DE102020121502A1 - battery cell - Google Patents

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DE102020121502A1
DE102020121502A1 DE102020121502.9A DE102020121502A DE102020121502A1 DE 102020121502 A1 DE102020121502 A1 DE 102020121502A1 DE 102020121502 A DE102020121502 A DE 102020121502A DE 102020121502 A1 DE102020121502 A1 DE 102020121502A1
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DE102020121502.9A
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Seokyoon Yoo
Martin Hiller
Franz Fuchs
Christophe Mille
Kevin Gallagher
Frederik Morgenstern
Nikolaos Tsiouvaras
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Eine Batteriezelle, insbesondere Kraftfahrzeug-Batteriezelle, für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, hat ein Gehäuse (22), das einen Innenraum (27) begrenzt und eine Grundfläche (24) aufweist, wenigstens eine erste Elektrode (32) und wenigstens eine zweite Elektrode (34), die im Innenraum (27) des Gehäuses (22) angeordnet sind, und ein Wärmeübertragungselement (30), das zwischen den Elektroden (32, 34) und der Grundfläche (24) angeordnet ist und das mit wenigstens einer der wenigstens einen ersten Elektrode (32) in Kontakt ist. Dabei weist das Wärmeübertragungselement (30) mehrere Kontaktstellen auf, über die das Wärmeübertragungselement (30) in Kontakt mit der Grundfläche (24) ist.A battery cell, in particular a motor vehicle battery cell, for a motor vehicle battery has a housing (22) which delimits an interior space (27) and has a base area (24), at least one first electrode (32) and at least one second electrode (34 ), which are arranged in the interior (27) of the housing (22), and a heat transfer element (30) which is arranged between the electrodes (32, 34) and the base area (24) and which is connected to at least one of the at least one first electrode (32) is in contact. The heat transfer element (30) has a plurality of contact points via which the heat transfer element (30) is in contact with the base area (24).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a battery cell for a battery in a motor vehicle.

Die Hauptkomponenten von üblichen Batteriezellen sind zwei voneinander elektrisch isolierte Elektroden, die beispielsweise zu einem biskuitrollenförmigen Elektrodenpaket, einer sogenannten Jellyroll, aufgerollt und in einem Gehäuse der Batteriezelle aufgenommen sind.The main components of conventional battery cells are two electrodes that are electrically insulated from one another and that are rolled up, for example, to form a jelly roll-shaped electrode packet, a so-called jelly roll, and accommodated in a housing of the battery cell.

In der Regel kommt es beim Betrieb der Batteriezelle zur einer Wärmeentwicklung. Um einen zuverlässigen und effizienten Betrieb der Batteriezelle sicherzustellen, ist eine zuverlässige Wärmeabfuhr essentiell. Dafür ist in üblichen Batteriezellen ein separates Wärmeübertragungselement zwischen der Jellyroll und dem Gehäuse angeordnet. Das Wärmeübertragungselement ist zum einen mit einer Elektrode der Jellyroll und zum anderen mit dem Gehäuse in Kontakt. Auf diese Weise wird die in der Jellyroll entwickelte Wärme über das Wärmeübertragungselement an das Gehäuse übertragen.As a rule, heat is generated during operation of the battery cell. Reliable heat dissipation is essential to ensure reliable and efficient operation of the battery cell. For this purpose, a separate heat transfer element is arranged between the jelly roll and the housing in conventional battery cells. The heat transfer element is in contact with an electrode of the jellyroll on the one hand and with the housing on the other hand. In this way, the heat developed in the jellyroll is transferred to the housing via the heat transfer element.

Allerdings ist die Wärmeübertragungskapazität üblicher Wärmeübertragungselemente sehr eingeschränkt und nicht optimal.However, the heat transfer capacity of conventional heat transfer elements is very limited and not optimal.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Batteriezelle bereitzustellen, die eine bessere und effizientere Wärmeübertragung zwischen den Elektroden und dem Gehäuse aufweist.The object of the invention is to provide a battery cell that has better and more efficient heat transfer between the electrodes and the housing.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs gelöst. Die Batteriezelle hat ein zylindrisches, insbesondere kreiszylindrisches Gehäuse, das einen Innenraum begrenzt und eine Grundfläche, wenigstens eine erste Elektrode und wenigstens eine zweite Elektrode, die im Innenraum des Gehäuses angeordnet sind, und ein Wärmeübertragungselement aufweist, das zwischen den Elektroden und der Grundfläche angeordnet ist und das mit wenigstens einer der wenigstens einer ersten Elektrode in Kontakt ist. Dabei weist das Wärmeübertragungselement mehrere Kontaktstellen auf, über die das Wärmeübertragungselement in Kontakt mit der Grundfläche ist. Über die mehreren Kontaktstellen wird die Wärme der Elektroden über die Grundfläche einheitlich verteilt, wodurch eine höhere und effizientere Wärmeübertragung ermöglicht wird. Des Weiteren wird so eine größere Fläche zur Wärmeübertragung zur Grundfläche bereitgestellt.According to the invention, this object is achieved by a battery cell for a battery of a motor vehicle. The battery cell has a cylindrical, in particular circular-cylindrical housing, which delimits an interior and has a base, at least one first electrode and at least one second electrode, which are arranged in the interior of the housing, and a heat transfer element, which is arranged between the electrodes and the base and which is in contact with at least one of the at least one first electrode. In this case, the heat transfer element has a plurality of contact points via which the heat transfer element is in contact with the base area. The multiple contact points distributes the heat from the electrodes uniformly over the footprint, allowing for higher and more efficient heat transfer. Furthermore, a larger area for heat transfer to the base area is provided.

