezellen umgibt. Der Modulrahmen bietet neben der höheren Crashsicherheit auch Schutz vor der ungewollten Berührung mit stromführenden Teilen der Batteriemodule.A battery system of an electric vehicle thus comprises several battery modules, which in turn are composed of several battery cells. The battery cells have a cell housing in which an electrode unit is arranged. The battery modules have a module frame which surrounds the battery cells. In addition to greater crash safety, the module frame also offers protection against accidental contact with live parts of the battery modules.

Aus dem Dokument DE 10 2016 213 221 A1 ist eine gattungsgemäße Batteriezelle bekannt. Die Batteriezelle weist ein Zellengehäuse auf, welches prismatisch, insbesondere quaderförmig ausgebildet ist. Die Elektrodeneinheit ist in dem Zellengehäuse angeordnet.From the document DE 10 2016 213 221 A1 a generic battery cell is known. The battery cell has a cell housing which is prismatic, in particular cuboid. The electrode unit is arranged in the cell housing.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, welche eine Elektrodeneinheit mit einer mit einem negativen Terminal elektrisch verbundenen Anode und mit einer mit einem positiven Terminal elektrisch verbundenen Kathode umfasst. Die Batteriezelle umfasst auch ein Zellengehäuse, in welchem die Elektrodeneinheit angeordnet ist, und welches prismatisch ausgebildet ist.A battery cell is proposed which comprises an electrode unit with an anode electrically connected to a negative terminal and with a cathode electrically connected to a positive terminal. The battery cell also comprises a cell housing in which the electrode unit is arranged and which is prismatic.

Die Batteriezelle ist beispielsweise als Mitteltemperaturbatteriezelle mit einem Festkörperelektrolyt ausgeführt. Somit weist die Batteriezelle vorteilhaft eine hohe Energiedichte auf. Es ist auch denkbar, dass die Batteriezelle als Lithium-Ionen-Batteriezelle mit einem flüssigen Elektrolyt ausgeführt ist. Die Batteriezelle ist dann in einem verhältnismäßig weiten Temperaturbereich optimal betreibbar, beispielsweise in einem Temperaturbereich zwischen 5°C und 40°C.The battery cell is designed, for example, as a medium-temperature battery cell with a solid electrolyte. The battery cell thus advantageously has a high energy density. It is also conceivable that the battery cell is designed as a lithium-ion battery cell with a liquid electrolyte. The battery cell can then be operated optimally in a relatively wide temperature range, for example in a temperature range between 5 ° C. and 40 ° C.

Erfindungsgemäß ist das Zellengehäuse in Form eines U-Profils ausgebildet und weist einen Basisschenkel sowie einen ersten Seitenschenkel und einen zweiten Seitenschenkel auf. Die beiden Seitenschenkel verlaufen vorzugsweise parallel beabstandet voneinander und rechtwinklig zu dem Basisschenkel. Dabei verbindet der Basisschenkel die beiden Seitenschenkel.According to the invention, the cell housing is designed in the form of a U-profile and has a base leg and a first side leg and a second side leg. The two side legs preferably run parallel, spaced apart from one another and at right angles to the base leg. The base leg connects the two side legs.

Dabei ist zwischen dem ersten Seitenschenkel und dem zweiten Seitenschenkel ein Freiraum gebildet, der von dem Basisschenkel begrenzt wird. Der Freiraum hat vorzugsweise einen zumindest annähernd rechteckigen Querschnitt und ist von dem Basisschenkel sowie von den beiden Seitenschenkeln an drei Seiten begrenzt. An einer vierten Seite, welche dem Basisschenkel gegenüber liegt, ist der Freiraum offen.In this case, a free space is formed between the first side leg and the second side leg, which is delimited by the base leg. The free space preferably has an at least approximately rectangular cross section and is delimited on three sides by the base leg and by the two side legs. The free space is open on a fourth side, which lies opposite the base leg.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Zellengehäuse eine Deckfläche und eine der Deckfläche gegenüberliegende Bodenfläche auf. Dabei sind das negative Terminal und das positive Terminal an der Deckfläche angeordnet. Das negative Terminal und das positive Terminal sind also an derselben Fläche des Zellengehäuses angeordnet.According to an advantageous embodiment of the invention, the cell housing has a top surface and a bottom surface opposite the top surface. The negative terminal and the positive terminal are arranged on the top surface. The negative terminal and the positive terminal are thus arranged on the same surface of the cell housing.

Die Deckfläche und die Bodenfläche sind zumindest annähernd deckungsgleich ausgebildet und verlaufen parallel zueinander. Die Deckfläche und die Bodenfläche sind in einer Vertikalrichtung zueinander beabstandet. Der erste Seitenschenkel und der zweite Seitenschenkel sind in einer Längsrichtung voneinander beabstandet, welche rechtwinklig zu der Vertikalrichtung verläuft. Eine Querrichtung verläuft rechtwinklig zu der Vertikalrichtung und rechtwinklig zu der Längsrichtung. Die Deckfläche und die Bodenfläche sind somit rechtwinklig zu der Vertikalrichtung orientiert.The top surface and the bottom surface are at least approximately congruent and run parallel to one another. The top surface and the bottom surface are spaced apart in a vertical direction. The first side leg and the second side legs are spaced apart in a longitudinal direction which is perpendicular to the vertical direction. A transverse direction is perpendicular to the vertical direction and perpendicular to the longitudinal direction. The top surface and the bottom surface are thus oriented at right angles to the vertical direction.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das negative Terminal auf dem ersten Seitenschenkel angeordnet, und das positive Terminal ist auf dem zweiten Seitenschenkel angeordnet. Somit liegt der besagte Freiraum auch zwischen den beiden Terminals.According to an advantageous development of the invention, the negative terminal is arranged on the first side leg, and the positive terminal is arranged on the second side leg. This means that the space is also between the two terminals.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Breite des Freiraums zwischen dem ersten Seitenschenkel und dem zweiten Seitenschenkel mindestens so groß wie eine Summe aus einer Breite des ersten Seitenschenkels und einer Breite des zweiten Seitenschenkels.According to an advantageous embodiment of the invention, a width of the free space between the first side leg and the second side leg is at least as large as a sum of a width of the first side leg and a width of the second side leg.

