DE102019204105A1 - Battery cell with improved cooling - Google Patents

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DE102019204105A1
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Anton Ringel
Andreas Ringk
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Abstract

Es wird eine Batteriezelle (10), insbesondere eine Lithiumionen-Batteriezelle, mit einer Anode (1) umfassend eine Anodenableiterfolie (3) und ein Anodenaktivmaterial (2), einer Kathode (5), umfassend eine Kathodenableiterfolie (7) und ein Kathodenaktivmaterial (6) und einem zwischen der Anode (1) und der Kathode (5) angeordneten Separator (13) beschrieben, wobei die Anodenableiterfolie (3) in eine Richtung L1 großflächig, insbesondere vollflächig, länger ausgeführt ist (4), als das Anodenaktivmaterial (2) und der Separator (13), und/oder wobei die Kathodenableiterfolie (7) in eine Richtung L2 großflächig, insbesondere vollflächig, länger ausgeführt ist (8), als das Kathodenaktivmaterial (6) und der Separator (13).A battery cell (10), in particular a lithium-ion battery cell, is provided with an anode (1) comprising an anode conductor foil (3) and an anode active material (2), a cathode (5) comprising a cathode conductor foil (7) and a cathode active material (6) ) and a separator (13) arranged between the anode (1) and the cathode (5), the anode conductor foil (3) being designed to be longer (4) over a large area, in particular over the entire area, in a direction L1 than the anode active material (2) and the separator (13), and / or wherein the cathode collector foil (7) is made longer (8) in a direction L2 over a large area, in particular over the entire area, than the cathode active material (6) and the separator (13).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batteriezelle mit einer Anode, einer Kathode und einem zwischen diesen angeordneten Separator, sowie auf eine diese umfassende Batterie, ein Verfahren zur Herstellung der Batteriezelle und die Verwendung der Batterie nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The present invention relates to a battery cell with an anode, a cathode and a separator arranged between them, and to a battery comprising them, a method for producing the battery cell and the use of the battery according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Eine Batteriezelle ist ein elektrochemischer Energiespeicher, der bei seiner Entladung die gespeicherte chemische Energie durch eine elektrochemische Reaktion in elektrische Energie umwandelt. Es zeichnet sich ab, dass in der Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, wie Windkraftanlagen, in Kraftfahrzeugen, die als Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeuge ausgelegt sind, wie auch bei Elektronikgeräten neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bzgl. Zuverlässigkeit, Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden. Aufgrund ihrer großen Energiedichte werden insbesondere Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicher für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge verwendet. Für eine optimale Leistungsbilanz und eine ausreichend hohe Lebensdauer derartiger Batteriesysteme ist es von Bedeutung, diese innerhalb eines optimalen Temperaturbereiches zu betreiben. Die Betriebstemperatur hat einen wesentlichen Einfluss auf den Grad der Leistungsbereitstellung, das Ausmaß der Alterung, die erreichbare Lebensdauer und die Gewährleistung der Betriebssicherheit eines Batteriesystems. Aus diesem Grund muss eine ausreichende Kühlung der Batteriezellen gewährleistet sein.A battery cell is an electrochemical energy storage device that, when discharged, converts the stored chemical energy into electrical energy through an electrochemical reaction. It is becoming apparent that in the future, both in stationary applications such as wind turbines, in motor vehicles that are designed as hybrid or electric vehicles, as well as in electronic devices, new battery systems will be used with very high demands on reliability and safety , Performance and service life. Because of their high energy density, lithium-ion batteries in particular are used as energy stores for electrically powered vehicles. For an optimal power balance and a sufficiently long service life of such battery systems, it is important to operate them within an optimal temperature range. The operating temperature has a significant influence on the degree of power provision, the extent of aging, the achievable service life and the guarantee of the operational reliability of a battery system. For this reason, sufficient cooling of the battery cells must be guaranteed.

In der JP 2017-212075 ist eine Lithiumionen-Batterie beschrieben mit mehreren Ableiterfähnchen, welche je nach Position in der Batterie eine unterschiedliche Länge aufweisen. Im mittigen Bereich eines Elektrodenwickels der Batterie sind die Ableiterfähnchen am längsten ausgebildet. Je weiter diese von dem mittigen Bereich der Batterie entfernt liegen, desto mehr nimmt die Länge der Ableiterfähnchen ab.In the JP 2017-212075 describes a lithium-ion battery with several arrester flags, which have different lengths depending on their position in the battery. In the central area of an electrode coil of the battery, the arrester lugs are longest. The further away these are from the central area of the battery, the more the length of the arrester lugs decreases.

Die US 2016/141709 offenbart eine Methode zur Herstellung einer Batterie, wobei die Ableiterfähnchen der Elektroden zunächst miteinander verschweißt werden und anschließend an einen Ableiter angeschweißt werden.The US 2016/141709 discloses a method for manufacturing a battery, wherein the arrester tabs of the electrodes are first welded to one another and then welded to an arrester.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Batteriezellen erwärmen sich während der Lade- und Entladezyklen. Die kältesten Bereiche der Batteriezellen sind hierbei die Terminals. Diese wirken als Temperaturableiter und somit als Temperatursenker.Battery cells heat up during the charge and discharge cycles. The coldest areas of the battery cells are the terminals. These act as temperature conductors and thus as temperature reducers.

Erfindungsgemäß werden eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithiumionen-Batteriezelle, mit einer länger ausgeführten Anodenableiterfolie und/oder Kathodenableiterfolie im Vergleich zu dem Elektrodenaktivmaterial und dem Separator, sowie eine die Batteriezelle umfassende Batterie und ein Verfahren zur Herstellung der Batteriezelle, sowie die Verwendung der Batterie mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche bereitgestellt.According to the invention, a battery cell, in particular a lithium ion battery cell, with a longer anode conductor foil and / or cathode conductor foil compared to the electrode active material and the separator, as well as a battery comprising the battery cell and a method for producing the battery cell, and the use of the battery with the characterizing features of the independent claims provided.

Die Batteriezelle, insbesondere Lithiumionen-Batteriezelle, umfasst zumindest zwei Elektroden, eine Anode und eine Kathode. Die Anode umfasst beispielswiese eine Anodenableiterfolie und ein Anodenaktivmaterial. Die Kathode umfasst beispielsweise eine Kathodenableiterfolie und ein Kathodenaktivmaterial. Die Batteriezelle umfasst desweiteren einen zwischen der Anode und der Kathode angeordneten Separator. Die Anode, der Separator und die Kathode werden beispielsweise ineinander aufgewickelt, sodass ein Elektrodenwickel entsteht.The battery cell, in particular a lithium ion battery cell, comprises at least two electrodes, an anode and a cathode. The anode comprises, for example, an anode conductor foil and an anode active material. The cathode comprises, for example, a cathode collector foil and a cathode active material. The battery cell further comprises a separator arranged between the anode and the cathode. The anode, the separator and the cathode are, for example, wound into one another, so that an electrode coil is created.