Insbesondere stellt die Batteriezelle eine Kraftfahrzeug-Batteriezelle dar.In particular, the battery cell represents a motor vehicle battery cell.

Beispielsweise sind durch die Kontaktstellen mindestens 10% einer gehäusezugewandten Seite des Wärmeübertragungselements in Kontakt mit dem Gehäuse.For example, at least 10% of a side of the heat transfer element that faces the housing is in contact with the housing through the contact points.

Die Batteriezelle kann eine Öffnung im Gehäuse und eine separat zum Gehäuse ausgebildete, einteilige Kappe umfassen, die in der Öffnung angeordnet ist, die gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert ist und die die Öffnung verschließt. Dabei ist die wenigstens eine erste Elektrode mit der Kappe und die wenigstens eine zweite Elektrode mit dem Gehäuse elektrisch verbunden. Durch die Einteiligkeit der Kappe weist die Kappe keine unterschiedlichen Bauteile auf, wodurch die Komplexität der Kappe stark verringert werden kann. Die Kappe hat dadurch einen sehr einfachen Aufbau und ausschließlich eine elektrische und/oder thermische Leitfunktion, wodurch die Anforderungen an die Kappe deutlich reduziert und so die Herstellung der Kappe deutlich vereinfacht werden kann.The battery cell may include an opening in the housing and a unitary cap formed separately from the housing that is disposed in the opening, that is electrically insulated from the housing, and that closes the opening. The at least one first electrode is electrically connected to the cap and the at least one second electrode is electrically connected to the housing. Because the cap is in one piece, the cap does not have any different components, which means that the complexity of the cap can be greatly reduced. As a result, the cap has a very simple structure and only an electrical and/or thermal conducting function, as a result of which the requirements on the cap are significantly reduced and the production of the cap can be significantly simplified.

Ein Aspekt sieht vor, dass die Elektroden als Elektrodenbänder ausgebildet sind und zu einem kreiszylinderförmigen Elektrodenpaket zusammengerollt sind, wobei das Wärmeübertragungselement an einer Stirnseite des Elektrodenpakets angeordnet ist, insbesondere mit der ersten Elektrode wärmeleitend gekoppelt ist.One aspect provides that the electrodes are in the form of electrode bands and are rolled up to form a circular-cylindrical electrode pack, with the heat transfer element being arranged on an end face of the electrode pack, in particular being thermally conductively coupled to the first electrode.

Gemäß einem Aspekt umfasst das Wärmeübertragungselement ein wärmeleitfähiges und/oder elektrisch leitfähiges Material und/oder weist das Wärmeübertragungselement zusätzlich eine elektrische Leitfunktion auf. Insbesondere bildet das Wärmeübertragungselement einen negativen Pol. Das Wärmeübertragungselement hat somit eine Doppelfunktion aus Wärmeleitung und elektrischer Leitung.According to one aspect, the heat transfer element comprises a thermally conductive and/or electrically conductive material and/or the heat transfer element additionally has an electrical conducting function. In particular, the heat transfer element forms a negative pole. The heat transfer element thus has a dual function of heat conduction and electrical conduction.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Wärmeübertragungselement als Platte ausgebildet ist, die eine Innenseite und eine Außenseite aufweist, wobei von der Innenseite zumindest eine elektrodenseitige Ausbuchtung vorsteht, an der die wenigstens eine der ersten Elektroden anliegt und/oder wobei von der Außenseite mehrere grundflächenseitige Ausbuchtungen vorstehen, die jeweils eine der Kontaktstellen bilden. Die Außenseite ist hierbei der Grundfläche zugewandt und demnach von den Elektroden abgewandt, und die Innenseite ist den Elektroden zugewandt und demnach von der Grundfläche abgewandt. Über die mehreren grundflächenseitigen Ausbuchtungen, die die Kontaktstellen bilden, kann eine effizientere, einheitlichere und flächige Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeübertragungselement und dem Gehäuse gewährleistet werden.One embodiment provides that the heat transfer element is designed as a plate which has an inside and an outside, with at least one electrode-side bulge protruding from the inside, on which the at least one of the first electrodes rests and/or with a plurality of base-side bulges from the outside protrude, each forming one of the contact points. In this case, the outside faces the base area and therefore faces away from the electrodes, and the inside faces the electrodes and therefore faces away from the base area. A more efficient, more uniform and two-dimensional heat transfer between the heat transfer element and the housing can be ensured via the multiple bulges on the base area side, which form the contact points.