Die Breite des Freiraums ist dabei eine Ausdehnung des Freiraums in der Längsrichtung. Die Breite des Freiraums entspricht somit einem Abstand zwischen dem ersten Seitenschenkel und dem zweiten Seitenschenkel in der Längsrichtung. Die Breite des ersten Seitenschenkels ist eine Ausdehnung des ersten Seitenschenkels in der Längsrichtung, und die Breite des zweiten Seitenschenkels ist eine Ausdehnung des zweiten Seitenschenkels in der Längsrichtung.The width of the free space is an expansion of the free space in the longitudinal direction. The width of the free space thus corresponds to a distance in the longitudinal direction between the first side leg and the second side leg. The width of the first side leg is an extension of the first side leg in the longitudinal direction, and the width of the second side leg is an extension of the second side leg in the longitudinal direction.

Vorzugsweise ist dabei die Breite des Freiraums zwischen dem ersten Seitenschenkel und dem zweiten Seitenschenkel höchstens doppelt so groß wie eine Summe aus einer Breite des ersten Seitenschenkels und einer Breite des zweiten Seitenschenkels.The width of the free space between the first side leg and the second side leg is preferably at most twice as large as a sum of a width of the first side leg and a width of the second side leg.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Elektrodeneinheit als Elektrodenstapel ausgebildet und weist eine Mehrzahl von übereinander gestapelten Anodenschichten und Kathodenschichten auf. Dabei sind die Anodenschichten und Kathodenschichten parallel zu der Deckfläche orientiert. Die Anodenschichten und Kathodenschichten sind somit auch rechtwinklig zu der Vertikalrichtung orientiert.According to a preferred embodiment of the invention, the electrode unit is designed as an electrode stack and has a plurality of anode layers and cathode layers stacked one on top of the other. The anode layers and cathode layers are oriented parallel to the top surface. The anode layers and cathode layers are thus also oriented at right angles to the vertical direction.

In dem Elektrodenstapel ist zwischen den Anodenschichten und den Kathodenschichten jeweils eine Separatorschicht angeordnet. Die Anodenschichten bilden gemeinsam die Anode der Elektrodeneinheit. Die Kathodenschichten bilden gemeinsam die Kathode der Elektrodeneinheit. Die Separatorschichten bilden gemeinsam einen Separator der Elektrodeneinheit, welcher die Anode von der Kathode separiert.A separator layer is arranged in the electrode stack between the anode layers and the cathode layers. The anode layers together form the anode of the electrode unit. The cathode layers together form the cathode of the electrode unit. The separator layers together form a separator of the electrode unit, which separates the anode from the cathode.

Es ist aber auch denkbar, dass die Elektrodeneinheit als Elektrodenwickel ausgebildet ist. Die Anode und die Kathode sind in diesem Fall folienartig ausgeführt und unter Zwischenlage eines Separators, welcher ebenfalls folienartig ausgeführt ist, zu dem Elektrodenwickel gewunden. Ein solcher Elektrodenwickel wird auch als Jelly-Roll bezeichnet.However, it is also conceivable that the electrode unit is designed as an electrode coil. In this case, the anode and the cathode are designed in the form of a film and, with the interposition of a separator, which is also in the form of a film, are wound into the electrode winding. Such an electrode coil is also called a jelly roll.

Es wird auch ein Batteriemodul vorgeschlagen, welches eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Batteriezellen umfasst. Erfindungsgemäß sind die Batteriezellen dabei derart angeordnet, dass mindestens ein Seitenschenkel einer Batteriezelle in den Freiraum zwischen den Seitenschenkeln einer anderen Batteriezelle hinein ragt.A battery module is also proposed which comprises a plurality of battery cells according to the invention. According to the invention, the battery cells are arranged such that at least one side leg of a battery cell projects into the space between the side legs of another battery cell.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind eine erste Reihe von Batteriezellen und eine zweite Reihe von Batteriezellen vorgesehen. Die Batteriezellen der ersten Reihe und die Batteriezellen der zweiten Reihe sind dabei derart angeordnet, dass Seitenschenkel von Batteriezellen der ersten Reihe in Freiräume von Batteriezellen der zweiten Reihe hinein ragen. Die Batteriezellen der ersten Reihe und die Batteriezellen der zweiten Reihe sind auch derart angeordnet, dass Seitenschenkel von Batteriezellen der zweiten Reihe in Freiräume von Batteriezellen der ersten Reihe hinein ragen.According to a preferred embodiment of the invention, a first row of battery cells and a second row of battery cells are provided. The battery cells of the first row and the battery cells of the second row are arranged such that side legs of battery cells of the first row protrude into free spaces of battery cells of the second row. The battery cells of the first row and the battery cells of the second row are also arranged in such a way that side legs of battery cells of the second row protrude into free spaces of battery cells of the first row.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jeweils ein Terminal von Batteriezellen der ersten Reihe mittels eines Zellverbinders mit jeweils einem Terminal einer Batteriezelle der zweiten Reihe elektrisch verbunden. Insbesondere ist dabei jeweils ein negatives Terminal einer Batteriezelle der ersten Reihe mit einem positiven Terminal einer Batteriezelle der zweiten Reihe elektrisch verbunden, und umgekehrt. Somit entsteht in dem Batteriemodul eine Reihenschaltung der Batteriezellen.According to a preferred development of the invention, a terminal of battery cells of the first row is electrically connected to a terminal of a battery cell of the second row by means of a cell connector. In particular, a negative terminal of a battery cell of the first row is electrically connected to a positive terminal of a battery cell of the second row, and vice versa. This creates a series connection of the battery cells in the battery module.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Modulrahmen vorgesehen, in welchem die Batteriezellen angeordnet sind. Dabei sind eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Batteriezellen und eine Heizeinrichtung zum Heizen der Batteriezellen in dem Modulrahmen angeordnet. Dabei ist die Kühleinrichtung beispielsweise in Form eines Kühlmittelkreislaufs ausgestaltet, und die Heizeinrichtung ist beispielsweise in Form eines Heizstromkreises ausgestaltet.According to a preferred embodiment of the invention, a module frame is provided, in which the battery cells are arranged. A cooling device for cooling the battery cells and a heating device for heating the battery cells are arranged in the module frame. The cooling device is designed, for example, in the form of a coolant circuit, and the heating device is designed, for example, in the form of a heating circuit.