Erfindungsgemäß ist die Anodenableiterfolie ist in eine Richtung L1 großflächig, insbesondere vollflächig länger ausgeführt, als das Anodenaktivmaterial und der Separator. Zusätzlich oder alternativ ist die Kathodenableiterfolie in eine Richtung L2 großflächig, insbesondere vollflächig länger ausgeführt, als das Kathodenaktivmaterial und der Separator.
Mit dem Begriff großflächig ist gemeint, dass die Ableiterfolie über mindestens zwei Drittel der Breite B des Elektrodenwickels in unaufgewickelter Form länger ausgeführt ist, als das Aktivmaterial und der Separator, und insbesondere, dass die Ableiterfolie mindestens über drei Viertel der Breite B des Elektrodenwickels in unaufgewickelter Form länger ausgeführt ist als das Aktivmaterial und der Separator.
Vorteilhaft hierbei ist, dass durch die flächig länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie und/oder der Kathodenableiterfolie eine deutlich größere Fläche bereitgestellt ist, welche als Wärmeableiter dient. Somit ist eine signifikant verbesserte Wärmeableitung der Batteriezellen über die Ableiterfolien gewährleistet im Vergleich zu der Wärmeableitung über herkömmliche Ableiterfähnchen. Die Ableiterfähnchen sind üblicherweise verlängerte schmale Bereiche der Ableiterfolien welche zur Kontaktierung der Ableiterfolie mit weiteren stromleitenden Bauteilen, beispielsweise Stromableitern, verbunden sind.
Desweiteren vorteilhaft ist, dass durch die erfindungsgemäß länger ausgeführten Bereiche der Ableiterfolie sehr ungleiche Temperaturen innerhalb der Batteriezelle vermieden werden, da die im Betrieb der Batteriezelle entstehende Wärme besser abgeleitet wird, was eine erhöhte Sicherheit und Lebensdauer der Batteriezelle mit sich bringt. Auf diese Weise wird das Innenleben der Batteriezelle geschützt und die Gefahr einer Batteriezellschädigung erheblich reduziert, was beispielsweise zusätzliche Sicherheit für Insassen eines Fahrzeugs bietet.
Ein weiterer Vorteil der flächig länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie ist, dass ein schnelleres Laden und Entladen der Batteriezellen erfolgt, da die durch das Laden und Entladen entstehende Wärme schneller abgeführt wird.
According to the invention, the anode conductor foil is designed over a large area, in particular longer over the entire area, than the anode active material and the separator. Additionally or alternatively, the cathode collector film is designed over a large area, in particular longer over the entire area, than the cathode active material and the separator in a direction L2.
The term large-area means that the conductor foil is designed longer than the active material and the separator over at least two thirds of the width B of the electrode coil in unwound form than the active material and the separator, and in particular that the conductor foil is at least three quarters of the width B of the electrode coil in unwound form Shape is made longer than the active material and the separator.
It is advantageous here that the areas of the anode collector foil and / or the cathode collector foil which are designed to be longer in area provide a significantly larger area which serves as a heat sink. This ensures significantly improved heat dissipation from the battery cells via the conductor foils compared to heat dissipation via conventional conductor tabs. The conductor tabs are usually elongated, narrow areas of the conductor foils which are connected to other current-conducting components, for example current conductors, in order to make contact with the conductor foil.
It is also advantageous that the longer areas of the conductor foil according to the invention avoid very unequal temperatures within the battery cell, since the heat generated during operation of the battery cell is better dissipated, which increases the safety and service life of the battery cell. In this way, the interior of the battery cell is protected and the risk of battery cell damage is considerable reduced, which for example offers additional safety for occupants of a vehicle.
Another advantage of the longer area of the anode collector foil is that the battery cells are charged and discharged more quickly, since the heat generated by charging and discharging is dissipated more quickly.