Beispielsweise ist das Wärmeübertragungselement einstückig ausgebildet, insbesondere als Stanzteil. So kann das Wärmeübertragungselement einfach und kostengünstig hergestellt werden. Die Ausbuchtungen sind zum Beispiel Prägungen oder durch Tiefziehen erzeugt.For example, the heat transfer element is designed in one piece, in particular as a stamped part. The heat transfer element can thus be manufactured simply and inexpensively. the Bulges are, for example, embossing or created by deep drawing.

Es kann vorgesehen sein, dass die grundflächenseitigen Ausbuchtungen am Gehäuse wärmeleitfähig und/oder elektrische leitfähig befestigt sind, sich insbesondere bis in eine Wandung der Grundfläche erstrecken. Die Befestigung erfolgt beispielsweise durch Schweißen, Löten, Kleben oder ähnlichen Methoden. Durch die Erstreckung der grundflächenseitigen Ausbuchtungen bis in die Wandung der Grundfläche ist zwischen den Ausbuchtungen und der Grundfläche eine noch größere Kontaktfläche gebildet, die die Wärmeübertragung weiter verbessert und erhöht.Provision can be made for the bulges on the base surface to be attached to the housing in a thermally conductive and/or electrically conductive manner, in particular to extend into a wall of the base surface. The attachment is done for example by welding, soldering, gluing or similar methods. Because the bulges on the base surface extend into the wall of the base surface, an even larger contact surface is formed between the bulges and the base surface, which further improves and increases the heat transfer.

In einer Ausführungsform sind die grundflächenseitigen Ausbuchtungen in Umfangsrichtung des Wärmeübertragungselements nebeneinander angeordnet und/oder sind mehrere elektrodenseitige Ausbuchtungen vorgesehen, die in Umfangsrichtung des Wärmeübertragungselements nebeneinander angeordnet sind. Dadurch kann eine einheitliche Wärmeübertragung sichergestellt werden. Durch mehrere elektrodenseitigen Ausbuchtungen kann eine höhere Wärmeübertragung zwischen zumindest einer der ersten Elektroden und dem Wärmeübertragungselement erreicht werden.In one embodiment, the base-side bulges are arranged next to one another in the circumferential direction of the heat transfer element and/or a plurality of electrode-side bulges are provided, which are arranged next to one another in the circumferential direction of the heat transfer element. This can ensure uniform heat transfer. A higher heat transfer between at least one of the first electrodes and the heat transfer element can be achieved by means of several bulges on the electrode side.

Optional weisen die Ausbuchtungen eine umfangsmäßig geschlossene Ringform auf, wobei mehrere Ringe koaxial zueinander angeordnet sind.Optionally, the bulges have a circumferentially closed ring shape, with several rings being arranged coaxially to one another.

Insbesondere sind die elektrodenseitigen Ausbuchtungen und die grundflächenseitigen Ausbuchtungen in Umfangsrichtung des Wärmeübertragungselements alternierend angeordnet. Auf diese Weise wird die Wärmeübertragung weiter vereinheitlicht.In particular, the electrode-side bulges and the base-side bulges are arranged alternately in the circumferential direction of the heat transfer element. In this way, heat transfer is further unified.

Beispielsweise sind die elektrodenseitigen Ausbuchtungen und/oder die grundflächenseitigen Ausbuchtungen kreuz- oder sternförmig angeordnet.For example, the electrode-side bulges and/or the base-side bulges are arranged in a cross or star shape.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine der grundflächenseitigen Ausbuchtungen mittig angeordnet ist und in radialer Richtung des Wärmeübertragungselements von zumindest einer weiteren grundflächenseitigen Ausbuchtung umgeben ist, insbesondere wobei die weitere grundflächenseitige Ausbuchtung in radialer Richtung des Wärmeübertragungselements zwischen der mittigen grundflächenseitigen Ausbuchtung und einem Außenrand des Wärmeübertragungselements angeordnet ist.One embodiment provides that one of the base-side bulges is arranged centrally and is surrounded by at least one further base-side bulge in the radial direction of the heat transfer element, in particular wherein the further base-side bulge is arranged in the radial direction of the heat transfer element between the central base-side bulge and an outer edge of the heat transfer element is.

Beispielsweise ist das Wärmeübertragungselement achsensymmetrisch. Das gewährleistet eine einheitliche Wärmeübertragung.For example, the heat transfer element is axisymmetric. This ensures uniform heat transfer.

