DE102019001238A1 - Electrochemical cell - Google Patents

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DE102019001238A1 DE102019001238.0A DE102019001238A DE102019001238A1 DE 102019001238 A1 DE102019001238 A1 DE 102019001238A1 DE 102019001238 A DE102019001238 A DE 102019001238A DE 102019001238 A1 DE102019001238 A1 DE 102019001238A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrochemische Zelle (1) mit einem Elektrodenstapel, umfassend zumindest einen zumindest im Wesentlichen flach ausgebildeten Anodenstromsammler (3) und zumindest einen im Wesentlichen flach ausgebildeten Kathodenstromsammler (4), welche übereinander gestapelt sind, und zumindest einen zwischen dem Anodenstromsammler (3) und dem Kathodenstromsammler (4) angeordneten Separator, wobei der Anodenstromsammler (3) zumindest eine an einer Stirnseite angeordnete Anodenstromableiterfahne (5) und der Kathodenstromsammler (4) zumindest eine an einer Stirnseite angeordnete Kathodenstromableiterfahne (6) umfasst. Erfindungsgemäß nimmt eine Materialdicke des Anodenstromsammlers (3) ausgehend von der Stirnseite mit der Anodenstromableiterfahne (5) zu einer gegenüberliegenden Stirnseite linear ab und eine Materialdicke des Kathodenstromsammlers (4) nimmt ausgehend von der Stirnseite mit der Kathodenstromableiterfahne (6) zu einer gegenüberliegenden Stirnseite linear ab oder der Anodenstromsammler (3) und der Kathodenstromsammler (4) umfassen jeweils eine Stromleitstruktur (9, 10), welche einen von der Anodenstromableiterfahne (5) oder der Kathodenstromableiterfahne (6) geführten elektrischen Strom (I) derart lenken, dass ein Weg desselben mit zunehmendem Abstand von Anodenstromableiterfahne (5) oder der Kathodenstromableiterfahne (6) zunehmend nicht-linearer ausgebildet ist.The invention relates to an electrochemical cell (1) having an electrode stack, comprising at least one at least substantially flat anode current collector (3) and at least one substantially flat cathode current collector (4), which are stacked on top of each other, and at least one between the anode current collector (3 ) and the cathode current collector (4) arranged separator, wherein the anode current collector (3) at least one arranged on an end side Anodenstromableiterfahne (5) and the cathode current collector (4) at least one disposed on a front side Kathodenstromableiterfahne (6). According to the invention, a material thickness of the anode current collector (3) linearly decreases starting from the end face with the anode current collector lug (5) to an opposite end face and a material thickness of the cathode current collector (4) linearly decreases starting from the end face with the cathode current collector lug (6) to an opposite end face or the anode current collector (3) and the cathode current collector (4) each comprise a Stromleitstruktur (9, 10) which guide one of the Anodenstromableiterfahne (5) or the Kathodenstromableiterfahne (6) guided electric current (I) such that a way of the same increasing distance from Anodenstromableiterfahne (5) or the Kathodenstromableiterfahne (6) is increasingly non-linear formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electrochemical cell according to the preamble of claim 1.

Aus der US 2016/0285105 A1 sind ein Stromsammler für eine elektrochemische Zelle und eine solche elektrochemische Zelle bekannt. Der Stromsammler weist eine Mehrzahl von verschiedenen Dicken auf. Der Stromsammler umfasst eine Lasche, die sich entlang einer Laschenlänge von einem proximalen Laschenabschnitt zu einem distalen Laschenabschnitt erstreckt. Dabei weisen der proximale Laschenabschnitt eine erste Dicke und der distale Laschenabschnitt eine zweite Dicke auf, wobei die zweite Dicke des distalen Laschenabschnitts größer als die erste Dicke des proximalen Laschenabschnitts ist, so dass eine Stufe zwischen den beiden Laschenabschnitten ausgebildet ist. Der proximale Laschenabschnitt ist zu einer Kopplung des Stromsammlers mit einer Elektrode der elektrochemischen Zelle vorgesehen. Der distale Laschenabschnitt des Stromsammlers ist zu einer Kopplung des Stromsammlers mit einer Anschlussleitung der elektrochemischen Zelle vorgesehen.From the US 2016/0285105 A1 For example, a current collector for an electrochemical cell and such an electrochemical cell are known. The current collector has a plurality of different thicknesses. The current collector includes a tab that extends along a tab length from a proximal tab portion to a distal tab portion. In this case, the proximal tab portion has a first thickness and the distal tab portion has a second thickness, wherein the second thickness of the distal tab portion is greater than the first thickness of the proximal tab portion, so that a step between the two tab portions is formed. The proximal tab portion is provided for coupling the current collector to an electrode of the electrochemical cell. The distal tab portion of the current collector is provided for coupling the current collector to a lead of the electrochemical cell.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektrochemische Zelle anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved over the prior art electrochemical cell.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer elektrochemischen Zelle gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved with an electrochemical cell having the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine elektrochemische Zelle mit einem Elektrodenstapel umfasst zumindest einen zumindest im Wesentlichen flach ausgebildeten Anodenstromsammler und zumindest einen im Wesentlichen flach ausgebildeten Kathodenstromsammler, welche übereinander gestapelt sind. Weiterhin umfasst die Einzelzelle zumindest einen zwischen dem Anodenstromsammler und dem Kathodenstromsammler angeordneten Separator, wobei der Anodenstromsammler zumindest eine an einer Stirnseite angeordnete Anodenstromableiterfahne und der Kathodenstromsammler zumindest eine an einer Stirnseite angeordnete Kathodenstromableiterfahne umfasst.An electrochemical cell having an electrode stack comprises at least one at least substantially flat anode current collector and at least one substantially flat cathode current collector, which are stacked one above the other. Furthermore, the individual cell comprises at least one separator arranged between the anode current collector and the cathode current collector, wherein the anode current collector comprises at least one anode current collector lug arranged on one end side and the cathode current collector at least one cathode current collector lug arranged on one end side.

Erfindungsgemäß nimmt eine Materialdicke des Anodenstromsammlers ausgehend von der Stirnseite mit der Anodenstromableiterfahne zu einer gegenüberliegenden Stirnseite linear ab und eine Materialdicke des Kathodenstromsammlers nimmt ausgehend von der Stirnseite mit der Kathodenstromableiterfahne zu einer gegenüberliegenden Stirnseite linear ab. Alternativ umfassen der Anodenstromsammler und der Kathodenstromsammler jeweils eine Stromleitstruktur, welche einen von der Anodenstromableiterfahne oder der Kathodenstromableiterfahne geführten elektrischen Strom derart lenken, dass ein Weg desselben mit zunehmendem Abstand von der Anodenstromableiterfahne oder der Kathodenstromableiterfahne zunehmend nicht-linearer ausgebildet ist.According to the invention, a material thickness of the anode current collector linearly decreases starting from the end side with the anode current collector lug to an opposite end side, and a material thickness of the cathode current collector linearly decreases starting from the end side with the cathode current collector lug to an opposite end side. Alternatively, the anode current collector and the cathode current collector each comprise a current conducting structure which directs an electric current conducted by the anode current collector tab or tab such that a path thereof becomes increasingly non-linear with increasing distance from the anode tab or tab.