Eine erfindungsgemäße Batteriezelle sowie ein erfindungsgemäßes Batteriemodul finden vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug. Aber auch andere Verwendungen, beispielsweise in anderen Kraftfahrzeugen wie Hybrid-Fahrzeugen, Plug-In-Hybridfahrzeugen sowie in stationären Anlagen sind denkbar.A battery cell according to the invention and a battery module according to the invention are advantageously used in an electric vehicle. However, other uses are also conceivable, for example in other motor vehicles such as hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles and in stationary systems.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Mittels der erfindungsgemäßen Batteriezellen können erfindungsgemäße Batteriemodule aufgebaut werden, welche eine hohe mechanische Stabilität aufweisen. Auch weisen derartige Batteriemodule einen kompakten Aufbau auf. Die Verzahnung der Zellen bewirkt, dass lediglich ein leichter Modulrahmen benötigt wird. Dadurch werden Gewicht, Bauraum und Kosten eines derartigen Batteriemoduls vorteilhaft reduziert. Insbesondere sind derartige Batteriemodule automotive-tauglich, also zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug geeignet. Die Montage von Batteriezellen in einem Batteriemodul ist verhältnismäßig einfach durchführbar und dabei verpolsicher.
Durch die geometrische Anordnung der Batteriezellen und insbesondere der Terminals sind nur kurze Zellverbinder zur Verschaltung der Batteriezellen erforderlich. Dadurch entstehen nur geringe elektrische Verluste im Betrieb des Batteriemoduls. Wenn die Elektrodeneinheiten als Elektrodenstapel ausgebildet sind, so dehnen sich die Elektrodeneinheiten im Wesentlichen in der Vertikalrichtung aus und somit parallel zu den benachbarten Batteriezellen. Dadurch ist die Einstellung der richtigen Verpresskraft bei der Montage der Batteriezellen in dem Batteriemodul weniger problematisch. Die Anbindung einer Kühleinrichtung sowie einer Heizeinrichtung ist verhältnismäßig einfach als Kreisstruktur oder Ringstruktur möglich. Das Batteriemodul ist modular erweiterbar, da Anschlüsse der Kühleinrichtung sowie der Heizeinrichtung in dem Modulrahmen angeordnet sind. Dadurch wird auch der Bauraum innerhalb des Modulrahmens vollständig ausgefüllt.
By means of the battery cells according to the invention, battery modules according to the invention can be constructed which have high mechanical stability. Such battery modules also have a compact structure. The interlocking of the cells means that only a light module frame is required. This advantageously reduces the weight, installation space and cost of such a battery module. In particular, battery modules of this type are suitable for automotive use, that is to say they are suitable for use in an electric vehicle. The assembly of battery cells in a battery module is relatively easy to carry out and is protected against polarity reversal.
Due to the geometrical arrangement of the battery cells and in particular the terminals, only short cell connectors are required to connect the battery cells. As a result, there are only minor electrical losses during operation of the battery module. If the electrode units are designed as an electrode stack, the electrode units expand essentially in the vertical direction and thus parallel to the adjacent battery cells. As a result, the setting of the correct pressing force when mounting the battery cells in the battery module is less problematic. The connection of a cooling device and a heating device is relatively simple as a circular structure or ring structure. The battery module is modularly expandable, since connections of the cooling device and the heating device are arranged in the module frame. This also completely fills the installation space within the module frame.

FigurenlisteFigure list

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

Es zeigen:

  • 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Batteriezelle,
  • 2 eine Draufsicht auf die Batteriezelle aus 1,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls gemäß einer ersten Ausführungsform und
  • 4 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Show it:
  • 1 1 shows a schematic perspective illustration of a battery cell,
  • 2nd a plan view of the battery cell 1 ,
  • 3rd a schematic representation of a battery module according to a first embodiment and
  • 4th is a schematic representation of a battery module according to a second embodiment.

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 symbols, with a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Batteriezelle 2. Die Batteriezelle 2 umfasst ein Zellengehäuse 3, welches prismatisch, insbesondere in Form eines U-Profils, ausgebildet ist. Das Zellengehäuse 3 kann elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein. Das Zellengehäuse 3 kann aber auch aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff, gefertigt sein. 1 shows a schematic perspective view of a battery cell 2nd . The battery cell 2nd comprises a cell housing 3rd , which is prismatic, in particular in the form of a U-shaped profile. The cell housing 3rd can be made electrically conductive and made, for example, of aluminum. The cell housing 3rd but can also be made of an electrically insulating material, for example plastic.

Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und 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. Die Terminals 11, 12 sind beabstandet voneinander an einer Deckfläche 37 des prismatischen Zellengehäuses 3 angeordnet. Das Zellengehäuse 3 der Batteriezelle 2 weist auch eine Bodenfläche auf, welche der Deckfläche 37 gegenüber liegt und in der hier gezeigten Darstellung verdeckt ist.The battery cell 2nd includes a negative terminal 11 and a positive terminal 12 . Via the terminals 11 , 12 can one from the battery cell 2nd provided voltage can be tapped. Furthermore, the battery cell 2nd through the terminals 11 , 12 also be loaded. The terminals 11 , 12 are spaced apart from each other on a top surface 37 of the prismatic cell housing 3rd arranged. The cell housing 3rd the battery cell 2nd also has a bottom surface which is the top surface 37 lies opposite and is hidden in the illustration shown here.

Die Deckfläche 37 und die Bodenfläche sind dabei deckungsgleich ausgebildet und verlaufen parallel zueinander. Die Deckfläche 37 und die Bodenfläche sind in einer Vertikalrichtung z zueinander beabstandet. Eine Längsrichtung x verläuft rechtwinklig zu der Vertikalrichtung z. Eine Querrichtung verläuft rechtwinklig zu der Vertikalrichtung z und rechtwinklig zu der Längsrichtung x.The top surface 37 and the bottom surface are congruent and run parallel to each other. The top surface 37 and the bottom surface are spaced apart in a vertical direction z. A longitudinal direction x is perpendicular to the vertical direction z. A transverse direction is perpendicular to the vertical direction z and perpendicular to the longitudinal direction x.

Innerhalb des Zellengehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist eine Elektrodeneinheit angeordnet, welche zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode, aufweist. Die Anode ist dabei mit dem negativen Terminal 11 elektrisch verbunden, und die Kathode ist mit dem positiven Terminal 12 elektrisch verbunden.Inside the cell housing 3rd the battery cell 2nd an electrode unit is arranged which has two electrodes, namely an anode and a cathode. The anode is with the negative terminal 11 electrically connected, and the cathode is with the positive terminal 12 electrically connected.

Vorliegend ist die Elektrodeneinheit als Elektrodenstapel ausgebildet und weist eine Mehrzahl von übereinander gestapelten Anodenschichten und Kathodenschichten auf. Zwischen den Anodenschichten und den Kathodenschichten ist jeweils eine Separatorschicht angeordnet. Die Anodenschichten bilden gemeinsam die Anode der Elektrodeneinheit. Die Kathodenschichten bilden gemeinsam die Kathode der Elektrodeneinheit. Die Separatorschichten bilden gemeinsam einen Separator der Elektrodeneinheit, welcher die Anode von der Kathode separiert. Die Anodenschichten, die Kathodenschichten und die Separatorschichten sind parallel zu der Deckfläche 37 des Zellengehäuses 3 und somit auch rechtwinklig zu der Vertikalrichtung z orientiert.In the present case, the electrode unit is designed as an electrode stack and has a plurality of anode layers and cathode layers stacked one on top of the other. A separator layer is arranged between the anode layers and the cathode layers. The anode layers together form the anode of the electrode unit. The cathode layers together form the cathode of the electrode unit. The separator layers together form a separator of the electrode unit, which separates the anode from the cathode. The anode layers, the cathode layers and the separator layers are parallel to the top surface 37 of the cell housing 3rd and thus also oriented at right angles to the vertical direction z.

Das Zellengehäuse 3 ist, wie bereits erwähnt, in Form eines U-Profils ausgebildet und weist einen Basisschenkel 33 sowie einen ersten Seitenschenkel 31 und einen zweiten Seitenschenkel 32 auf. Die beiden Seitenschenkel 31, 32 verlaufen dabei parallel zueinander und rechtwinklig zu dem Basisschenkel 33. Der Basisschenkel 33 verbindet die beiden Seitenschenkel 31, 32. Der erste Seitenschenkel 31 und der zweite Seitenschenkel 32 sind in der Längsrichtung x voneinander beabstandet. The cell housing 3rd is, as already mentioned, in the form of a U-profile and has a base leg 33 as well as a first side leg 31 and a second side leg 32 on. The two side legs 31 , 32 run parallel to each other and at right angles to the base leg 33 . The base leg 33 connects the two side legs 31 , 32 . The first side leg 31 and the second side leg 32 are spaced apart in the longitudinal direction x.

Zwischen dem ersten Seitenschenkel 31 und dem zweiten Seitenschenkel 32 ist ein Freiraum 35 gebildet, der von dem Basisschenkel 33 begrenzt wird. Der Freiraum 35 hat dabei einen rechteckigen Querschnitt und ist von dem Basisschenkel 33 sowie von den beiden Seitenschenkeln 31, 32 an drei Seiten begrenzt. An einer vierten Seite, welche dem Basisschenkel 33 gegenüber liegt, ist der Freiraum 35 offen.Between the first side leg 31 and the second side leg 32 is a space 35 formed by the base leg 33 is limited. The freedom 35 has a rectangular cross section and is from the base leg 33 as well as from the two side legs 31 , 32 limited on three sides. On a fourth side, which is the base leg 33 opposite is the free space 35 open.