Die erfindungsgemäße Batteriezelle ist beispielsweise eine Rundzelle oder eine prismatische Batteriezelle. Die erfindungsgemäße Batterie umfasst beispielsweise eine oder mehrere Batteriezellen.The battery cell according to the invention is, for example, a round cell or a prismatic battery cell. The battery according to the invention comprises, for example, one or more battery cells.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Batteriezelle ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the present battery cell emerge from the subclaims.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Anodenableiterfolie in die Richtung L1 zumindest um den Radius R des Elektrodenwickels länger ausgeführt als das Anodenaktivmaterial und der Separator und/oder die Kathodenableiterfolie ist in die Richtung L2 zumindest um den Radius R des Elektrodenwickels länger ausgeführt als das Kathodenaktivmaterial und der Separator. Somit ist ein Zusammenfügen der länger ausgeführten Bereiche der Anodenabletierfolie 4 miteinander zu einem Anonde-Ableiter und/oder der länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie 8 miteinander zu einem Kathoden-Ableiter einfach und effektiv.In a particularly preferred embodiment, the anode conductor film is made longer in the direction L1 at least by the radius R of the electrode coil than the anode active material and the separator and / or the cathode conductor film is made longer in the direction L2 at least by the radius R of the electrode coil than the cathode active material and the separator. Thus, joining together the longer areas of the anode tab 4th together to form an anonde arrester and / or the longer areas of the cathode arrester film 8th together to form a cathode arrester simply and effectively.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anode auf der gegenüberliegenden Seite der länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie durch den Separator eingefasst und/oder die Kathode ist auf der gegenüberliegenden Seite der länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie durch den Separator eingefasst.
Vorteilhaft hierbei ist, dass die Bewegung der eingefassten Elektroden eingeschränkt ist, sodass diese nicht so leicht verrutschen können und dass die Elektroden auf der eingefassten Seite rundum von dem Separator umgeben und somit geschützt sind, sodass ein Kurzschluss der Batteriezelle verhindert werden kann. Hierdurch wird die Sicherheit der Batteriezelle erhöht.
In a preferred embodiment, the anode is framed by the separator on the opposite side of the longer areas of the anode collector foil and / or the cathode is framed by the separator on the opposite side of the longer areas of the cathode collector foil.
The advantage here is that the movement of the enclosed electrodes is restricted so that they cannot slip so easily and that the electrodes on the enclosed side are completely surrounded by the separator and thus protected, so that a short circuit of the battery cell can be prevented. This increases the safety of the battery cell.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie miteinander verbunden durch Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, Kleben und/oder Verpressen und/oder es sind die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie miteinander verbunden durch Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, Kleben und/oder Verpressen.
Durch das Verbinden der länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie zu dem Anoden-Ableiter und/oder der länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie zu dem Kathoden-Ableiter wird das Eindringen von Fremdstoffen wie beispielsweise Wasser, Luft und/oder Sauerstoff in den Elektrodenwickel reduziert, wodurch eine Verlängerung der Lebensdauer der Batteriezelle gewährleistet ist. Vorteilhaft bei Schweißverbindungen ist, dass diese sehr langlebig, stabil und belastbar sind. Vorteilhaft beim Ultraschallschweißen ist, dass eine sehr homogene Fügezone mit sehr hoher Festigkeit entsteht. Vorteilhaft bei Klebeverbindungen ist, dass der Klebstoff gleichzeitig eine dichtende Funktion aufweist. Zudem tritt keine Schwächung der zu klebenden Komponenten auf. Vorteilhaft beim Verpressen ist, dass dies vergleichsweise kostengünstig und zeitsparend ist.
In a particularly preferred embodiment, the longer areas of the anode collector foil are connected to one another by welding, in particular ultrasonic welding, gluing and / or pressing and / or the longer areas of the cathode collector foil are connected to one another by welding, in particular ultrasonic welding, gluing and / or pressing.
By connecting the longer areas of the anode conductor foil to the anode conductor and / or the longer areas of the cathode conductor foil to the cathode conductor, the penetration of foreign substances such as water, air and / or oxygen into the electrode coil is reduced, which results in an extension the service life of the battery cell is guaranteed. The advantage of welded connections is that they are very durable, stable and resilient. The advantage of ultrasonic welding is that a very homogeneous joint zone with very high strength is created. It is advantageous with adhesive connections that the adhesive simultaneously has a sealing function. In addition, there is no weakening of the components to be bonded. The advantage of pressing is that it is comparatively inexpensive and time-saving.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie über einen Anoden-Ableiter und/oder die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie über einen Kathoden-Ableiter mit je einem Terminal der Batteriezelle elektrisch leitend verbunden. Die Terminals der Batteriezelle sind durch Isolatoren von dem Gehäuse der Batteriezelle elektrisch isoliert. Vorteilhaft hierbei ist, dass das Gerhäuse der Batteriezelle auf diese Weise elektrisch isoliert ist.In a preferred embodiment, the longer areas of the anode collector foil are electrically conductively connected to one terminal of the battery cell via an anode collector and / or the longer areas of the cathode collector foil via a cathode collector. The terminals of the battery cell are electrically isolated from the housing of the battery cell by insulators. It is advantageous here that the housing of the battery cell is electrically insulated in this way.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind entweder die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie über den Anoden-Ableiter mit einem Terminal der Batteriezelle elektrisch leitend verbunden und die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie sind über den Kathoden-Ableiter mit einem Gehäuse der Batteriezelle elektrisch leitend verbunden oder die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie sind über den Kathoden-Ableiter mit einem Terminal der Batteriezelle elektrisch leitend verbunden und die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie sind über den Anoden-Ableiter mit dem Gehäuse der Batteriezelle elektrisch leitend verbunden. Vorteilhaft hierbei ist, dass das Gehäuse der Batteriezelle ebenfalls als Wärmeableiter dient, wodurch die Wärmeableitung merklich erhöht ist.In a further preferred embodiment, either the longer areas of the anode arrester foil are electrically conductively connected to a terminal of the battery cell via the anode arrester and the longer areas of the cathode arrester foil are electrically conductively connected to a housing of the battery cell via the cathode arrester, or the longer ones Areas of the cathode collector foil are electrically conductively connected to a terminal of the battery cell via the cathode collector and the longer areas of the anode collector foil are electrically conductively connected to the housing of the battery cell via the anode collector. It is advantageous here that the housing of the battery cell also serves as a heat sink, whereby the heat dissipation is noticeably increased.

Desweiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle bereitgestellt, welches folgende Schritte beinhaltet:

  1. a) das aufeinander zu biegen der länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie und/oder aufeinander zu biegen der länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie. Die länger ausgeführten Bereiche der Ableiterfolien werden hierbei in Richtung eines Wickeldorns des Elektrodenwickels umgebogen, sodass sie sich in der Mitte des Elektroendenwickels treffen.
  2. b) das Verbinden durch Verschweißen, insbesondere Ultraschallverschweißen, Kleben oder Verpressen der länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie miteinander zu einem Anoden-Ableiter und/oder der länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie miteinander zu einem Kathoden-Ableiter, und optional
  3. c) das Entfernen, insbesondere Abschneiden, von überstehendem Bereichen der Anodenableiterfolie und/oder der Kathodenableiterfolie, und
  4. d) elektrisch leitendes Anbinden der Anoden-Ableiter und/oder der Kathoden-Ableiter mit einem Terminal der Batteriezelle und/oder dem Gehäuse der Batteriezelle.
Furthermore, a method for manufacturing a battery cell is provided which includes the following steps:
  1. a) the bending of the longer areas of the anode collector foil and / or bending of the longer areas of the cathode collector foil towards one another. The longer areas of the conductor foils are bent over in the direction of a mandrel of the electrode coil so that they meet in the middle of the electrode coil.
  2. b) joining by welding, in particular ultrasonic welding, gluing or Pressing the longer areas of the anode collector foil with one another to form an anode collector and / or the longer areas of the cathode collector foil with one another to form a cathode collector, and optionally
  3. c) the removal, in particular cutting off, of protruding areas of the anode conductor foil and / or the cathode conductor foil, and
  4. d) electrically conductive connection of the anode arrester and / or the cathode arrester to a terminal of the battery cell and / or the housing of the battery cell.