Unter der Annahme einer homogenen Verteilung eines elektrischen Stromes im Anodenstromsammler und Kathodenstromsammler ist eine Änderung einer Stromdichte ausgehend von der Anodenstromableiterfahne zur gegenüberliegenden Stirnseite bzw. ausgehend von der Kathodenstromableiterfahne zur gegenüberliegenden Stirnseite in Richtung x konstant gemäß δ l δ x = c o n s t .

Figure DE102019001238A1_0001
Assuming a homogeneous distribution of an electric current in the anode current collector and cathode current collector is a change in a current density from the Anodenstromableiterfahne to the opposite end or from the Kathodenstromableiterfahne to the opposite end face in the direction x constant according to δ l δ x = c O n s t ,
Figure DE102019001238A1_0001

Weil der Gradient des elektrischen Potenzials der Stromdichte proportional ist, ergibt sich über eine zweifache mathematische Integration, dass das elektrische Potenzial entlang der Richtung x einem Verlauf einer quadratischen Funktion von x entspricht.Because the gradient of the electrical potential is proportional to the current density, a twofold mathematical integration yields that the electrical potential along the direction x corresponds to a course of a quadratic function of x.

Diese Abhängigkeit gilt sowohl für die Anode als auch für die Kathode, nur mit unterschiedlichen Vorzeichen. An die elektrochemische Zelle ist eine elektrische Spannung angelegt, welche sich aus einer Differenz zwischen einem elektrischen Potenzial des Kathodenstromsammlers und einem elektrischen Potenzial des Anodenstromsammlers ergibt. Das heißt, die angelegte elektrische Spannung an der Zelle ist in Richtung x nicht konstant, sondern abhängig von einer jeweiligen Ortsposition.This dependence applies to both the anode and the cathode, only with different signs. Applied to the electrochemical cell is an electrical voltage resulting from a difference between an electric potential of the cathode current collector and an electric potential of the anode current collector. That is, the applied voltage across the cell is in the direction x not constant, but dependent on a respective spatial position.

Für elektrochemische Zellen gilt im Allgemeinen, dass ein diese durchfließender elektrischer Strom von der angelegten Spannung nach der so genannten Butler-Volmer-Formel exponentiell abhängig ist. Daraus resultiert, dass die elektrochemische Zelle, d. h. die Anodenstromsammler und Kathodenstromsammler nicht homogen belastet werden. Hierbei sind in Bereichen, welche sich in der Nähe zu den Stromableiterfahnen befinden, Stromdichten über elektrochemisch aktiven Schichten höher als in der Mitte der Zelle bzw. der Anodenstromsammler und Kathodenstromsammler.For electrochemical cells, it is generally true that an electric current flowing through them is exponentially dependent on the applied voltage according to the so-called Butler-Volmer formula. As a result, the electrochemical cell, i. H. the anode current collector and cathode current collector are not homogeneously loaded. In this case, in regions which are located in the vicinity of the current discharge lugs, current densities are higher above electrochemically active layers than in the middle of the cell or the anode current collectors and cathode current collectors.

Insbesondere für elektrochemische Zellen mit vergleichsweise großer Längenabmessung zwischen Anodenstromableiterfahne zur gegenüberliegenden Stirnseite bzw. Kathodenstromableiterfahne zur gegenüberliegenden Stirnseite, mit Anodenstromsammlern und Kathodenstromsammlern mit bestimmten Materialdicken und für elektrochemische Zellen, bei denen eine Schichtdicke eines aktiven Materials eine bestimmte Dicke aufweist, gibt es eine so genannte C-Raten-Grenze. Die C-Rate ist dabei eine Quantifizierung von wiederaufladbaren elektrischen Energiespeichern, welche maximal zulässige Lade- und Entladeströme unter bestimmten Bedingungen angibt. Ab der genannten C-Raten-Grenze weisen überwiegend nur die Bereiche, die sich in der Nähe der Anodenstromableiterfahne bzw. Kathodenstromableiterfahne befinden, eine elektrochemische Aktivität auf, wobei in einem mittleren Bereich der elektrochemischen Zellen und somit der Anodenstromableiterfahne und Kathodenstromableiterfahne fast keine elektrochemische Aktivität zu verzeichnen ist. Dies kann beispielsweise zu einer schnelleren zyklischen Alterung der elektrochemischen Zelle führen.In particular, for electrochemical cells with comparatively large length dimension between Anodenstromableiterfahne to the opposite end or Kathodenstromableiterfahne to the opposite end, with anode current collectors and Kathodenstromsammlern with certain material thicknesses and for electrochemical cells in which a layer thickness of an active material has a certain thickness, there a so-called C-rate limit. The C rate is a quantification of rechargeable electrical energy storage, which indicates maximum allowable charging and discharging under certain conditions. From the stated C-rate limit, predominantly only the areas which are located in the vicinity of the Anodenstromableiterfahne or Kathodenstromableiterfahne, an electrochemical activity, wherein in a central region of the electrochemical cells and thus the Anodenstromableiterfahne and Kathodenstromableiterfahne almost no electrochemical activity is recorded. For example, this can lead to faster cyclic aging of the electrochemical cell.

Mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Abnahme der Materialdicke des Anodenstromsammlers und Kathodenstromsammlers ausgehend von der Stirnseite mit der jeweiligen Stromableiterfahne zu der gegenüberliegenden Stirnseite oder alternativ mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Stromleitstruktur wird ein linearer Verlauf des elektrischen Potenzials der Stromdichte erreicht. Das heißt, an unterschiedlichen Orten in der elektrochemischen Zelle liegt die gleiche elektrische Spannung an, so dass eine Differenz zwischen elektrischem Potenzial in Anode und Kathode unabhängig von Ortskoordinaten ist und somit jedes Ortselement der elektrochemischen Zelle mit dem gleichen elektrischen Strom geladen und entladen werden kann. Dies ermöglicht, dass auch elektrochemische Zellen mit großen Abmessungen und somit hoher Kapazität bei gleichzeitig großen C-Raten und hoher Energiedichte realisiert werden können, wobei eine zyklische Alterung der Zellen gleichzeitig minimiert ist. Dabei wird ein Verlust der Kapazität der Zelle während eines zyklischen Betriebs minimiert.By means of the inventively provided decrease in the material thickness of the anode current collector and cathode current collector starting from the end face with the respective Stromableiterfahne to the opposite end or alternatively by means of inventively provided Stromleitstruktur a linear course of the electrical potential of the current density is achieved. That is, at different locations in the electrochemical cell, the same voltage is applied, so that a difference between electric potential in the anode and cathode is independent of location coordinates and thus each location element of the electrochemical cell can be charged and discharged with the same electric current. This makes it possible to realize even large-capacity and thus high-capacity electrochemical cells with simultaneously high C-rates and high energy density, while at the same time minimizing cyclical aging of the cells. In doing so, a loss of cell capacity during cyclic operation is minimized.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Zelle,
  • 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Zelle,
  • 3 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Zelle,
  • 4 schematisch ein Diagramm mit einem Verlauf eines elektrischen Potenzials entlang einer Richtung zwischen einer Anodenstromableiterfahne und einer gegenüberliegenden Stirnseite eines Anodenstromsammlers und zwischen einer Kathodenstromableiterfahne und einer gegenüberliegenden Stirnseite eines Kathodenstromsammlers,
  • 5 schematisch eine Draufsicht einer Flachseite eines Anodenstromsammlers mit einer Stromleitstruktur und
  • 6 schematisch eine Draufsicht einer Flachseite eines Kathodenstromsammlers mit einer Stromleitstruktur.
Showing:
  • 1 schematically a first embodiment of an electrochemical cell,
  • 2 schematically a second embodiment of an electrochemical cell,
  • 3 schematically a third embodiment of an electrochemical cell,
  • 4 3 is a schematic diagram showing a profile of an electrical potential along a direction between an anode current collector lug and an opposite end side of an anode current collector and between a cathode current collector lug and an opposite end side of a cathode current collector;
  • 5 schematically a plan view of a flat side of an anode current collector with a Stromleitstruktur and
  • 6 schematically a plan view of a flat side of a cathode current collector with a Stromleitstruktur.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Zelle 1, auch als Einzelzelle bezeichnet, dargestellt.In 1 is a first embodiment of an electrochemical cell 1 , also referred to as a single cell, shown.

Die elektrochemische Zelle 1 ist dabei als so genannte Lithium-Ionen-Pouchzelle ausgebildet, welche ein aus Folienabschnitten gebildetes Gehäuse 2 aufweist.The electrochemical cell 1 is designed as a so-called lithium-ion pouch cell, which is a housing formed from film sections 2 having.

Innerhalb des Gehäuses 2 ist in nicht näher dargestellter Weise ein Elektrodenstapel angeordnet, welcher mehrere folienartig ausgebildete und in 5 näher dargestellte Anodenstromsammler 3 sowie mehrere folienartig ausgebildete und in 6 näher dargestellte Kathodenstromsammler 4 umfasst, die abwechselnd unter Zwischenlage eines elektrisch nicht leitfähigen Separators übereinander gestapelt sind. Dabei sind die Anodenstromsammler 3 beispielsweise aus Kupfer und die Kathodenstromsammler 4 beispielsweise aus Aluminium gebildet und sind jeweils mit zumindest einem Aktivmaterial beschichtet. Weiterhin befindet sich innerhalb des Gehäuses 2 ein Elektrolyt.Inside the case 2 is arranged in a manner not shown an electrode stack, which has a plurality of film-like and formed in 5 closer illustrated anode current collector 3 as well as several foil-like and in 6 closer illustrated cathode current collector 4 comprises, which are alternately stacked with the interposition of an electrically non-conductive separator on top of each other. Here are the anode current collector 3 for example, copper and the cathode current collector 4 For example, formed of aluminum and are each coated with at least one active material. Furthermore, it is located inside the housing 2 an electrolyte.

Die Anodenstromsammler 3 umfassen jeweils zumindest eine an einer Stirnseite angeordnete und in 5 näher dargestellte Anodenstromableiterfahne 5. Die Kathodenstromsammler 4 umfassen jeweils zumindest eine an einer Stirnseite angeordnete und in 6 näher dargestellte Kathodenstromableiterfahne 6.The anode current collector 3 each comprise at least one arranged on an end face and in 5 Anode Stromableiterfahne illustrated in more detail 5 , The cathode current collector 4 each comprise at least one arranged on an end face and in 6 Kathodenstromableiterfahne shown in detail 6 ,

Die übereinander angeordneten Anodenstromableiterfahnen 5 der gestapelten Anodenstromsammler 3 sind dabei mit einem gemeinsamen Anodenstromableiter 7 gekoppelt. Die übereinander angeordneten Kathodenstromableiterfahnen 6 der gestapelten Kathodenstromsammler 4 sind mit einem gemeinsamen Kathodenstromableiter 8 gekoppelt.The stacked Anodenstromableiterfahnen 5 the stacked anode current collector 3 are doing with a common anode current collector 7 coupled. The stacked Kathodenstromableiterfahnen 6 the stacked cathode current collector 4 are with a common cathode current collector 8th coupled.

Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Zelle 1 sind der Anodenstromableiter 7 und der Kathodenstromableiter 8 an einer Stirnseite des Gehäuses 2 mit größerer Längenabmessung aus dem Gehäuse 2 herausgeführt und bilden einen Pluspol bzw. einen Minuspol der Zelle 1.In the illustrated first embodiment of the cell 1 are the anode current 7 and the cathode current collector 8th on an end face of the housing 2 with larger length dimension from the housing 2 led out and form a positive pole or a negative pole of the cell 1 ,

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Zelle 1. Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind der Anodenstromableiter 7 und der Kathodenstromableiter 8 an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses 2 mit größerer Längenabmessung aus dem Gehäuse 2 herausgeführt und bilden den Pluspol bzw. den Minuspol der Zelle 1. Die längeren Stirnseiten erstrecken sich dabei zumindest im Wesentlichen in eine Richtung y, wohingegen sich die verbleibenden kürzeren Stirnseiten des Gehäuses 2 sich zumindest im Wesentlichen in eine Richtung x erstrecken. 2 shows a second embodiment of the cell 1 , Unlike the in 1 The first embodiment shown are the anode current collector 7 and the cathode current collector 8th on opposite ends of the housing 2 with larger length dimension from the housing 2 led out and form the positive pole or the negative pole of the cell 1 , The longer end sides extend at least substantially in one direction y whereas the remaining shorter end faces of the case 2 at least essentially in one direction x extend.