Die grundflächenseitigen Ausbuchtungen können eine kreisförmige Kontaktfläche aufweisen, mit der sie an der Grundfläche des Gehäuses anliegen. Hauptsächlich über diese Kontaktflächen findet die Wärmeübertragung vom Wärmeübertragungselement auf die Grundfläche statt.The bulges on the base side can have a circular contact surface with which they bear against the base surface of the housing. The heat transfer from the heat transfer element to the base area takes place mainly via these contact surfaces.

Beispielsweise ist das Wärmeübertragungselement über die Kontaktfläche an der Grundfläche befestigt.For example, the heat transfer element is attached to the base area via the contact area.

Die elektrodenseitige Ausbuchtung kann eine längliche Kontaktfläche aufweisen, mit der sie an wenigstens einer der wenigstens einen ersten Elektrode anliegt, insbesondere wobei sich die Kontaktfläche von einem radial äußeren Rand des Wärmeübertragungselements bis zu einem mittleren Bereich des Wärmeübertragungselements erstreckt. Hauptsächlich über die längliche Kontaktfläche findet die Wärmeübertragung zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode und dem Wärmeübertragungselement statt.The electrode-side bulge can have an elongate contact surface with which it bears against at least one of the at least one first electrode, in particular with the contact surface extending from a radially outer edge of the heat transfer element to a central region of the heat transfer element. The heat transfer between the at least one first electrode and the heat transfer element takes place mainly via the elongated contact surface.

Beispielsweise ist das Wärmeübertragungselement über die länglichen Kontaktflächen an der wenigstens einen ersten Elektrode wärmeleitend und/oder elektrisch leitend befestigt, z.B. durch Schweißen, Löten, Kleben oder ähnlichem.For example, the heat transfer element is fastened to the at least one first electrode in a thermally conductive and/or electrically conductive manner via the elongated contact surfaces, e.g. by welding, soldering, gluing or the like.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

  • - 1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Kraftfahrzeug-Batterie, die mehrere erfindungsgemäße Batteriezellen aufweist,
  • - 2 eine schematische Schnittansicht einer der erfindungsgemäßen Batteriezellen gemäß 1,
  • - 3 eine Perspektivansicht einer Außenseite eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragungselements der erfindungsgemäßen Batteriezelle gemäß den 1 und 2, und
  • - 4 eine Perspektivansicht einer Innenseite des erfindungsgemäßen Wärmeübertragungselements gemäß 3.
Further advantages and features of the invention result from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings show:
  • - 1 a schematic side view of a motor vehicle with a motor vehicle battery having a plurality of battery cells according to the invention,
  • - 2 a schematic sectional view of one of the battery cells according to the invention 1 ,
  • - 3 a perspective view of an outside of a heat transfer element according to the invention of the battery cell according to the invention 1 and 2 , and
  • - 4 a perspective view of an inside of the heat transfer element according to the invention 3 .

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 gezeigt, das einen Elektromotor 12, eine Batterie 14, einen Ladeanschluss 16 und mehrere Räder 18 umfasst.In 1 1, an automotive vehicle 10 is shown including an electric motor 12, a battery 14, a charge port 16, and a plurality of wheels 18. FIG.

Der Motor 12 ist in bekannter Weise mit einem Rad 18 oder mehreren Rädern 18 gekoppelt.The motor 12 is coupled to one or more wheels 18 in a known manner.

Die Batterie 14 ist elektrisch mit dem Ladeanschluss 16 und dem Elektromotor 12 gekoppelt. Des Weiteren weist die Batterie 14 mehrere, in dieser Ausführungsform vier, Batteriezellen 20 auf.The battery 14 is electrically coupled to the charge port 16 and the electric motor 12 . Of The battery 14 also has a plurality of battery cells 20 , four in this embodiment.

In 2 ist eine der Batteriezellen 20 geschnitten dargestellt.In 2 one of the battery cells 20 is shown in section.

Die Batteriezelle 20 weist ein hülsenförmiges Gehäuse 22 mit einer Grundfläche 24 und einer an einem der Grundfläche 24 entgegengesetzten Ende angeordneten Kappe 26 auf.The battery cell 20 has a sleeve-shaped housing 22 with a base area 24 and a cap 26 arranged on an end opposite the base area 24 .

In der Grundfläche 24 ist eine Entlüftungsvorrichtung in Form einer Sollbruchstelle 25 vorgesehen.A ventilation device in the form of a predetermined breaking point 25 is provided in the base area 24 .

Optional kann die Entlüftungsvorrichtung bzw. die Sollbruchstelle 25 in der Kappe 26 ausgebildet sein.Optionally, the ventilation device or the predetermined breaking point 25 can be formed in the cap 26 .

Das Gehäuse 22 begrenzt einen Innenraum 27, der durch die Kappe 26 verschlossen ist.The housing 22 delimits an interior space 27 which is closed by the cap 26 .

Zwischen dem Gehäuse 22 und der Kappe 26 ist ein Isolator 29 angeordnet, über den das Gehäuse 22 und die Kappe 26 zueinander elektrisch isoliert sind.An insulator 29 is arranged between the housing 22 and the cap 26, via which the housing 22 and the cap 26 are electrically insulated from one another.