Die erfindungsgemäße Batterie, insbesondere Lithiumionen-Batterie, findet beispielsweise Anwendung in einem Elektrofahrzeug, in einem Hybridfahrzeug oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug. Alternativ findet die Batterie beispielsweise Anwendung in Schiffen, Zweirädern, Flugzeugen, stationären Energiespeichern, Elektrowerkzeugen, Unterhaltungselektronik und/oder Haushaltsgeräten.The battery according to the invention, in particular a lithium ion battery, is used, for example, in an electric vehicle, in a hybrid vehicle or in a plug-in hybrid vehicle. Alternatively, the battery is used, for example, in ships, two-wheelers, aircraft, stationary energy storage devices, power tools, entertainment electronics and / or household appliances.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1: eine schematische Darstellung der Herstellung eines Elektrodenwickels einer herkömmlichen Batteriezelle in einer 3D Ansicht,
  • 2: eine schematische Darstellung der Herstellung eines Elektrodenwickels einer erfindungsgemäßen Batteriezelle in einer 3D Ansicht,
  • 3: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Elektrodenwickel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit länger ausgeführten Bereichen der Anoden- und Kathodenableiterfol ie,
  • 4: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Elektrodenwickel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einer Anoden- und Kathodenableiterfolie, deren länger ausgeführte Bereiche miteinander verschweißt sind,
  • 5: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Elektrodenwickel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle gemäß 3 in einer alternativen Ausführungsform,
  • 6a: eine schematische Darstellung eines Elektrodenwickels einer erfindungsgemäßen Batteriezelle gemäß 3 in einer 3D-Ansicht,
  • 6b: eine schematische Darstellung eines Elektrodenwickels einer erfindungsgemäßen Batteriezelle gemäß 4 in einer 3D-Ansicht,
  • 6c: eine schematische Darstellung eines Elektrodenwickels einer erfindungsgemäßen Batteriezelle in einer 3D-Ansicht, wobei überstehende Bereiche der länger ausgeführten Bereiche der Kathoden- und Anodenableiterfolie entfernt sind,
  • 7a: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine erfindungsgemäße Batteriezelle in einer ersten Ausführungsform, und
  • 7b: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine erfindungsgemäße Batteriezelle in einer zweiten Ausführungsform.
Embodiments of the present invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description of the figures. It shows:
  • 1 : a schematic representation of the production of an electrode coil of a conventional battery cell in a 3D view,
  • 2 : a schematic representation of the production of an electrode coil of a battery cell according to the invention in a 3D view,
  • 3 : a schematic representation of a cross section through an electrode coil of a battery cell according to the invention with longer areas of the anode and cathode conductor foil,
  • 4th : a schematic representation of a cross section through an electrode coil of a battery cell according to the invention with an anode and cathode conductor foil, the longer areas of which are welded together,
  • 5 : a schematic representation of a cross section through an electrode coil of a battery cell according to the invention according to FIG 3 in an alternative embodiment,
  • 6a : a schematic representation of an electrode coil of a battery cell according to the invention according to FIG 3 in a 3D view,
  • 6b : a schematic representation of an electrode coil of a battery cell according to the invention according to FIG 4th in a 3D view,
  • 6c : a schematic representation of an electrode coil of a battery cell according to the invention in a 3D view, with protruding areas of the longer areas of the cathode and anode conductor foil being removed,
  • 7a : a schematic representation of a cross section through a battery cell according to the invention in a first embodiment, and
  • 7b : a schematic representation of a cross section through a battery cell according to the invention in a second embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist die Herstellung eines Elektrodenwickels 11 einer herkömmlichen Batteriezelle dargestellt. Hierzu werden eine Kathode 5, ein erster Separator 13a und eine Anode 1, sowie ein zweiter Separator 13b beispielsweise in der genannten Reihenfolge aufeinander gestapelt und schließlich ineinander aufgewickelt. Hierbei werden die Kathode 5, der erste Separator 13a, die Anode 1 und der zweite Separator 13b mittels Walzen 25 an einer für diese vorgesehenen Position gehalten und geführt. Die Kathode 5 weist herkömmliche Kathodenableiterfähnchen 28 auf und die Anode 1 weist herkömmliche Anodenableiterfähnchen 27 auf, welche in der fertigen Batteriezelle zur Stromableitung dienen. Die Kathodenableiterfähnchen 28 und die Anodenableiterfähnchen 27 stehen jeweils auf sich gegenüberliegenden Seiten des Elektrodenwickels 11 aus diesem hervor. Im aufgewickelten Zustand sind in 1 nur die Kathodenableiterfähnchen 28 zu sehen.In 1 is the production of an electrode coil 11 a conventional battery cell shown. This is done using a cathode 5 , a first separator 13a and an anode 1 , as well as a second separator 13b for example, stacked on top of one another in the order mentioned and finally wound into one another. Here are the cathode 5 , the first separator 13a who have favourited the anode 1 and the second separator 13b by means of rollers 25th held and guided in a position provided for this. The cathode 5 has conventional cathode arrester flags 28 on and the anode 1 has conventional anode arrester flags 27 which are used to conduct electricity in the finished battery cell. The cathode arrester flags 28 and the anode arrester flags 27 each stand on opposite sides of the electrode coil 11 out of this. When rolled up, in 1 only the cathode arrester flags 28 to see.