In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Zelle 1 dargestellt. Im Unterschied zu dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind der Anodenstromableiter 7 und der Kathodenstromableiter 8 an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses 2 mit kürzerer Längenabmessung aus dem Gehäuse 2 herausgeführt und bilden den Pluspol bzw. den Minuspol der Zelle 1.In 3 is a third embodiment of the cell 1 shown. Unlike the in 2 illustrated second embodiment, the anode current collector 7 and the cathode current collector 8th on opposite ends of the housing 2 with shorter length dimension from the housing 2 led out and form the positive pole or the negative pole of the cell 1 ,

Unter der Annahme einer homogenen Verteilung eines elektrischen Stromes im Anodenstromsammler 3 und Kathodenstromsammler 4 ist eine Änderung einer Stromdichte ausgehend von der Anodenstromableiterfahne 5 zu einer gegenüberliegenden Stirnseite bzw. ausgehend von der Kathodenstromableiterfahne 6 zu einer gegenüberliegenden Stirnseite in Richtung x konstant gemäß δ l δ x = c o n s t .

Figure DE102019001238A1_0002
Assuming a homogeneous distribution of an electric current in the anode current collector 3 and cathode current collector 4 is a change in a current density starting from the anode current collector lug 5 to an opposite end side or starting from the Kathodenstromableiterfahne 6 to an opposite end in the direction x constant according to δ l δ x = c O n s t ,
Figure DE102019001238A1_0002

Weil der Gradient des in 4 näher dargestellten elektrischen Potenzials φ der Stromdichte proportional ist, ergibt sich über eine zweifache mathematische Integration, dass das elektrische Potenzial φ entlang der Richtung x einem Verlauf einer quadratischen Funktion von x entspricht.Because the gradient of in 4 detailed electrical potential φ is proportional to the current density, results from a two-fold mathematical integration that the electric potential φ along the direction x a course of a quadratic function of x equivalent.

Diese Abhängigkeit gilt sowohl für die Anodenstromsammler 3 als auch für die Kathodenstromsammler 4, nur mit unterschiedlichen Vorzeichen. Wird angenommen, dass die Beschichtung aktiver Materialien der Anodenstromsammler 3 und Kathodenstromsammler 4 aus einer unendlichen Anzahl von infinitesimal dünnen Zellen gebildet ist und ist an die elektrochemische Zelle 1 eine elektrische Spannung angelegt, welche sich aus einer Differenz zwischen einem elektrischen Potenzial φ des Kathodenstromsammlers 4 (dargestellt in 4) und einem elektrischen Potenzial φ des Anodenstromsammlers 3 (dargestellt in 4) ergibt, ergibt sich, dass die angelegte elektrische Spannung an der Zelle 1 in Richtung x nicht konstant, sondern abhängig von einer jeweiligen Ortsposition ist.This dependence applies to both the anode current collector 3 as well as for the cathode current collector 4 , only with different signs. It is believed that the coating of active materials of the anode current collector 3 and cathode current collector 4 is formed of an infinite number of infinitesimal thin cells and is connected to the electrochemical cell 1 an electrical voltage is applied, which is a difference between an electrical potential φ of the cathode current collector 4 (shown in 4 ) and an electrical potential φ of the anode current collector 3 (shown in 4 ), it follows that the applied voltage to the cell 1 in the direction x not constant, but is dependent on a respective spatial position.

4 zeigt die Verläufe des elektrischen Potenzials φ des Anodenstromsammlers 3 (unterbrochene Linie) und des elektrischen Potenzials φ des Kathodenstromsammlers 4 (durchgezogene Linie) in Abhängigkeit einer Position ausgehend von der Anodenstromableiterfahne 5 bzw. Kathodenstromableiterfahne 6 zu der jeweils gegenüberliegenden Stirnseite des Anodenstromsammlers 3 bzw. Kathodenstromsammlers 4 in Richtung x. 4 shows the courses of the electrical potential φ of the anode current collector 3 (broken line) and the electrical potential φ of the cathode current collector 4 (solid line) in response to a position starting from the Anodenstromableiterfahne 5 or Kathodenstromableiterfahne 6 to the opposite end face of the anode current collector 3 or cathode current collector 4 in the direction x ,

Dabei gilt für die elektrochemische Zelle 1, dass ein diese durchfließender elektrischer Strom I von der angelegten Spannung nach der so genannten Butler-Volmer-Formel exponentiell abhängig ist. Daraus resultiert, dass die elektrochemische Zelle 1, d. h. die Anodenstromsammler 3 und Kathodenstromsammler 4 nicht homogen belastet werden. Hierbei sind in Bereichen, welche sich in der Nähe zu den jeweiligen Stromableiterfahnen befinden, Stromdichten über elektrochemisch aktiven Schichten höher als in der Mitte der Zelle 1 bzw. der Anodenstromsammler 3 und Kathodenstromsammler 4.The same applies to the electrochemical cell 1 in that an electric current flowing through it I of the applied voltage according to the so-called Butler-Volmer formula is exponentially dependent. As a result, the electrochemical cell 1 ie the anode current collector 3 and cathode current collector 4 not be charged homogeneously. In this case, in regions which are in the vicinity of the respective current collector lugs, current densities are higher above electrochemically active layers than in the middle of the cell 1 or the anode current collector 3 and cathode current collector 4 ,

Für den Fall, dass die zwei Parabeln, welche den Verlauf der elektrischen Potenziale φ entlang der Richtung x für die Anodenstromsammler 3 und Kathodenstromsammler 4 beschreiben, sich einem linearen Verlauf annähern, ist eine Streuung von Stromdichten durch elektrochemisch aktive Schichten entlang der Richtung x vernachlässigbar. Insbesondere ist das der Fall, wenn ein Abstand zwischen Anodenstromableiterfahne 5 bzw. Kathodenstromableiterfahne 6 und der jeweils gegenüberliegenden Stirnseite des Anodenstromsammlers 3 bzw. Kathodenstromsammlers 4 vergleichsweise gering ist, eine Dicke des Anodenstromsammlers 3 bzw. Kathodenstromsammlers 4 ausreichend ist, eine Schichtdicke des aktiven Materials vergleichsweise gering ist und/oder die Zelle 1 mit einer verhältnismäßig geringen C-Rate betrieben ist.In the event that the two parabolas indicate the course of electrical potentials φ along the direction x for the anode current collector 3 and cathode current collector 4 describe a linear progression is a dispersion of current densities through electrochemically active layers along the direction x negligible. In particular, this is the case when there is a gap between anode current collector tab 5 or Kathodenstromableiterfahne 6 and the respective opposite end face of the anode current collector 3 or cathode current collector 4 is comparatively small, a thickness of the anode current collector 3 or cathode current collector 4 is sufficient, a layer thickness of the active material is comparatively low and / or the cell 1 operated at a relatively low C rate.