Die Batteriezelle 20 umfasst weiterhin ein Elektrodenpaket 28, das im Innenraum 27 aufgenommen ist, und ein Wärmeübertragungselement 30, das zwischen dem Elektrodenpaket 28 und der Grundfläche 24 angeordnet ist.The battery cell 20 further includes an electrode pack 28 accommodated in the interior space 27 and a heat transfer element 30 arranged between the electrode pack 28 and the base 24 .

Das Elektrodenpaket 28 weist eine erste Elektrode 32 und eine zweite Elektrode 34 auf.The electrode pack 28 has a first electrode 32 and a second electrode 34 .

Die beiden Elektroden 32, 34 sind zwischen zwei elektrisch isolierenden Isolatorschichten 36, 38 angeordnet, wobei zwischen den beiden Elektroden 32, 34 eine elektrisch isolierende Zwischenisolatorschicht 40 vorgesehen ist.The two electrodes 32, 34 are arranged between two electrically insulating insulator layers 36, 38, with an electrically insulating intermediate insulator layer 40 being provided between the two electrodes 32, 34.

In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Elektroden 32, 34 und die Isolatorschichten 36, 38, 40 als unterschiedliche Schichten darstellende Bänder ausgebildet. Die einzelnen Bänder sind schichtartig aufeinandergelegt und dann zum Elektrodenpaket 28 zusammengerollt. Das Elektrodenpaket 28 stellt demnach eine sogenannte Jellyroll dar.In the embodiment shown here, the electrodes 32, 34 and the insulator layers 36, 38, 40 are formed as bands representing different layers. The individual bands are laid on top of one another in layers and then rolled up to form the electrode pack 28 . The electrode assembly 28 therefore represents a so-called jelly roll.

Optional sind die Elektroden 32, 34 und die Isolatorschichten 36, 38, 40 in einer, insbesondere elektrisch isolierenden Außenhülle 42 angeordnet.Optionally, the electrodes 32, 34 and the insulator layers 36, 38, 40 are arranged in an outer sleeve 42, which is in particular electrically insulating.

In 2 ist lediglich eine Wicklung des Elektrodenpakets 28 dargestellt.In 2 only one winding of the electrode pack 28 is shown.

Beispielsweise ist die erste Elektrode 32 eine Anode und die zweite Elektrode 34 eine Kathode.For example, the first electrode 32 is an anode and the second electrode 34 is a cathode.

An einem kappenseitigen Ende des Elektrodenpakets 28 ist die zweite Elektrode 34 etwas länger als die benachbarten Isolatorschichten 36, 38, 40, die erste Elektrode 32 und die Außenhülle 42. Die zweite Elektrode 34 steht in diesem Bereich hervor. Die hervorstehenden Abschnitte können auch als zweite Ableiter 44 bezeichnet werden.At a cap end of the electrode pack 28, the second electrode 34 is slightly longer than the adjacent insulator layers 36, 38, 40, the first electrode 32 and the outer shell 42. The second electrode 34 protrudes in this area. The protruding sections can also be referred to as second conductors 44 .

Zwischen dem Elektrodenpaket 28 und der Kappe 26 ist ein Kontaktelement 46 positioniert, über das die zweiten Ableiter 44 elektrisch mit der Kappe 26 gekoppelt sind.A contact element 46 is positioned between the electrode assembly 28 and the cap 26 , via which the second conductors 44 are electrically coupled to the cap 26 .

An einem grundflächenseitigen Ende des Elektrodenpakets 28 ist die erste Elektrode 32 länger als die benachbarten Isolatorschichten 36, 38, 40, die zweite Elektrode 34 und die Außenhülle 42. In anderen Worten ausgedrückt, steht die erste Elektrode 32 in diesem Bereich hervor. Die überstehenden Abschnitte können als erste Ableiter 48 bezeichnet werden.At a base end of the electrode pack 28, the first electrode 32 is longer than the adjacent insulator layers 36, 38, 40, the second electrode 34 and the outer shell 42. In other words, the first electrode 32 protrudes in this area. The protruding sections can be referred to as first downcomers 48 .

Über die ersten Ableiter 48 ist die erste Elektrode 32 elektrisch und wärmeleitend mit dem Wärmeübertragungselement 30 verbunden, zum Beispiel stehen sie in direktem physischen Kontakt.The first electrode 32 is electrically and thermally conductively connected to the heat transfer element 30 via the first conductors 48, for example they are in direct physical contact.

In den 3 und 4 ist das Wärmeübertragungselement 30 im Detail gezeigt. 3 zeigt dabei eine der Grundfläche 24 zugewandte Außenseite 50, und 4 zeigt dabei eine den Elektroden 32, 34 zugewandte Innenseite 52 des Wärmeübertragungselements 30.In the 3 and 4 the heat transfer element 30 is shown in detail. 3 shows an outer side 50 facing the base area 24, and 4 shows an inner side 52 of the heat transfer element 30 facing the electrodes 32, 34.