Das negative Terminal 11 ist auf dem ersten Seitenschenkel 31 angeordnet, und das positive Terminal 12 ist auf dem zweiten Seitenschenkel 32 angeordnet. Der Freiraum 35 liegt somit auch zwischen dem negativen Terminal 11 und dem positiven Terminal 12.The negative terminal 11 is on the first side leg 31 arranged, and the positive terminal 12 is on the second side leg 32 arranged. The freedom 35 is therefore also between the negative terminal 11 and the positive terminal 12 .

2 zeigt eine Draufsicht auf die Batteriezelle 2 aus 1. Der erste Seitenschenkel 31 und der zweite Seitenschenkel 32 des Zellengehäuses 3 sind, wie bereits erwähnt, in der Längsrichtung x voneinander beabstandet angeordnet. Ein Abstand zwischen dem ersten Seitenschenkel 31 und dem zweiten Seitenschenkel 32 in der Längsrichtung x entspricht einer Breite A des Freiraums 35. 2nd shows a plan view of the battery cell 2nd out 1 . The first side leg 31 and the second side leg 32 of the cell housing 3rd are, as already mentioned, arranged spaced apart in the longitudinal direction x. A distance between the first side leg 31 and the second side leg 32 in the longitudinal direction x corresponds to a width A of the free space 35 .

Die Breite A des Freiraums 35 ist also eine Ausdehnung des Freiraums 35 in der Längsrichtung x. Eine Breite B des ersten Seitenschenkels 31 ist eine Ausdehnung des ersten Seitenschenkels 31 in der Längsrichtung x. Eine Breite C des zweiten Seitenschenkels 32 ist eine Ausdehnung des zweiten Seitenschenkels 32 in der Längsrichtung x.The width A of the free space 35 is an expansion of the free space 35 in the longitudinal direction x. A width B of the first side leg 31 is an expansion of the first side leg 31 in the longitudinal direction x. A width C of the second side leg 32 is an extension of the second side leg 32 in the longitudinal direction x.

Die Breite A des Freiraums 35 zwischen dem ersten Seitenschenkel 31 und dem zweiten Seitenschenkel 32 ist geringfügig größer als, aber nicht doppelt so groß wie, eine Summe aus der Breite B des ersten Seitenschenkels 31 und der Breite C des zweiten Seitenschenkels 32. Diese geometrische Ausgestaltung des Zellengehäuses 3 gestattet, dass je ein erster Seitenschenkel 31 und ein zweiter Seitenschenkel 32 von anderen Batteriezellen 2 in den Freiraum 35 hinein ragen können und dabei den Freiraum 35 annähernd vollständig ausfüllen.The width A of the free space 35 between the first side leg 31 and the second side leg 32 is slightly larger than, but not twice as large as, a sum of the width B of the first side leg 31 and the width C of the second side leg 32 . This geometrical configuration of the cell housing 3rd allowed a first side leg each 31 and a second side leg 32 from other battery cells 2nd in the free space 35 can protrude into it and the free space 35 fill in almost completely.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 5 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Batteriemodul 5 weist eine erste Reihe 21 von Batteriezellen 2 und eine zweite Reihe 22 von Batteriezellen 2 auf. Das Batteriemodul 5 weist auch einen Modulrahmen 27 auf, in welchem die Batteriezellen 2 angeordnet sind. 3rd shows a schematic representation of a battery module 5 according to a first embodiment. The battery module 5 shows a first row 21st of battery cells 2nd and a second row 22 of battery cells 2nd on. The battery module 5 also has a module frame 27 on in which the battery cells 2nd are arranged.

Die Batteriezellen 2 der ersten Reihe 21 sind derart angeordnet, dass jeweils ein erster Seitenschenkel 31 einer Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 und ein zweiter Seitenschenkel 32 einer weiteren Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 in den Freiraum 35 der Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 hinein ragen. Eine Ausnahme bilden dabei die Batteriezellen 2 der ersten Reihe 21, die in der ersten Reihe 21 jeweils außen angeordnet sind. In die Freiräume 35 der außen angeordneten Batteriezellen 2 der ersten Reihe 21 ragt nur jeweils ein erster Seitenschenkel 31 einer Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 oder ein zweiter Seitenschenkel 32 einer Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22.The battery cells 2nd the front row 21st are arranged such that a first side leg 31 a battery cell 2nd the second row 22 and a second side leg 32 another battery cell 2nd the second row 22 in the free space 35 the battery cell 2nd the front row 21st protrude into it. The battery cells are an exception 2nd the front row 21st that are in the front row 21st are each arranged outside. In the open spaces 35 the battery cells on the outside 2nd the front row 21st only a first side leg protrudes 31 a battery cell 2nd the second row 22 or a second side leg 32 a battery cell 2nd the second row 22 .

Die Batteriezellen 2 der zweiten Reihe 22 sind derart angeordnet, dass jeweils ein erster Seitenschenkel 31 einer Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 und ein zweiter Seitenschenkel 32 einer weiteren Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 in den Freiraum 35 der Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 hinein ragen.The battery cells 2nd the second row 22 are arranged such that a first side leg 31 a battery cell 2nd the front row 21st and a second side leg 32 another battery cell 2nd the front row 21st in the free space 35 the battery cell 2nd the second row 22 protrude into it.

Jeweils ein negatives Terminal 11 einer Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 ist mit einem positiven Terminal 12 einer Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 mittels eines Zellverbinders 25 elektrisch verbunden. Jeweils ein positives Terminal 12 einer Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 ist mit einem negativen Terminal 11 einer Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 mittels eines Zellverbinders 25 elektrisch verbunden. Die Zellverbinder 25 sind hier transparent dargestellt.One negative terminal each 11 a battery cell 2nd the front row 21st is with a positive terminal 12 a battery cell 2nd the second row 22 using a cell connector 25th electrically connected. One positive terminal each 12 a battery cell 2nd the front row 21st is with a negative terminal 11 a battery cell 2nd the second row 22 using a cell connector 25th electrically connected. The cell connectors 25th are shown here transparently.