Für elektrochemische Zellen 1 mit vergleichsweise großen Abständen zwischen Anodenstromableiterfahne 5 zur gegenüberliegenden Stirnseite bzw. Kathodenstromableiterfahne 6 zur gegenüberliegenden Stirnseite, mit Anodenstromsammlern 3 und Kathodenstromsammlern 4 mit bestimmten Materialdicken und für elektrochemische Zellen 1, bei denen die Schichtdicke eines aktiven Materials eine bestimmte Dicke aufweist, gibt es eine so genannte C-Raten-Grenze. Ab der genannten C-Raten-Grenze weisen überwiegend nur die Bereiche, die sich in der Nähe der Anodenstromableiterfahne 5 bzw. Kathodenstromableiterfahne 6 befinden, eine elektrochemische Aktivität auf, wobei in einem mittleren Bereich der elektrochemischen Zelle 1 und somit der Anodenstromableiterfahne 5 und Kathodenstromableiterfahne 6 fast keine elektrochemische Aktivität zu verzeichnen ist. Dies kann beispielsweise zu einer schnelleren zyklischen Alterung der elektrochemischen Zelle 1 führen.For electrochemical cells 1 with comparatively large distances between Anodenstromableiterfahne 5 to the opposite end or Kathodenstromableiterfahne 6 to the opposite end, with anode current collector 3 and cathode current collectors 4 with certain material thicknesses and for electrochemical cells 1 , in which the layer thickness of an active material has a certain thickness, there is a so-called C-rate limit. From the c-rate limit mentioned above, predominantly only the areas that are close to the anode current discharge lug 5 or Kathodenstromableiterfahne 6 have an electrochemical activity, wherein in a central region of the electrochemical cell 1 and thus the anode current collector tab 5 and cathode current collector tab 6 almost no electrochemical activity is recorded. This can, for example, lead to faster cyclic aging of the electrochemical cell 1 to lead.

Für einen Anodenstromsammler 3 und einen Kathodenstromsammler 4 gilt folgende eindimensionale differentielle Form des Ohm'schen Gesetzes, wonach σ g r a d U ( x ) = i ( x )

Figure DE102019001238A1_0003
mit

σ =
spezifische Leitfähigkeit,
U =
elektrische Spannung,
i =
elektrischer Strom.
For an anode current collector 3 and a cathode current collector 4 the following applies one-dimensional differential form of Ohm's law, according to which σ G r a d U ( x ) = i ( x )
Figure DE102019001238A1_0003
With
σ =
specific conductivity,
U =
electrical voltage,
i =
electrical current.

Nach einer mathematischen Differenzierung der Gleichung (2) nach x (= Richtung x) ergibt sich δ ( σ g r a d U ) δ x = δ i δ x .

Figure DE102019001238A1_0004
After a mathematical differentiation of equation (2) to x (= direction x ) surrendered δ ( σ G r a d U ) δ x = δ i δ x ,
Figure DE102019001238A1_0004

Gemäß Gleichung (1) soll eine konstante und homogene Stromdichteverteilung innerhalb der Anodenstromsammler 3 und Kathodenstromsammler 4 sowie innerhalb des jeweiligen aktiven Materials vorliegen.According to equation (1), a constant and homogeneous current density distribution within the anode current collector 3 and cathode current collector 4 as well as within the respective active material.

Weiterhin wird eine lineare Abnahme der Potenziale φ entlang der Richtung x am Anodenstromsammler 3 und Kathodenstromsammler 4 gemäß g r a d U ( x ) = c o n s t .

Figure DE102019001238A1_0005
gefordert.Furthermore, a linear decrease of the potentials φ along the direction x at the anode current collector 3 and cathode current collector 4 according to G r a d U ( x ) = c O n s t ,
Figure DE102019001238A1_0005
required.

Die zwei zuletzt genannten Bedingungen für das Ohm'sche Gesetz ergeben, dass δ σ δ x = c o n s t .

Figure DE102019001238A1_0006
The last two conditions for Ohm's law show that δ σ δ x = c O n s t ,
Figure DE102019001238A1_0006

Somit ergibt sich, dass die spezifische Leitfähigkeit σ von der jeweiligen Anodenstromableiterfahne 5 zur gegenüberliegenden Stirnseite bzw. von der jeweiligen Kathodenstromableiterfahne 6 zur gegenüberliegenden Stirnseite abnehmen muss.Thus, it follows that the specific conductivity σ of the respective Anodenstromableiterfahne 5 to the opposite end face or of the respective Kathodenstromableiterfahne 6 must remove to the opposite end.

Die genannten Gleichungen (1) bis (5) werden auch dann erfüllt, wenn die spezifische Leitfähigkeit σ durch die effektive Flächenleitfähigkeit (= Kehrwert vom Flächenwiderstand) ersetzt wird. Mit dieser Annahme ergibt sich, dass eine topologische Änderung der Anodenstromsammler 3 und Kathodenstromsammler 4, die einen konstanten Gradient der effektiven Flächenleitfähigkeit in eine gewünschte Richtung erzeugt, eine homogene Verteilung der Stromdichte in der Zelle 1 bewirkt.The equations (1) to (5) mentioned above are also satisfied if the specific conductivity σ is replaced by the effective surface conductivity (= reciprocal of the surface resistance). With this assumption it follows that a topological change of the anode current collector 3 and cathode current collector 4 , which generates a constant gradient of the effective area conductivity in a desired direction, a homogeneous distribution of the current density in the cell 1 causes.

Um dies zu realisieren, ist in einer möglichen Ausführung der Zelle 1 vorgesehen, dass eine Materialdicke des Anodenstromsammlers 3 ausgehend von der Stirnseite mit der Anodenstromableiterfahne 5 zu der gegenüberliegenden Stirnseite linear abnimmt und eine Materialdicke des Kathodenstromsammlers 4 ausgehend von der Stirnseite mit der Kathodenstromableiterfahne 6 zu einer gegenüberliegenden Stirnseite linear abnimmt. To realize this is in a possible execution of the cell 1 provided that a material thickness of the anode current collector 3 starting from the front side with the Anodenstromableiterfahne 5 decreases linearly to the opposite end face and a material thickness of the cathode current collector 4 starting from the front side with the Kathodenstromableiterfahne 6 decreases linearly to an opposite end face.

Das heißt, Anodenstromsammler 3 und Kathodenstromsammler 4 weisen jeweils einen dreieckigen Querschnitt auf.That is, anode current collector 3 and cathode current collector 4 each have a triangular cross-section.