Von der Innenseite 52 stehen mehrere elektrodenseitige Ausbuchtungen 54 in Richtung des Elektrodenpakets 28 und von der Außenseite 50 stehen mehrere grundflächenseitige Ausbuchtungen 56 in Richtung der Grundfläche 24 ab.A plurality of bulges 54 on the electrode side protrude from the inside 52 in the direction of the electrode assembly 28 and a plurality of bulges 56 on the base surface protrude from the outside 50 in the direction of the base surface 24 .

Das Wärmeübertragungselement 30 ist als Präge- oder Stanzteil in Form einer Platte oder Scheibe einstückig ausgebildet. Hierbei sind die grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 und die elektrodenseitigen Ausbuchtungen 54 in einen scheibenförmigen Grundkörper eingestanzt oder eingeprägt worden, wodurch auf einer Seite des Grundkörpers die Ausbuchtung 54, 56 und auf der anderen Seite des Grundkörpers die jeweilige Negativstruktur der Ausbuchtung 54, 56 gebildet wurde.The heat transfer element 30 is designed in one piece as an embossed or stamped part in the form of a plate or disk. The bulges 56 on the base surface side and the bulges 54 on the electrode side have been punched or embossed into a disc-shaped base body, as a result of which the bulge 54, 56 was formed on one side of the base body and the respective negative structure of the bulge 54, 56 was formed on the other side of the base body.

Die mehreren elektrodenseitigen Ausbuchtungen 54 sind mit der ersten Elektrode 32 wärmeleitend und elektrisch leitend gekoppelt, beispielsweise durch direkten physischen Kontakt. In 2 ist lediglich eine der elektrodenseitigen Ausbuchtungen 54 gezeigt.The plurality of electrode-side bumps 54 are thermally and electrically conductively coupled to the first electrode 32, such as by direct physical contact. In 2 only one of the electrode-side bulges 54 is shown.

Die mehreren grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 ragen jeweils in Einbuchtungen 58 der Grundfläche 24.The multiple bulges 56 on the base area each protrude into indentations 58 of the base area 24.

Die grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 sind in den Einbuchtungen 58 wärmeleitend und elektrisch leitend befestigt, beispielsweise durch direkten physischen Kontakt, und stellen demnach Kontaktstellen des Wärmeübertragungselements 30 in der Grundfläche 24 dar.The bulges 56 on the base surface are fastened in the indentations 58 in a thermally and electrically conductive manner, for example by direct physical contact, and accordingly represent contact points of the heat transfer element 30 in the base surface 24.

Beispielsweise sind die grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 an der Grundfläche 24 angeschweißt, angelötet, angeklebt oder auf eine andere Art angebracht.For example, the base-side bulges 56 are welded, soldered, glued, or attached in some other way to the base 24 .

Das Wärmeübertragungselement 30 weist insgesamt vier elektrodenseitige Ausbuchtungen 54 und fünf grundflächenseitige Ausbuchtungen 56 auf.The heat transfer element 30 has a total of four bulges 54 on the electrode side and five bulges 56 on the base surface.

Eine der grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 ist zentral angeordnet und von äußeren grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 in radialer Richtung des Wärmeübertragungselements 30 umgeben.One of the base-side bulges 56 is arranged centrally and is surrounded by outer base-side bulges 56 in the radial direction of the heat transfer member 30 .

Dabei sind die äußeren grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 in Umfangsrichtung des Wärmeübertragungselements 30 nebeneinander und jeweils zwischen der zentralen grundflächenseitigen Ausbuchtung 56 und einem Außenrand 60 des Wärmeübertragungselements 30 angeordnet.The outer bulges 56 on the base surface side are arranged next to one another in the circumferential direction of the heat transfer element 30 and are each arranged between the central bulge 56 on the base surface side and an outer edge 60 of the heat transfer element 30 .

Die äußeren grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 liegen paarweise auf einer gemeinsamen Achse, auf der auch die zentrale grundflächenseitige Ausbuchtung 56 liegt. Die grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 sind dementsprechend achsensymmetrisch angeordnet.The outer base-side bulges 56 lie in pairs on a common axis on which the central base-side bulge 56 also lies. Accordingly, the bulges 56 on the base side are arranged axially symmetrically.

Jede der grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 weist eine kreisförmige Kontaktfläche 62 auf, mit der die grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 in Kontakt mit der Grundfläche 24 sind. Natürlich können die Kontaktflächen 62 auch jegliche andere geometrische Form aufweisen, und sich in ihrer Größe unterscheiden.Each of the base-side bulges 56 has a circular contact surface 62 with which the base-side bulges 56 are in contact with the base 24 . Of course, the contact surfaces 62 can also have any other geometric shape and differ in size.