Eine Ausnahme bilden dabei die Batteriezellen 2 der ersten Reihe 21, die in der ersten Reihe 21 jeweils außen angeordnet sind. Das positive Terminal 12 der einen außen angeordneten Batteriezelle 2 ist mit einem hier nicht dargestellten positiven Pol des Batteriemoduls 5 elektrisch verbunden. Das negative Terminal 11 der anderen außen angeordneten Batteriezelle 2 ist mit einem hier nicht dargestellten negativen Pol des Batteriemoduls 5 elektrisch verbunden. Somit entsteht in dem Batteriemodul 5 eine Reihenschaltung der Batteriezellen 2.The battery cells are an exception 2nd the front row 21st that are in the front row 21st are each arranged outside. The positive terminal 12 the one outside battery cell 2nd is with a positive pole of the battery module, not shown here 5 electrically connected. The negative terminal 11 the other battery cell on the outside 2nd is with a negative pole of the battery module, not shown here 5 electrically connected. This creates in the battery module 5 a series connection of the battery cells 2nd .

Wie der Darstellung in 3 entnehmbar ist, sind in dem Batteriemodul 5 gemäß der ersten Ausführungsform die Batteriezellen 2 der zweiten Reihe 22 spiegelbildlich zu den Batteriezellen 2 der ersten Reihe 21 ausgebildet.As shown in 3rd can be removed are in the battery module 5 according to the first embodiment, the battery cells 2nd the second row 22 mirror image of the battery cells 2nd the front row 21st educated.

Das Batteriemodul 5 umfasst auch eine Kühleinrichtung 50 zum Kühlen der Batteriezellen 2 und eine Heizeinrichtung 40 zum Heizen der Batteriezellen 2. Die Kühleinrichtung 50 und die Heizeinrichtung 40 sind in dem Modulrahmen 27 angeordnet. Dabei ist die Kühleinrichtung 50 vorliegend in Form eines Flüssigkeitskreislaufs ausgestaltet und weist ein Kühleinlassventil 52 auf. Die Heizeinrichtung 40 ist vorliegend in Form eines Flüssigkeitskreislaufs ausgestaltet und weist ein Heizeinlassventil 42 auf. Der Flüssigkeitskreislauf der Heizeinrichtung 40 ist in dieser Darstellung weitgehend von dem Flüssigkeitskreislauf der Kühleinrichtung 50 verdeckt. Die Heizeinrichtung 40 kann beispielsweise auch in Form eines Heizstromkreises ausgestaltet sein.The battery module 5 also includes a cooling device 50 for cooling the battery cells 2nd and a heater 40 for heating the Battery cells 2nd . The cooling device 50 and the heater 40 are in the module frame 27 arranged. Here is the cooling device 50 designed in the form of a liquid circuit and has a cooling inlet valve 52 on. The heater 40 is designed in the form of a liquid circuit and has a heating inlet valve 42 on. The fluid circuit of the heater 40 is largely in this representation of the liquid circuit of the cooling device 50 covered. The heater 40 can for example also be designed in the form of a heating circuit.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 5 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Batteriemodul 5 weist eine erste Reihe 21 von Batteriezellen 2 und eine zweite Reihe 22 von Batteriezellen 2 auf. Das Batteriemodul 5 weist auch einen Modulrahmen 27 auf, in welchem die Batteriezellen 2 angeordnet sind. 4th shows a schematic representation of a battery module 5 according to a second embodiment. The battery module 5 shows a first row 21st of battery cells 2nd and a second row 22 of battery cells 2nd on. The battery module 5 also has a module frame 27 on in which the battery cells 2nd are arranged.

Die Batteriezellen 2 der ersten Reihe 21 sind derart angeordnet, dass jeweils ein erster Seitenschenkel 31 einer Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 und ein zweiter Seitenschenkel 32 einer weiteren Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 in den Freiraum 35 der Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 hinein ragen. Eine Ausnahme bilden dabei die Batteriezellen 2 der ersten Reihe 21, die in der ersten Reihe 21 jeweils außen angeordnet sind. In die Freiräume 35 der außen angeordneten Batteriezellen 2 der ersten Reihe 21 ragt nur jeweils ein erster Seitenschenkel 31 einer Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 oder ein zweiter Seitenschenkel 32 einer Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22.The battery cells 2nd the front row 21st are arranged such that a first side leg 31 a battery cell 2nd the second row 22 and a second side leg 32 another battery cell 2nd the second row 22 in the free space 35 the battery cell 2nd the front row 21st protrude into it. The battery cells are an exception 2nd the front row 21st that are in the front row 21st are each arranged outside. In the open spaces 35 the battery cells on the outside 2nd the front row 21st only a first side leg protrudes 31 a battery cell 2nd the second row 22 or a second side leg 32 a battery cell 2nd the second row 22 .

Die Batteriezellen 2 der zweiten Reihe 22 sind derart angeordnet, dass jeweils ein erster Seitenschenkel 31 einer Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 und ein zweiter Seitenschenkel 32 einer weiteren Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 in den Freiraum 35 der Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 hinein ragen.The battery cells 2nd the second row 22 are arranged such that a first side leg 31 a battery cell 2nd the front row 21st and a second side leg 32 another battery cell 2nd the front row 21st in the free space 35 the battery cell 2nd the second row 22 protrude into it.