In einer weiteren möglichen Ausführung der Zelle 1 ist vorgesehen, dass der Anodenstromsammler 3 und der Kathodenstromsammler 4 jeweils eine Stromleitstruktur 9, 10 umfassen, welche einen von der Anodenstromableiterfahne 5 bzw. der Kathodenstromableiterfahne 6 geführten elektrischen Strom I derart lenken, dass ein Weg desselben mit zunehmendem Abstand von der Anodenstromableiterfahne 5 bzw. der Kathodenstromableiterfahne 6 zunehmend nicht-linearer ausgebildet ist. Dies ist in den 5 und 6 näher dargestellt.In another possible embodiment of the cell 1 is provided that the anode current collector 3 and the cathode current collector 4 each a Stromleitstruktur 9 . 10 comprising one of the anode current collector tab 5 or the Kathodenstromableiterfahne 6 guided electric current I such that a path thereof with increasing distance from the Anodenstromableiterfahne 5 or the Kathodenstromableiterfahne 6 increasingly non-linear is formed. This is in the 5 and 6 shown in more detail.

Hierbei zeigt 5 eine Draufsicht einer Flachseite eines Anodenstromsammlers 3 mit einer Stromleitstruktur 9, wobei der Anodenstromsammler 3 eine Länge A zwischen der Anodenstromableiterfahne 5 und der gegenüberliegenden Stirnseite aufweist.This shows 5 a plan view of a flat side of an anode current collector 3 with a current conducting structure 9 wherein the anode current collector 3 a length A between the anode current collector tab 5 and the opposite end face.

Um die Verläufe der elektrischen Potenziale φ entlang der Richtung x für den Anodenstromsammler 3 zumindest nahezu linear zu halten, umfasst die Stromleitstruktur 9 mehrere zumindest im Wesentlichen parallel zur Stirnseite mit der Anodenstromableiterfahne 5 angeordnete Reihen R1 bis Rn mit jeweils mehreren zueinander beabstandet angeordneten Stromablenkelementen 11.1 bis 11.m, wobei die Stromablenkelemente 11.1 bis 11.m jeweils als schlitzförmige Materialdurchbrüche in dem Anodenstromsammler 3 eingebracht sind. Dabei sind die Stromablenkelemente 11.1 bis 11.m mittels eines beliebigen Verfahrens, beispielsweise mittels Stanzen, Laserscheiten, Messerschnitt etc., in den Anodenstromsammler 3 eingebracht. Die Stromablenkelemente 11.1 bis 11.m weisen jeweils eine Länge L auf, wobei zwischen benachbarten Stromablenkelementen 11.1 bis 11.m einer Reihe R1 bis Rn jeweils ein Stromleitbereich mit einer Breite O ausgebildet ist.To the courses of the electrical potentials φ along the direction x for the anode current collector 3 at least nearly linear, includes the Stromleitstruktur 9 several at least substantially parallel to the end face with the Anodenstromableiterfahne 5 arranged rows R1 to rn each with a plurality of spaced-apart Stromablenkelementen 11.1 to 11.M , wherein the current deflection elements 11.1 to 11.M each as a slit-shaped material breakthroughs in the anode current collector 3 are introduced. Here are the current deflection elements 11.1 to 11.M by any method, for example by punching, laser cutting, knife cutting, etc., in the anode current collector 3 brought in. The current deflection elements 11.1 to 11.M each have a length L on, wherein between adjacent Stromablenkelementen 11.1 to 11.M a row R1 to rn one Stromleitbereich each with a width O is trained.

Ein Abstand B(x) zwischen den einzelnen Reihen R1 bis Rn stellt dabei eine Breite für einen Pfad des elektrischen Stroms I dar, wobei der Abstand B(x) der Reihen R1 bis Rn ausgehend von der Anodenstromableiterfahne 5 zur gegenüberliegenden Flachseite des Anodenstromsammlers 3 in Richtung x abnimmt.A distance B (x) between each row R1 to Rn thereby provides a width for a path of the electric current I where the distance B (x) of the ranks R1 to Rn from the Anodenstromableiterfahne 5 to the opposite flat side of the anode current collector 3 in the direction x decreases.

Die effektive Flächenleitfähigkeit, die für den Betrieb der elektrochemischen Zelle 1 entscheidend ist, ist proportional zu einem Verhältnis zwischen der Breite des Pfades, d. h. dem jeweiligen Abstand B(x) und einer Summe von der Länge L der Stromablenkelemente 11.1 bis 11.m und der Breite O des jeweiligen Stromleitbereichs. The effective surface conductance necessary for the operation of the electrochemical cell 1 is decisive, is proportional to a ratio between the width of the path, ie the respective distance B (x) and a sum of length L the current deflection elements 11.1 to 11.M and the width O of the respective Stromleitbereichs.

Für den speziellen Fall, bei der die Breite O gleich dem Abstand B(x) ist, ergibt sich als Bedingung für den Abstand B(x) B ( x ) A x x L ,

Figure DE102019001238A1_0007
wobei x in diesem Fall den Abstand einer Achse des Pfades des Stroms I von der Anodenstromableiterfahne 5 darstellt.For the special case where the width O equal to the distance B (x) is, results as a condition for the distance B (x) B ( x ) A - x x * L .
Figure DE102019001238A1_0007
in which x in this case, the distance of an axis of the path of the current I from the anode current collector tab 5 represents.

Dabei sind die Stromablenkelemente 11.1 bis 11.m benachbarter Reihen R1 bis Rn und zwischen den Stromablenkelementen 11.1 bis 11.m ausgebildete Stromleitbereiche benachbarter Reihen R1 bis Rn in Richtung eines Verlaufs der Reihen R1 bis Rn zueinander versetzt angeordnet. Somit bildet die Stromleitstruktur 9 eine Art Labyrinth aus, in welchem der Weg des Stroms I, das heißt der Strompfad, mit zunehmendem Abstand x von der Anodenstromableiterfahne 5 „delinearisiert“ wird, beispielsweise in einen mäanderförmigen Verlauf umgewandelt wird.Here are the current deflection elements 11.1 to 11.M adjacent rows R1 to Rn and between the current deflection elements 11.1 to 11.M trained Stromleitbereiche adjacent rows R1 to rn in the direction of a course of the rows R1 to Rn offset from one another. Thus, the Stromleitstruktur forms 9 a kind of labyrinth in which the path of the stream I , that is the current path, with increasing distance x from the anode current collector tab 5 "Delinearized", for example, is converted into a meandering course.