In 2 ist die Herstellung eines Elektrodenwickels 11 einer erfindungsgemäßen Batteriezelle dargestellt. Die Herstellung erfolgt wie in 1 beschrieben, mit dem Unterschied, dass anstatt der herkömmlichen Kathodenableiterfähnchen 28 die Kathodenableiterfolie in eine Richtung L2 vollflächig länger ausgeführt ist 8, als das in 2 nicht separat dargestellte Kathodenaktivmaterial und die Separatoren 13a, 13b. Der Elektrodenwickel 11 umfasst somit einen ersten Bereich 11a, welcher durch die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie 8 gebildet ist.
Desweiteren ist anstatt der herkömmlichen Anodenableiterfähnchen 27 die Anodenableiterfolie in eine Richtung L1 vollflächig länger ausgeführt 4, als das in 2 nicht separat dargestellte Anodenaktivmaterial und die Separatoren 13a, 13b. Der Elektrodenwickel 11 umfasst somit einen zweiten Bereich 11b, welcher durch die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie 4 gebildet ist und welcher auf der dem ersten Bereich 11 a entgegengesetzten Seite des Elektrodenwickels 11 lokalisiert ist.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Kathodenableiterfolie in eine Richtung L1 großflächig, aber nicht vollflächig, länger ausgeführt 8 als das Kathodenaktivmaterial und die Separatoren 13a, 13b und/oder die Anodenableiterfolie ist in eine Richtung L1 großflächig, aber nicht vollflächig, länger ausgeführt 4 als das Anodenaktivmaterial und die Separatoren 13a, 13b. Unter dem Begriff großflächig länger ausgeführt wird hierbei verstanden, dass die Ableiterfolien über mindestens zwei Drittel der Breite B des Elektrodenwickels 11 in unaufgewickelter Form länger ausgeführt sind 4, 8 als das Anoden- bzw. Kathodenaktivmaterial und die Separatoren 13a, 13b.
Der erste Separator 13a und der zweite Separator 13b sind beispielsweise in die Richtungen L1 und L2 über die gesamte Breite B des Elektrodenwickels 11 etwas länger ausgeführt, als die Kathode 5 und die Anode 1 um einen Kurzschluss zu vermeiden. Bevor die Kathode 5, der erste Separator 13a, die Anode 1 und der zweite Separator 13b ineinander aufgewickelt werden, werden der erste Separator 13a und der zweite Separator 13b in einer in 2 dargestellten Ausführungsform mittels Heißsiegelrollen 29 durch Heißsiegeln miteinander verbunden, sodass die Anode 1 auf der gegenüberliegenden Seite der länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie 4 durch den Separator 13a, 13b eingefasst ist und dass die Kathode 5 auf der gegenüberliegenden Seite der länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie 8 durch den Separator 13a, 13b eingefasst ist. Auf der Unterseite des Elektroden- und Separatormaterials in unaufgewickelter Form, und somit in 2 nicht sichtbar, sind beispielsweise ebenfalls zwei Heißsiegelrollen 29 angeordnet, durch welche ebenfalls zwei in 2 nicht sichtbare Separatoren 13 mittels Heißsiegeln miteinander verbunden werden.
Alternativ sind der erste Separator 13a und der zweite Separator 13b mittels Ultraschallschweißen oder Laserschweißen miteinander verbunden.
In einer alternativen, nicht in 2 dargestellten Ausführungsform werden die Separatoren 13a, 13b nicht miteinander verbunden.
In einer Ausführungsform wird gleichzeitig mit dem Verbinden der Separatoren 13a und 13b miteinander durch Heißsiegeln, die Anode und/oder die Kathode an die Separatoren 13a, 13b angebunden, sodass ebenfalls eine Verbindung zwischen Separator 13a, 13b und Elektrode 1, 5 entsteht. Alternativ kann auch nur eine Verbindung zwischen Separator 13a, 13b und Elektrode 1, 5 erzeugt werden ohne, dass die Separatoren 13a, 13b mitieinander verbunden werden.
In 2 is the production of an electrode coil 11 a battery cell according to the invention shown. The production takes place as in 1 described, with the difference that instead of the conventional cathode arrester flag 28 the cathode collector foil is made longer over the entire surface in a direction L2 than that in FIG 2 Cathode active material and the separators not shown separately 13a , 13b . The electrode coil 11 thus comprises a first area 11a , which is caused by the longer areas of the cathode collector foil 8th is formed.
Furthermore, instead of the conventional anode arrester flags 27 the anode conductor foil is designed to be longer over the entire surface in one direction L1 than that in FIG 2 anode active material and the separators not shown separately 13a , 13b . The electrode coil 11 thus comprises a second area 11b , which is caused by the longer areas of the anode conductor foil 4th is formed and which one is on the first area 11 a opposite side of the electrode coil 11 is localized.
In an embodiment that is not shown, the cathode collector foil is designed over a large area in a direction L1, but not over the entire area, 8 than the cathode active material and the separators 13a , 13b and / or the anode conductor foil is designed over a large area, but not over the entire area, 4 than the anode active material and the separators 13a , 13b . The term made longer over a large area is understood here to mean that the conductor foils cover at least two thirds of the width B of the electrode coil 11 In unwound form, 4, 8 are longer than the anode or cathode active material and the separators 13a , 13b .
The first separator 13a and the second separator 13b are for example in the directions L1 and L2 over the entire width B of the electrode coil 11 made a little longer than the cathode 5 and the anode 1 to avoid a short circuit. Before the cathode 5 , the first separator 13a who have favourited the anode 1 and the second separator 13b are wound inside each other, become the first separator 13a and the second separator 13b in an in 2 illustrated embodiment by means of heat sealing rollers 29 linked together by heat sealing, making the anode 1 on the opposite side of the longer areas of the anode conductor foil 4th through the separator 13a , 13b is edged and that the cathode 5 on the opposite side of the longer areas of the cathode collector foil 8th through the separator 13a , 13b is edged. On the underside of the electrode and separator material in unwound form, and thus in 2 not visible, for example, are also two heat sealing rollers 29 arranged through which also two in 2 invisible separators 13 be connected to one another by means of heat sealing.
Alternatively, the first separator 13a and the second separator 13b connected to one another by means of ultrasonic welding or laser welding.
In an alternative, not in 2 The illustrated embodiment are the separators 13a , 13b not connected.
In one embodiment, the separators are connected simultaneously 13a and 13b to each other by heat sealing the anode and / or the cathode to the separators 13a , 13b connected, so that there is also a connection between the separator 13a , 13b and electrode 1 , 5 arises. Alternatively, only one connection between the separator 13a , 13b and electrode 1 , 5 can be generated without the separators 13a , 13b be connected to each other.