Wie in 4 zu sehen, weisen die elektrodenseitigen Ausbuchtungen 54 jeweils längliche Kontaktflächen 64 auf, die sich vom Außenrand 60 bis hin zur zentralen grundflächenseitigen Ausbuchtung 56 erstrecken, genauer gesagt der Negativstruktur davon. Dabei sind die elektrodenseitigen Ausbuchtungen 54 derart zueinander ausgerichtet, dass die Kontaktflächen 64 zweier elektrodenseitigen Ausbuchtungen 54 entlang einer gemeinsamen Achse verlaufen, auf der sich die zentrale grundflächenseitige Ausbuchtung 56 befindet.As in 4 As can be seen, the electrode-side bulges 54 each have elongated contact surfaces 64 which extend from the outer edge 60 to the central base-side bulge 56, more precisely the negative structure thereof. The electrode-side bulges 54 are aligned with one another in such a way that the contact surfaces 64 of two electrode-side bulges 54 run along a common axis on which the central base-side bulge 56 is located.

Die elektrodenseitigen Ausbuchtungen 54 erstrecken sich demnach ausgehend vom Außenrand 60 radial nach innen.The bulges 54 on the electrode side accordingly extend radially inwards, starting from the outer edge 60 .

Dabei sind die elektrodenseitigen Ausbuchtungen 54 in Umfangsrichtung des Wärmeübertragungselements 30 gleichmäßig beabstandet.The electrode-side bulges 54 are spaced evenly in the circumferential direction of the heat transfer element 30 .

Hierbei können die elektrodenseitigen Ausbuchtungen 54 beispielsweise sternförmig oder kreuzförmig angeordnet sein.In this case, the bulges 54 on the electrode side can be arranged, for example, in the shape of a star or a cross.

In dieser Ausführungsform sind die äußeren grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 und die elektrodenseitigen Ausbuchtungen 54 in Umfangsrichtung des Wärmeübertragungselements 30 alternierend angeordnet.In this embodiment, the outer base-side bulges 56 and the electrode-side bulges 54 are alternately arranged in the circumferential direction of the heat transfer member 30 .

Über das Wärmeübertragungselement 30 ist die erste Elektrode 32 wärmeleitend und elektrisch leitend mit dem Gehäuse 22 gekoppelt. Da die erste Elektrode 32 eine Anode darstellt, bildet das Wärmeübertragungselement 30 und das Gehäuse 22 einen negativen Pol der Batteriezelle 20.The first electrode 32 is thermally conductively and electrically conductively coupled to the housing 22 via the heat transfer element 30 . Since the first electrode 32 represents an anode, the heat transfer element 30 and the housing 22 form a negative pole of the battery cell 20.

Aufgrund der mehreren grundflächenseitigen Ausbuchtungen 56 kann eine größere Kontaktfläche zwischen dem Wärmeübertragungselement 30 und der Grundfläche 24 geschaffen werden, wodurch eine effizientere elektrische Leitung und Wärmeleitung geschaffen werden kann.Due to the plurality of base-side bulges 56, a larger contact area can be created between the heat transfer element 30 and the base 24, whereby more efficient electrical conduction and heat conduction can be created.

Claims (11)