6 zeigt eine Draufsicht einer Flachseite eines Kathodenstromsammlers 4 mit einer Stromleitstruktur 10, wobei der Kathodenstromsammler 4 eine Länge A zwischen der Kathodenstromableiterfahne 6 und der gegenüberliegenden Stirnseite aufweist. 6 shows a plan view of a flat side of a cathode current collector 4 with a current conducting structure 10 , wherein the cathode current collector 4 a length A between the cathode current collector tab 6 and the opposite end face.

Um die Verläufe der elektrischen Potenziale φ entlang der Richtung x für den Kathodenstromsammler 4 zumindest nahezu linear zu halten, umfasst die Stromleitstruktur 10 analog zur Stromleitstruktur 9 des Anodenstromsammlers 3 gemäß 5 mehrere zumindest im Wesentlichen parallel zur Stirnseite mit der Anodenstromableiterfahne 5 angeordnete Reihen R1 bis Rn mit jeweils mehreren zueinander beabstandet angeordneten Stromablenkelementen 12.1 bis 12.z, wobei die Stromablenkelemente 12.1 bis 12.z jeweils als schlitzförmige Materialdurchbrüche in dem Kathodenstromsammler 4 eingebracht sind. Dabei sind die Stromablenkelemente 12.1 bis 12.z mittels eines beliebigen Verfahrens, beispielsweise mittels Stanzen, Laserscheiten, Messerschnitt etc., in den Kathodenstromsammler 4 eingebracht. Die Stromablenkelemente 12.1 bis 12.z weisen jeweils eine Länge L auf, wobei zwischen benachbarten Stromablenkelementen 12.1 bis 12.z einer Reihe R1 bis Rn jeweils ein Stromleitbereich mit einer Breite O ausgebildet ist. To the courses of the electrical potentials φ along the direction x for the cathode current collector 4 at least nearly linear, includes the Stromleitstruktur 10 analogous to the current conducting structure 9 of the anode current collector 3 according to 5 several at least substantially parallel to the end face with the Anodenstromableiterfahne 5 arranged rows R1 to rn each with a plurality of spaced-apart Stromablenkelementen 12.1 to 12.z , wherein the current deflection elements 12.1 to 12.z each as slit-shaped material breakthroughs in the cathode current collector 4 are introduced. Here are the current deflection elements 12.1 to 12.z by any method, for example by means of punching, laser cutting, knife cutting, etc., in the cathode current collector 4 brought in. The current deflection elements 12.1 to 12.z each have a length L on, wherein between adjacent Stromablenkelementen 12.1 to 12.z a row R1 to rn one Stromleitbereich each with a width O is trained.

Ein Abstand B(x) zwischen den einzelnen Reihen R1 bis Rn stellt dabei eine Breite für einen Pfad des elektrischen Stroms I dar, wobei der Abstand B (x) der Reihen R1 bis Rn ausgehend von der Kathodenstromableiterfahne 6 zur gegenüberliegenden Flachseite des Kathodenstromsammlers 4 in Richtung x abnimmt.A distance B (x) between each row R1 to Rn thereby provides a width for a path of the electric current I where the distance B (x) of the ranks R1 to rn starting from the Kathodenstromableiterfahne 6 to the opposite flat side of the cathode current collector 4 in the direction x decreases.

Die effektive Flächenleitfähigkeit, die für den Betrieb der elektrochemischen Zelle 1 entscheidend ist, ist proportional zu einem Verhältnis zwischen der Breite des Pfades, d. h. dem jeweiligen Abstand B(x) und einer Summe von der Länge L der Stromablenkelemente 12.1 bis 12.z und der Breite O des jeweiligen Stromleitbereichs.The effective surface conductance necessary for the operation of the electrochemical cell 1 is decisive, is proportional to a ratio between the width of the path, ie the respective distance B (x) and a sum of length L the current deflection elements 12.1 to 12.z and the width O of the respective Stromleitbereichs.

Für den speziellen Fall, bei dem die Breite O gleich dem Abstand B(x) ist, ergibt sich als Bedingung für den Abstand B(x) B ( x ) A x x L ,

Figure DE102019001238A1_0008
wobei x in diesem Fall den Abstand einer Achse des Pfades des Stroms I von der Kathodenstromableiterfahne 6 darstellt.For the special case where the width O equal to the distance B (x) is, results as a condition for the distance B (x) B ( x ) A - x x * L .
Figure DE102019001238A1_0008
where x in this case is the distance of an axis of the path of the stream I from the cathode current collector banner 6 represents.

Dabei sind die Stromablenkelemente 12.1 bis 12.z benachbarter Reihen R1 bis Rn und zwischen den Stromablenkelementen 12.1 bis 12.z ausgebildete Stromleitbereiche benachbarter Reihen R1 bis Rn in Richtung eines Verlaufs der Reihen R1 bis Rn zueinander versetzt angeordnet. Somit bildet die Stromleitstruktur 10 eine Art Labyrinth aus, in welchem der Weg des Stroms I, das heißt der Strompfad, mit zunehmendem Abstand x von der Kathodenstromableiterfahne 6 „delinearisiert“ wird, beispielsweise in einen mäanderförmigen Verlauf umgewandelt wird.Here are the current deflection elements 12.1 to 12.z adjacent rows R1 to Rn and between the current deflection elements 12.1 to 12.z trained Stromleitbereiche adjacent rows R1 to Rn in the direction of a course of the rows R1 to Rn offset from one another. Thus, the Stromleitstruktur forms 10 a kind of labyrinth in which the path of the stream I , that is the current path, with increasing distance x from the cathode current collector banner 6 "Delinearized", for example, is converted into a meandering course.

Die in den 1 bis 6 dargestellten Merkmale und die Beschreibung zu diesen Figuren gelten allgemein für jedes elektrochemische System, wobei die genannten Modifikationen des Stromsammlers auch für jede primäre oder sekundäre Zelle oder auch Brennstoffzelle angewendet werden kann.The in the 1 to 6 The features illustrated and the description of these figures apply generally to any electrochemical system, wherein the said modifications of the current collector can also be applied to any primary or secondary cell or fuel cell.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zellecell
22
Gehäusecasing
33
AnodenstromsammlerAnode current collector
44
KathodenstromsammlerCathode current collector
55
AnodenstromableiterfahneAnodenstromableiterfahne
66
KathodenstromableiterfahneKathodenstromableiterfahne
77
Anodenstromableiteranode current
8 8th
Kathodenstromableitercathode current
99
StromleitstrukturStromleitstruktur
1010
StromleitstrukturStromleitstruktur
11.1 bis 11.m11.1 to 11.m
StromablenkelementStromablenkelement
12.1 bis 12.z12.1 to 12.z
Stromablenkelement Stromablenkelement
AA
Längelength
B(x)B (x)
Abstanddistance
II
Stromelectricity
LL
Längelength
OO
Breitewidth
R1 bis RnR1 to Rn
Reiheline
xx
Richtungdirection
yy
Richtung direction
φφ
Potenzialpotential