In 3 ist ein Elektrodenwickel 11 einer erfindungsgemäßen Batteriezelle gezeigt. Der Elektrodenwickel 11 ist aus einer Kathode 5, einer Anode 1 und einem zwischen diesen angeordneten Separator 13 aufgebaut, welche um einen Wickeldorn 15 herum ineinander aufgewickelt sind. Die Kathode 5 umfasst hierbei eine Kathodenableiterfolie 7, auf welche beidseitig ein Kathodenaktivmaterial 6 aufgebracht ist. Die Anode 1 umfasst eine Anodenableiterfolie 3, auf welche beidseitig ein Anodenaktivmaterial 2 aufgebracht ist. Die Kathodenableiterfolie 7 ist in eine Richtung L2 vollflächig länger ausgeführt 8, als das Kathodenaktivmaterial 6, und der Separator 13. Die Anodenableiterfolie 3 ist in eine Richtung L1 vollflächig länger ausgeführt 4, als das Anodenaktivmaterial 2 und der Separator 13. Die Anodenableiterfolie 3 ist in die Richtung L1 zumindest um den Radius R des Elektrodenwickels 11 länger ausgeführt 4, als das Anodenaktivmaterial 2 und der Separator 13, und die Kathodenableiterfolie 7 in die Richtung L2 zumindest um den Radius R des Elektrodenwickels 11 länger ausgeführt 8, als das Kathodenaktivmaterial 6 und der Separator 13. Der zwischen der Kathode 5 und der Anode 1 angeordnete Separator 13 ist in die Richtungen L1 und L2 etwas länger ausgeführt als das Kathodenaktivmaterial 6 und das Anodenaktivmaterial 2.In 3 is an electrode coil 11 a battery cell according to the invention shown. The electrode coil 11 is from a cathode 5 , an anode 1 and a separator arranged between them 13 built up around a winding mandrel 15th are wound around each other. The cathode 5 includes a cathode collector film 7th , on which a cathode active material on both sides 6th is upset. The anode 1 comprises an anode conductor foil 3 , on which an anode active material on both sides 2 is upset. The cathode collector foil 7th is made 8 longer than the cathode active material over the entire surface in one direction L2 6th , and the separator 13 . The anode conductor foil 3 is made longer in one direction L1 over the entire area 4 than the anode active material 2 and the separator 13 . The anode conductor foil 3 is in the direction L1 at least around the radius R of the electrode coil 11 4 longer than the anode active material 2 and the separator 13 , and the cathode collector foil 7th in the direction L2 at least around the radius R of the electrode coil 11 executed 8 longer than the cathode active material 6th and the separator 13 . The one between the cathode 5 and the anode 1 arranged separator 13 is made somewhat longer in the directions L1 and L2 than the cathode active material 6th and the anode active material 2 .

In 4 ist der erfindungsgemäße Elektrodenwickel 11 gemäß 3 abgebildet. Die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie 8 sind aufeinander zu gebogen in Richtung des Wickeldorns 15 und werden in der hier dargestellten Ausführungsform von einem Ultraschallamboss 21 eingefasst und durch Ultraschallschweißen zu einem gemeinsamen Kathoden-Ableiter 17 verschweißt.
Die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie 4 sind aufeinander zu gebogen in Richtung des Wickeldorns 15 und werden in der hier dargestellten Ausführungsform von einem Ultraschallamboss 21 eingefasst und durch Ultraschallschweißen zu einem gemeinsamen Anoden-Ableiter 18 verschweißt. Alternativ sind die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie 8 durch Kleben oder Verpressen zu einem gemeinsamen Kathoden-Ableiter 17 verbunden und/oder die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie 4 sind durch Kleben oder Verpressen zu einem gemeinsamen Anoden-Ableiter 18 verbunden.
In 4th is the electrode coil according to the invention 11 according to 3 pictured. The longer areas of the cathode collector foil 8th are bent towards each other in the direction of the mandrel 15th and are in the embodiment shown here by an ultrasonic anvil 21st edged and by ultrasonic welding to form a common cathode arrester 17th welded.
The longer areas of the anode collector foil 4th are bent towards each other in the direction of the mandrel 15th and are in the embodiment shown here by an ultrasonic anvil 21st edged and ultrasonic welding to form a common anode arrester 18th welded. Alternatively, the longer areas of the cathode collector foil are used 8th by gluing or pressing to form a common cathode arrester 17th connected and / or the longer running areas of the anode conductor foil 4th are glued or pressed together to form a common anode arrester 18th connected.

5 zeigt einen Elektrodenwickel 11 gemäß 3 in einer alternativen Ausführungsform, wobei die Anode 1 auf der gegenüberliegenden Seite der länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie 4 durch den Separator 13 eingefasst ist und wobei die Kathode 5 auf der gegenüberliegenden Seite der länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie 8 durch den Separator 13 eingefasst ist. Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet den die Anode 1 und die Kathode 5 einfassenden Bereich des Separators 13. Die Herstellung des einfassenden Bereichs 14 des Separators erfolgt beispielsweise wie in 2 beschrieben mittels Heißsiegeln, Ultraschallschweißen oder Laserschweißen. 5 shows an electrode coil 11 according to 3 in an alternative embodiment, the anode 1 on the opposite side of the longer areas of the anode conductor foil 4th through the separator 13 is enclosed and wherein the cathode 5 on the opposite side of the longer areas of the cathode collector foil 8th through the separator 13 is edged. The reference number 14th identifies the anode 1 and the cathode 5 surrounding area of the separator 13 . Making the bordering area 14th of the separator takes place, for example, as in 2 described by means of heat sealing, ultrasonic welding or laser welding.

In 6a ist der Elektrodenwickel 11 der Batteriezelle gemäß 3 in einer 3D-Ansicht dargestellt. Der Elektrodenwickel 11 umfasst einen ersten Bereich 11a, welcher durch den länger ausgeführten Bereich der Kathodenableiterfolie 8 gebildet ist und einen zweiten Bereich 11b, welcher durch den länger ausgeführten Bereich der Anodenableiterfolie 4 gebildet ist.In 6a is the electrode coil 11 according to the battery cell 3 shown in a 3D view. The electrode coil 11 includes a first area 11a , which is due to the longer section of the cathode collector foil 8th is formed and a second area 11b , which is due to the longer area of the anode conductor foil 4th is formed.

In 6b ist der Elektrodenwickel 11 der Batteriezelle gemäß 4 in einer 3D-Ansicht dargestellt. Die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie 8 sind zu einem gemeinsamen Kathoden-Ableiter 17 verschweißt. Durch den Schweißvorgang sind überstehende Bereiche der Kathodenableiterfolie 31 entstanden. Die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie 4 sind zu einem gemeinsamen Anoden-Ableiter 18 verschweißt. Durch den Schweißvorgang sind überstehende Bereiche der Kathodenableiterfolie 32 entstanden.In 6b is the electrode coil 11 according to the battery cell 4th shown in a 3D view. The longer areas of the cathode collector foil 8th are to a common cathode arrester 17th welded. The welding process results in protruding areas of the cathode collector foil 31 originated. The longer areas of the anode collector foil 4th are to a common anode arrester 18th welded. The welding process results in protruding areas of the cathode collector foil 32 originated.

In 6c ist der Elektrodenwickel der Batteriezelle gemäß 6b dargestellt, mit dem Unterschied, dass die überstehenden Bereiche der Kathodenableiterfolie 32 und die überstehenden Bereiche der Anodenableiterfolie 31 entfernt wurden, insbesondere durch Abschneiden, sodass der Kathoden-Ableiter 17 und der Anoden-Ableiter 18 freiliegen.In 6c is the electrode coil of the battery cell according to 6b shown, with the difference that the protruding areas of the cathode collector foil 32 and the protruding areas of the anode conductor foil 31 removed, particularly by cutting off, leaving the cathode arrester 17th and the anode arrester 18th exposed.