Batteriezelle für eine Batterie (14) eines Kraftfahrzeugs (10), mit einem Gehäuse (22), das einen Innenraum (27) begrenzt und eine Grundfläche (24) aufweist, wenigstens einer ersten Elektrode (32) und wenigstens einer zweiten Elektrode (34), die im Innenraum (27) des Gehäuses (22) angeordnet sind, und einem Wärmeübertragungselement (30), das zwischen den Elektroden (32, 34) und der Grundfläche (24) angeordnet ist und das mit wenigstens einer der wenigstens einen ersten Elektrode (32) in Kontakt ist, wobei das Wärmeübertragungselement (30) mehrere Kontaktstellen aufweist, über die das Wärmeübertragungselement (30) in Kontakt mit der Grundfläche (24) ist.Battery cell for a battery (14) of a motor vehicle (10), with a housing (22) which delimits an interior space (27) and has a base area (24), at least one first electrode (32) and at least one second electrode (34), which are arranged in the interior (27) of the housing (22), and a heat transfer element (30) which is arranged between the electrodes (32, 34) and the base (24) and which is in contact with at least one of the at least one first electrode (32), wherein the heat transfer element (30) has a plurality of contact points via which the heat transfer element (30) is in contact with the base surface (24). Batteriezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kontaktstellen mindestens 10% zumindest einer gehäusezugewandten Seite (50) des Wärmeübertragungselements (30) in Kontakt mit dem Gehäuse (22) ist.battery cell after claim 1 , characterized in that at least 10% of at least one housing-facing side (50) of the heat transfer element (30) is in contact with the housing (22) through the contact points. Batteriezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (32, 34) als Elektrodenbänder ausgebildet sind und zu einem kreiszylinderförmigen Elektrodenpaket (28) zusammengerollt sind, wobei das Wärmeübertragungselement (30) an einer Stirnseite des Elektrodenpakets (28) angeordnet ist, insbesondere mit der ersten Elektrode (32) wärmeleitend gekoppelt ist.battery cell after claim 1 or 2 , characterized in that the electrodes (32, 34) are designed as electrode strips and are rolled together to form a circular-cylindrical electrode pack (28), the heat transfer element (30) being arranged on an end face of the electrode pack (28), in particular being thermally conductively coupled to the first electrode (32). Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (30) ein wärmeleitfähiges und/oder elektrisch leitfähiges Material umfasst und/oder dass das Wärmeübertragungselement (30) zusätzlich eine elektrische Leitfunktion aufweist, insbesondere einen negativen Pol bildet.Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer element (30) comprises a thermally conductive and/or electrically conductive material and/or that the heat transfer element (30) additionally has an electrical conducting function, in particular forms a negative pole. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (30) als Platte ausgebildet ist, die eine Innenseite (52) und eine Außenseite (50) aufweist, wobei von der Innenseite (52) zumindest eine elektrodenseitige Ausbuchtung (54) vorsteht, an der die wenigstens eine der ersten Elektroden (32) anliegt und/oder wobei von der Außenseite (50) mehrere grundflächenseitige Ausbuchtungen (56) vorstehen, die jeweils eine der Kontaktstellen bilden.Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer element (30) is designed as a plate which has an inside (52) and an outside (50), at least one electrode-side bulge (54) protruding from the inside (52). , on which the at least one of the first electrodes (32) rests and/or wherein a plurality of bulges (56) on the base surface protrude from the outside (50), each of which forms one of the contact points. Batteriezelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die grundflächenseitigen Ausbuchtungen (56) am Gehäuse (22) befestigt sind, insbesondere sich bis in eine Wandung der Grundfläche (24) erstrecken.battery cell after claim 5 , characterized in that the base-side bulges (56) are attached to the housing (22), in particular extend into a wall of the base (24). Batteriezelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die grundflächenseitigen Ausbuchtungen (56) in Umfangsrichtung des Wärmeübertragungselements (30) nebeneinander angeordnet sind und/oder dass mehrere elektrodenseitige Ausbuchtungen (54) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung des Wärmeübertragungselements (30) nebeneinander angeordnet sind.battery cell after claim 5 or 6 , characterized in that the base-side bulges (56) are arranged next to one another in the circumferential direction of the heat transfer element (30) and/or that a plurality of electrode-side bulges (54) are provided, which are arranged next to one another in the circumferential direction of the heat transfer element (30). Batteriezelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrodenseitigen Ausbuchtungen (54) und die grundflächenseitigen Ausbuchtungen (56) in Umfangsrichtung des Wärmeübertragungselements (30) alternierend angeordnet sind.battery cell after claim 7 , characterized in that the electrode-side bulges (54) and the base-side bulges (56) are arranged alternately in the circumferential direction of the heat transfer element (30). Batteriezelle nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der grundflächenseitigen Ausbuchtungen (56) mittig angeordnet ist und in radialer Richtung des Wärmeübertragungselements (30) von zumindest einer weiteren grundflächenseitigen Ausbuchtung (56) umgeben ist, insbesondere wobei die weitere grundflächenseitige Ausbuchtung (56) in radialer Richtung des Wärmeübertragungselements (30) zwischen der mittigen grundflächenseitigen Ausbuchtung (56) und einem Außenrand (60) des Wärmeübertragungselements (30) angeordnet ist.Battery cell after one of Claims 5 until 8th , characterized in that one of the base-side bulges (56) is arranged centrally and is surrounded in the radial direction of the heat transfer element (30) by at least one further base-side bulge (56), in particular the further base-side bulge (56) in the radial direction of the heat transfer element (30) is arranged between the central base-side bulge (56) and an outer edge (60) of the heat transfer element (30). Batteriezelle nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die grundflächenseitigen Ausbuchtungen (56) eine kreisförmige Kontaktfläche (62) aufweisen, mit der sie an der Grundfläche (24) des Gehäuses (22) anliegen.Battery cell after one of Claims 5 until 9 , characterized in that the base-side bulges (56) have a circular contact surface (62) with which they rest on the base (24) of the housing (22). Batteriezelle nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrodenseitige Ausbuchtung (54) eine längliche Kontaktfläche (64) aufweist, mit der sie an einer der Elektroden (32, 34) anliegt, insbesondere wobei sich die Kontaktfläche (64) von einem radial äußeren Rand (60) des Wärmeübertragungselements (30) bis zu einem mittleren Bereich des Wärmeübertragungselements (30) erstreckt.Battery cell after one of Claims 5 until 10 , characterized in that the electrode-side bulge (54) has an elongate contact surface (64) with which it bears against one of the electrodes (32, 34), in particular the contact surface (64) extending from a radially outer edge (60) of the Heat transfer element (30) extends to a central region of the heat transfer element (30).
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