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2016/0285105 A1 [0002]US 2016/0285105 A1 [0002]

Claims (5)

Elektrochemische Zelle (1) mit einem Elektrodenstapel, umfassend - zumindest einen zumindest im Wesentlichen flach ausgebildeten Anodenstromsammler (3) und zumindest einen im Wesentlichen flach ausgebildeten Kathodenstromsammler (4), welche übereinander gestapelt sind, und - zumindest einen zwischen dem Anodenstromsammler (3) und dem Kathodenstromsammler (4) angeordneten Separator, wobei - der Anodenstromsammler (3) zumindest eine an einer Stirnseite angeordnete Anodenstromableiterfahne (5) und der Kathodenstromsammler (4) zumindest eine an einer Stirnseite angeordnete Kathodenstromableiterfahne (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Materialdicke des Anodenstromsammlers (3) ausgehend von der Stirnseite mit der Anodenstromableiterfahne (5) zu einer gegenüberliegenden Stirnseite linear abnimmt und eine Materialdicke des Kathodenstromsammlers (4) ausgehend von der Stirnseite mit der Kathodenstromableiterfahne (6) zu einer gegenüberliegenden Stirnseite linear abnimmt oder - der Anodenstromsammler (3) und der Kathodenstromsammler (4) jeweils eine Stromleitstruktur (9, 10) umfassen, welche einen von der Anodenstromableiterfahne (5) oder der Kathodenstromableiterfahne (6) geführten elektrischen Strom (I) derart lenken, dass ein Weg desselben mit zunehmendem Abstand von Anodenstromableiterfahne (5) oder der Kathodenstromableiterfahne (6) zunehmend nicht-linearer ausgebildet ist.An electrochemical cell (1) having an electrode stack comprising - at least one anode current collector (3) formed at least substantially flat and at least one substantially flat cathode current collector (4) stacked one above the other, and - at least one between the anode current collector (3) and The separator arranged at the cathode current collector (4), wherein - the anode current collector (3) comprises at least one arranged on an end side Anodenstromableiterfahne (5) and the cathode current collector (4) at least one arranged on a front side Kathodenstromableiterfahne (6), characterized in that - a material thickness of the anode current collector (3) starting from the end face with the Anodenstromableiterfahne (5) decreases linearly to an opposite end face and a material thickness of the cathode current collector (4) starting from the front side with the Kathodenstromableiterfahne (6) linearly decreases to an opposite end face, or the anode current collector (3) and the cathode current collector (4) each comprise a current conducting structure (9, 10) which directs an electric current (I) guided by the anode current discharge lug (5) or the cathode current collector lug (6) such that a path thereof increases with increasing current Distance from Anodenstromableiterfahne (5) or the Kathodenstromableiterfahne (6) is increasingly formed non-linear. Elektrochemische Zelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Stromleitstruktur (9, 10) mehrere zumindest im Wesentlichen parallel zur Stirnseite mit der Anodenstromableiterfahne (5) bzw. zur Stirnseite mit der Kathodenstromableiterfahne (6) angeordnete Reihen (R1 bis Rn) mit jeweils mehreren zueinander beabstandet angeordneten Stromablenkelementen (11.1 bis 11.m, 12.1 bis 12.z) umfasst, - ein Abstand (B(x)) der Reihen (R1 bis Rn) ausgehend von Anodenstromableiterfahne (5) bzw. der Kathodenstromableiterfahne (6) zur gegenüberliegenden Flachseite des Anodenstromsammlers (3) bzw. zur gegenüberliegenden Flachseite des Kathodenstromsammlers (4) abnimmt und - die Stromablenkelemente (11.1 bis 11.m, 12.1 bis 12.z) benachbarter Reihen (R1 bis Rn) und zwischen den Stromablenkelementen (11.1 bis 11.m, 12.1 bis 12.z) ausgebildete Stromleitbereiche benachbarter Reihen (R1 bis Rn) in Richtung eines Verlaufs der Reihen (R1 bis Rn) zueinander versetzt angeordnet sind.Electrochemical cell (1) after Claim 1 , characterized in that - the Stromleitstruktur (9, 10) a plurality of at least substantially parallel to the end face with the Anodenstromableiterfahne (5) or to the front side with the Kathodenstromableiterfahne (6) arranged rows (R1 to Rn), each having a plurality of spaced apart arranged Stromablenkelementen (11.1 to 11.m, 12.1 to 12.z), - a distance (B (x)) of the rows (R1 to Rn) starting from Anodenstromableiterfahne (5) or the Kathodenstromableiterfahne (6) to the opposite flat side of the anode current collector ( 3) or to the opposite flat side of the cathode current collector (4) decreases and - the current deflection elements (11.1 to 11.m, 12.1 to 12.z) adjacent rows (R1 to Rn) and between the current deflection elements (11.1 to 11.m, 12.1 to 12.z) formed Stromleitbereiche adjacent rows (R1 to Rn) in the direction of a course of the rows (R1 to Rn) are arranged offset from each other. Elektrochemische Zelle (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromablenkelemente (11.1 bis 11.m, 12.1 bis 12.z) jeweils als schlitzförmige Materialdurchbrüche in dem Anodenstromsammler (3) und dem Kathodenstromsammler (4) ausgebildet sind.Electrochemical cell (1) after Claim 2 , characterized in that the Stromablenkelemente (11.1 to 11.m, 12.1 to 12.z) are each formed as slit-shaped material breakthroughs in the anode current collector (3) and the cathode current collector (4). Elektrochemische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anodenstromsammler (3) und Kathodenstromsammler (4) abwechselnd übereinander gestapelt sind, wobei zwischen den Anodenstromsammlern (3) und den Kathodenstromsammlern (4) jeweils ein Separator angeordnet ist.Electrochemical cell (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of anode current collector (3) and cathode current collector (4) are alternately stacked, wherein between the anode current collector (3) and the cathode current collector (4) each having a separator is arranged. Elektrochemische Zelle (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenstromableiterfahnen (5) der Anodenstromsammler (3) mit einem gemeinsamen Anodenstromableiter (7) gekoppelt sind und - die Kathodenstromableiterfahnen (6) der Kathodenstromsammler (4) mit einem gemeinsamen Kathodenstromableiter (8) gekoppelt sind.Electrochemical cell (1) after Claim 4 , characterized in that the Anodenstromableiterfahnen (5) of the anode current collector (3) are coupled to a common Anodenstromableiter (7) and - the Kathodenstromableiterfahnen (6) of the cathode current collector (4) are coupled to a common cathode current collector (8).
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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