In 7a ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batteriezelle 10 dargestellt mit einem Elektrodenwickel 11 gemäß 4. Zur Vereinfachung der Darstellung des Elektrodenwickels 11 sind in 7a lediglich die Kathode 5, die Anode 1 und der Separator 13 teilweise dargestellt.
Die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie 8 sind gemäß der 4 und 6b zu einem gemeinsamen Kathoden-Ableiter 17 verschweißt. Überstehende Bereiche der Kathodenableiterfolie 31 wurden gemäß 6c entfernt. Die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie 4 sind gemäß der 4 und 6b zu einem gemeinsamen Anoden-Ableiter 18 verschweißt. Überstehende Bereiche der Anodenableiterfolie 32 wurden gemäß 6c entfernt. Der Elektrodenwickel 11 ist in ein Gehäuse 23 der Batteriezelle 10 eingebracht. Der Kathoden-Ableiter 17 ist mit einem Terminal der Kathode 19 der Batteriezelle 10 elektrisch leitend verbunden. Das Terminal der Kathode 19 ist von dem Gehäuse 23 der Batteriezelle 10 durch einen Isolator 24 elektrisch isoliert. Der Anoden-Ableiter 18 ist mit dem Gehäuse 23 der Batteriezelle 10 elektrisch leitend verbunden, sodass das Gehäuse 23 der Batteriezelle 10 als Terminal der Anode fungiert. In einer nicht in 7a dargestellten Ausführungsform ist der Anoden-Ableiter 18 mit einem Terminal der Anode 20 der Batteriezelle 10 elektrisch leitend verbunden, und der Kathoden-Ableiter 17 ist mit dem Gehäuse 23 der Batteriezelle 10 elektrisch leitend verbunden, sodass das Gehäuse 23 der Batteriezelle 10 als Terminal der Kathode fungiert.
In 7a is a first embodiment of the battery cell according to the invention 10 shown with an electrode coil 11 according to 4th . To simplify the representation of the electrode coil 11 are in 7a only the cathode 5 who have favourited the anode 1 and the separator 13 partially shown.
The longer areas of the cathode collector foil 8th are according to the 4th and 6b to a common cathode arrester 17th welded. Protruding areas of the cathode collector foil 31 were according to 6c away. The longer areas of the anode collector foil 4th are according to the 4th and 6b to a common anode arrester 18th welded. Protruding areas of the anode conductor foil 32 were according to 6c away. The electrode coil 11 is in a housing 23 the battery cell 10 brought in. The cathode arrester 17th is with a terminal the cathode 19th the battery cell 10 electrically connected. The terminal of the cathode 19th is from the housing 23 the battery cell 10 through an isolator 24 electrically isolated. The anode arrester 18th is with the case 23 the battery cell 10 electrically connected so that the housing 23 the battery cell 10 acts as the terminal of the anode. In one not in 7a The embodiment shown is the anode arrester 18th with a terminal of the anode 20th the battery cell 10 electrically connected, and the cathode arrester 17th is with the case 23 the battery cell 10 electrically connected so that the housing 23 the battery cell 10 acts as the terminal of the cathode.

In 7b ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batteriezelle 10 dargestellt mit einem Elektrodenwickel 11 gemäß 4. Im Unterschied zur in 7a dargestellten ersten Ausführungsform sind sowohl der Kathoden-Ableiter 17 mit einem Terminal der Kathode 19 der Batteriezelle 10, als auch der Anoden-Ableiter 18 mit einem Terminal der Anode 20 der Batteriezelle 10 elektrisch leitend verbunden. Das Terminal der Kathode 19 und das Terminal der Anode 20 sind von dem Gehäuse 23 der Batteriezelle 10 durch einen Isolator 24 elektrisch isoliert. In dieser Ausführungsform liegt somit kein Potential an dem Gehäuse 23 der Batteriezelle 10 an.In 7b is a second embodiment of the battery cell according to the invention 10 shown with an electrode coil 11 according to 4th . In contrast to the in 7a The first embodiment shown are both the cathode arrester 17th with a terminal of the cathode 19th the battery cell 10 , as well as the anode arrester 18th with a terminal of the anode 20th the battery cell 10 electrically connected. The terminal of the cathode 19th and the terminal of the anode 20th are from the housing 23 the battery cell 10 through an isolator 24 electrically isolated. In this embodiment there is therefore no potential at the housing 23 the battery cell 10 on.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • JP 2017212075 [0003]JP 2017212075 [0003]
  • US 2016141709 [0004]US 2016141709 [0004]

Claims (9)