Jeweils ein negatives Terminal 11 einer Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 ist mit einem positiven Terminal 12 einer benachbarten Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 mittels eines Zellverbinders 25 elektrisch verbunden. Jeweils ein negatives Terminal 11 einer Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 ist mit einem positiven Terminal 12 einer benachbarten Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 mittels eines Zellverbinders 25 elektrisch verbunden. Die Zellverbinder 25 sind hier transparent dargestellt.One negative terminal each 11 a battery cell 2nd the front row 21st is with a positive terminal 12 an adjacent battery cell 2nd the front row 21st using a cell connector 25th electrically connected. One negative terminal each 11 a battery cell 2nd the second row 22 is with a positive terminal 12 an adjacent battery cell 2nd the second row 22 using a cell connector 25th electrically connected. The cell connectors 25th are shown here transparently.

Eine Ausnahme bilden dabei die Batteriezellen 2 der ersten Reihe 21 und der zweiten Reihe 22, die in der jeweiligen Reihe 21, 22 jeweils außen angeordnet sind. Das positive Terminal 12 der einen außen angeordneten Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 ist mit einem hier nicht dargestellten positiven Pol des Batteriemoduls 5 elektrisch verbunden. Das negative Terminal 11 der einen außen angeordneten Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 ist mit einem hier nicht dargestellten negativen Pol des Batteriemoduls 5 elektrisch verbunden. Das negative Terminal 11 der anderen außen angeordneten Batteriezelle 2 der ersten Reihe 21 ist mit dem positiven Terminal 12 der anderen außen angeordneten Batteriezelle 2 der zweiten Reihe 22 elektrisch verbunden. Somit entsteht in dem Batteriemodul 5 eine Reihenschaltung der Batteriezellen 2.The battery cells are an exception 2nd the front row 21st and the second row 22 that in each row 21st , 22 are each arranged outside. The positive terminal 12 the one outside battery cell 2nd the front row 21st is with a positive pole of the battery module, not shown here 5 electrically connected. The negative terminal 11 the one outside battery cell 2nd the second row 22 is with a negative pole of the battery module, not shown here 5 electrically connected. The negative terminal 11 the other battery cell on the outside 2nd the front row 21st is with the positive terminal 12 the other battery cell on the outside 2nd the second row 22 electrically connected. This creates in the battery module 5 a series connection of the battery cells 2nd .

Wie der Darstellung in 4 entnehmbar ist, sind in dem Batteriemodul 5 gemäß der ersten Ausführungsform die Batteriezellen 2 der zweiten Reihe 22 gleichartig zu den Batteriezellen 2 der ersten Reihe 21 ausgebildet.As shown in 4th can be removed are in the battery module 5 according to the first embodiment, the battery cells 2nd the second row 22 similar to the battery cells 2nd the front row 21st educated.

Das Batteriemodul 5 umfasst auch eine Kühleinrichtung 50 zum Kühlen der Batteriezellen 2 und eine Heizeinrichtung 40 zum Heizen der Batteriezellen 2. Die Kühleinrichtung 50 und die Heizeinrichtung 40 sind in dem Modulrahmen 27 angeordnet. Dabei ist die Kühleinrichtung 50 vorliegend in Form eines Flüssigkeitskreislaufs ausgestaltet und weist ein Kühleinlassventil 52 auf. Die Heizeinrichtung 40 ist vorliegend in Form eines Flüssigkeitskreislaufs ausgestaltet und weist ein Heizeinlassventil 42 auf. Der Flüssigkeitskreislauf der Heizeinrichtung 40 ist in dieser Darstellung weitgehend von dem Flüssigkeitskreislauf der Kühleinrichtung 50 verdeckt. Die Heizeinrichtung 40 kann beispielsweise auch in Form eines Heizstromkreises ausgestaltet sein.The battery module 5 also includes a cooling device 50 for cooling the battery cells 2nd and a heater 40 for heating the battery cells 2nd . The cooling device 50 and the heater 40 are in the module frame 27 arranged. Here is the cooling device 50 designed in the form of a liquid circuit and has a cooling inlet valve 52 on. The heater 40 is designed in the form of a liquid circuit and has a heating inlet valve 42 on. The fluid circuit of the heater 40 is largely in this representation of the liquid circuit of the cooling device 50 covered. The heater 40 can for example also be designed in the form of a heating circuit.

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 restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the scope specified by the claims, which lie within the framework of professional action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016213221 A1 [0005]DE 102016213221 A1 [0005]

Claims (11)

Batteriezelle (2), umfassend eine Elektrodeneinheit mit einer mit einem negativen Terminal (11) verbundenen Anode und mit einer mit einem positiven Terminal (12) verbundenen Kathode, und ein Zellengehäuse (3), in welchem die Elektrodeneinheit angeordnet ist, und welches prismatisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellengehäuse (3) in Form eines U-Profils ausgebildet ist und einen Basisschenkel (33) sowie einen ersten Seitenschenkel (31) und einen zweiten Seitenschenkel (32) aufweist, und dass zwischen dem ersten Seitenschenkel (31) und dem zweiten Seitenschenkel (32) ein Freiraum (35) gebildet ist, der von dem Basisschenkel (33) begrenzt wird.Battery cell (2) comprising an electrode unit with an anode connected to a negative terminal (11) and with a cathode connected to a positive terminal (12), and a cell housing (3) in which the electrode unit is arranged and which is prismatic characterized in that the cell housing (3) is designed in the form of a U-profile and has a base leg (33) and a first side leg (31) and a second side leg (32), and that between the first side leg (31) and the second side leg (32) is formed a free space (35) which is delimited by the base leg (33). Batteriezelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellengehäuse (3) eine Deckfläche (37) und eine der Deckfläche (37) gegenüberliegende Bodenfläche aufweist, und dass das negative Terminal (11) und das positive Terminal (12) an der Deckfläche (37) angeordnet sind.Battery cell (2) after Claim 1 , characterized in that the cell housing (3) has a top surface (37) and a bottom surface opposite the top surface (37), and in that the negative terminal (11) and the positive terminal (12) are arranged on the top surface (37). Batteriezelle (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das negative Terminal (11) auf dem ersten Seitenschenkel (31) angeordnet ist, und dass das positive Terminal (12) auf dem zweiten Seitenschenkel (32) angeordnet ist.Battery cell (2) after Claim 2 , characterized in that the negative terminal (11) is arranged on the first side leg (31) and that the positive terminal (12) is arranged on the second side leg (32). Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (A) des Freiraums (35) zwischen den Seitenschenkeln (31, 32) mindestens so groß ist wie eine Summe aus einer Breite (B) des ersten Seitenschenkels (31) und einer Breite (C) des zweiten Seitenschenkels (32).Battery cell (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a width (A) of the free space (35) between the side legs (31, 32) is at least as large as a sum of a width (B) of the first side leg (31 ) and a width (C) of the second side leg (32). Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (A) des Freiraums (35) zwischen den Seitenschenkeln (31, 32) höchstens doppelt so groß ist wie eine Summe aus einer Breite (B) des ersten Seitenschenkels (31) und einer Breite (C) des zweiten Seitenschenkels (32).Battery cell (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a width (A) of the free space (35) between the side legs (31, 32) is at most twice as large as a sum of a width (B) of the first side leg ( 31) and a width (C) of the second side leg (32). Batteriezelle (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodeneinheit als Elektrodenstapel ausgebildet ist und eine Mehrzahl von übereinander gestapelten Anodenschichten und Kathodenschichten aufweist, wobei die Anodenschichten und Kathodenschichten parallel zu der Deckfläche (37) orientiert sind.Battery cell (2) according to one of the Claims 4 to 5 , characterized in that the electrode unit is designed as an electrode stack and has a plurality of anode layers and cathode layers stacked one above the other, the anode layers and cathode layers being oriented parallel to the cover surface (37). Batteriemodul (5), umfassend eine Mehrzahl von Batteriezellen (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (2) derart angeordnet sind, dass mindestens ein Seitenschenkel (31, 32) einer Batteriezelle (2) in den Freiraum (35) einer anderen Batteriezelle (2) hinein ragt.Battery module (5) comprising a plurality of battery cells (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cells (2) are arranged in such a way that at least one side leg (31, 32) of a battery cell (2) into the free space ( 35) of another battery cell (2) protrudes into it. Batteriemodul (5) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Reihe (21) von Batteriezellen (2) und eine zweite Reihe (22) von Batteriezellen (2) vorgesehen sind, wobei Seitenschenkel (31, 32) von Batteriezellen (2) der ersten Reihe (21) in Freiräume (35) von Batteriezellen (2) der zweiten Reihe (22) hinein ragen.Battery module (5) after Claim 7 , characterized in that a first row (21) of battery cells (2) and a second row (22) of battery cells (2) are provided, with side legs (31, 32) of battery cells (2) of the first row (21) in Open spaces (35) of battery cells (2) of the second row (22) protrude into them. Batteriemodul (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Terminal (11, 12) von Batteriezellen (2) der ersten Reihe (21) mittels eines Zellverbinders (25) mit jeweils einem Terminal (11, 12) einer Batteriezelle (2) der zweiten Reihe (22) verbunden ist.Battery module (5) after Claim 8 , characterized in that in each case one terminal (11, 12) of battery cells (2) of the first row (21) by means of a cell connector (25) each having a terminal (11, 12) of a battery cell (2) of the second row (22) connected is. Batteriemodul (5) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modulrahmen (27) vorgesehen ist, in welchem die Batteriezellen (2) angeordnet sind, und dass eine Kühleinrichtung (50) zum Kühlen der Batteriezellen (2) und eine Heizeinrichtung (40) zum Heizen der Batteriezellen (2) in dem Modulrahmen (27) angeordnet sind.Battery module (5) according to one of the Claims 7 to 9 , characterized in that a module frame (27) is provided, in which the battery cells (2) are arranged, and that a cooling device (50) for cooling the battery cells (2) and a heating device (40) for heating the battery cells (2) are arranged in the module frame (27). Verwendung einer Batteriezelle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder eines Batteriemoduls (5) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 in einem Elektrofahrzeug.Use of a battery cell (2) according to one of the Claims 1 to 6 and / or a battery module (5) according to one of the Claims 7 to 10th in an electric vehicle.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100382067B1 (en) * 2000-07-27 2003-04-26 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery and the fabrication method thereof
EP1753070A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-14 Samsung SDI Co., Ltd. Battery module
US9484558B2 (en) * 2013-10-01 2016-11-01 Lg Chem, Ltd. Battery cell and battery module using the same
DE102016213221A1 (en) 2016-07-20 2018-01-25 Robert Bosch Gmbh Battery cell and method for producing a battery cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100382067B1 (en) * 2000-07-27 2003-04-26 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery and the fabrication method thereof
EP1753070A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-14 Samsung SDI Co., Ltd. Battery module
US9484558B2 (en) * 2013-10-01 2016-11-01 Lg Chem, Ltd. Battery cell and battery module using the same
DE102016213221A1 (en) 2016-07-20 2018-01-25 Robert Bosch Gmbh Battery cell and method for producing a battery cell

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