Batteriezelle (10), insbesondere Lithiumionen-Batteriezelle, mit einer Anode (1) umfassend eine Anodenableiterfolie (3) und ein Anodenaktivmaterial (2), einer Kathode (5), umfassend eine Kathodenableiterfolie (7) und ein Kathodenaktivmaterial (6) und einem zwischen der Anode (1) und der Kathode (5) angeordneten Separator (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenableiterfolie (3) in eine Richtung L1 großflächig, insbesondere vollflächig, länger ausgeführt ist (4), als das Anodenaktivmaterial (2) und der Separator (13), und/oder dass die Kathodenableiterfolie (7) in eine Richtung L2 großflächig, insbesondere vollflächig, länger ausgeführt ist (8), als das Kathodenaktivmaterial (6) und der Separator (13).Battery cell (10), in particular lithium ion battery cell, with an anode (1) comprising an anode conductor foil (3) and an anode active material (2), a cathode (5) comprising a cathode conductor foil (7) and a cathode active material (6) and one between the separator (13) arranged on the anode (1) and the cathode (5), characterized in that the anode conductor foil (3) is made longer (4) over a large area, in particular over the entire area, than the anode active material (2) and the Separator (13), and / or that the cathode conductor foil (7) is made longer (8) over a large area, in particular over the entire area, than the cathode active material (6) and the separator (13). Batteriezelle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenableiterfolie (3) in die Richtung L1 zumindest um den Radius R des Elektrodenwickels (11) länger ausgeführt ist (4), als das Anodenaktivmaterial (2) und der Separator (13), und, dass die Kathodenableiterfolie (7) in die Richtung L2 zumindest um den Radius R des Elektrodenwickels (11) länger ausgeführt ist (8), als das Kathodenaktivmaterial (6) und der Separator (13).Battery cell (10) Claim 1 , characterized in that the anode conductor foil (3) is made longer (4) in the direction L1 at least by the radius R of the electrode coil (11) than the anode active material (2) and the separator (13), and that the cathode conductor foil ( 7) is made longer (8) in the direction L2 at least by the radius R of the electrode coil (11) than the cathode active material (6) and the separator (13). Batteriezelle (10) nach einem der vorhegehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (1) auf der gegenüberliegenden Seite der länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie (4) durch den Separator (13) eingefasst ist und/oder dass die Kathode (5) auf der gegenüberliegenden Seite der länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie (8) durch den Separator (13) eingefasst ist.Battery cell (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the anode (1) is enclosed on the opposite side of the longer areas of the anode conductor foil (4) by the separator (13) and / or that the cathode (5) the opposite side of the longer areas of the cathode collector foil (8) is enclosed by the separator (13). Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie (4) miteinander verbunden sind durch Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, Kleben und/oder Verpressen und/oder dass die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie (8) miteinander verbunden sind durch Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, Kleben und/oder Verpressen.Battery cell (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the longer areas of the anode conductor foil (4) are connected to one another by welding, in particular ultrasonic welding, gluing and / or pressing and / or that the longer areas of the cathode conductor foil (8) are connected to one another by welding, in particular ultrasonic welding, gluing and / or pressing. Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie (4) über einen Anoden-Ableiter (18) und/oder die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie (8) über einen Kathoden-Ableiter (17) mit je einem Terminal (19, 20) der Batteriezelle (10) elektrisch leitend verbunden sind.Battery cell (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the longer areas of the anode collector foil (4) via an anode collector (18) and / or the longer areas of the cathode collector foil (8) via a cathode collector (17) ) are each connected to one terminal (19, 20) of the battery cell (10) in an electrically conductive manner. Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie (4) über den Anoden-Ableiter (18) mit einem Terminal (20) der Batteriezelle elektrisch leitend verbunden sind und die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie (8) über den Kathoden-Ableiter (17) mit einem Gehäuse (23) der Batteriezelle (10) elektrisch leitend verbunden sind oder, dass die länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie (8) über den Kathoden-Ableiter (17) mit einem Terminal (19) der Batteriezelle (10) elektrisch leitend verbunden sind und die länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie (4) über den Anoden-Ableiter (18) mit dem Gehäuse (23) der Batteriezelle (10) elektrisch leitend verbunden sind.Battery cell (10) according to one of the preceding claims, characterized in that either the longer areas of the anode conductor foil (4) are connected to a terminal (20) of the battery cell via the anode conductor (18) and the longer areas of the Cathode conductor foil (8) are electrically conductively connected via the cathode conductor (17) to a housing (23) of the battery cell (10) or that the longer areas of the cathode conductor foil (8) via the cathode conductor (17) to a terminal (19) of the battery cell (10) are electrically conductively connected and the longer areas of the anode conductor foil (4) are electrically conductively connected to the housing (23) of the battery cell (10) via the anode conductor (18). Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (10) nach einem der Ansprüche 1-6, mit den folgenden Schritten: e) Aufeinander zu biegen der länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie (4) und/oder aufeinander zu biegen der länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie (8) f) Verbinden durch Verschweißen, insbesondere Ultraschallverschweißen, Kleben und/oder Verpressen der länger ausgeführten Bereiche der Anodenableiterfolie (4) miteinander zu einem Anoden-Ableiter (18) und/oder der länger ausgeführten Bereiche der Kathodenableiterfolie (8) miteinander zu einem Kathoden-Ableiter (17), und optional g) Entfernen, insbesondere Abschneiden, von überstehendem Bereichen der Anodenableiterfolie (32) und/oder der Kathodenableiterfolie (31), und h) elektrisch leitendes Anbinden der Anoden-Ableiter (18) und/oder der Kathoden-Ableiter (17) mit einem Terminal (19, 20) der Batteriezelle (10) und/oder dem Gehäuse (23) der Batteriezelle (10).Method for producing a battery cell (10) according to one of the Claims 1 - 6th , with the following steps: e) to bend the longer areas of the anode collector foil (4) and / or to bend the longer areas of the cathode collector foil (8) on each other f) connection by welding, in particular ultrasonic welding, gluing and / or pressing the longer areas of the anode conductor foil (4) together to form an anode conductor (18) and / or the longer areas of the cathode conductor foil (8) together to form a cathode conductor (17), and optionally g) removal, in particular cutting off, of protruding Areas of the anode conductor foil (32) and / or the cathode conductor foil (31), and h) electrically conductive connection of the anode conductor (18) and / or the cathode conductor (17) to a terminal (19, 20) of the battery cell (10) ) and / or the housing (23) of the battery cell (10). Batterie, insbesondere Lithiumionen-Batterie, umfassend zumindest eine Batteriezelle (10) nach einem der Ansprüche 1-6.Battery, in particular lithium ion battery, comprising at least one battery cell (10) according to one of the Claims 1 - 6th . Verwendung der Batterie nach Anspruch 8 in einem Elektrofahrzeug, in einem Hybridfahrzeug oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug.Using the battery after Claim 8 in an electric vehicle, in a hybrid vehicle or in a plug-in hybrid vehicle.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021212552A1 (en) 2021-11-08 2023-05-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery cell and method for producing such a battery cell

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080292961A1 (en) * 2007-05-22 2008-11-27 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Lithium-ion secondary battery
US20110039160A1 (en) * 2008-04-17 2011-02-17 Koji Takahata Lithium secondary battery and manufacturing method therefor
JP2011233257A (en) * 2010-04-23 2011-11-17 Hitachi Vehicle Energy Ltd Secondary battery
US20180006332A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Intel Corporation Systems, methods and devices for creating a li-metal edge-wise cell
WO2018012465A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社Gsユアサ Power storage element and power storage element production method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080292961A1 (en) * 2007-05-22 2008-11-27 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Lithium-ion secondary battery
US20110039160A1 (en) * 2008-04-17 2011-02-17 Koji Takahata Lithium secondary battery and manufacturing method therefor
JP2011233257A (en) * 2010-04-23 2011-11-17 Hitachi Vehicle Energy Ltd Secondary battery
US20180006332A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Intel Corporation Systems, methods and devices for creating a li-metal edge-wise cell
WO2018012465A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社Gsユアサ Power storage element and power storage element production method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021212552A1 (en) 2021-11-08 2023-05-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery cell and method for producing such a battery cell

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