DE102021106975A1 - battery cell - Google Patents

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Lars Fietkau
Alexander Breuer
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Abstract

Batteriezelle (1), zumindest umfassend ein Gehäuse (2) und darin angeordnet mindestens eine erste Elektrodenfolie (3) einer ersten Elektrodenart, eine zweite Elektrodenfolie (4) einer zweiten Elektrodenart und ein dazwischen angeordnetes Separatormaterial (5); wobei zumindest die erste Elektrodenfolie (3) eine Ableiterfahne (6) aufweist, die sich ausgehend von einem ein Aktivmaterial (7) aufweisenden Bereich (8) der ersten Elektrodenfolie (3) über einen Durchbruch (9) im Gehäuse (2) nach außen erstreckt, wobei die Ableiterfahne (6) zumindest in einem innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten und sich unmittelbar an den Bereich (8) anschließenden Abschnitt (10) eine elektrische Isolierung (11) aufweist.Elektrodenfolie (3, 4), zumindest aufweisend einen flächigen, ein Aktivmaterial (7) aufweisenden Bereich (8) und eine sich von diesem Bereich (8) weg erstreckende Ableiterfahne (6), wobei die Ableiterfahne (6) in einem sich unmittelbar an den Bereich (8) anschließenden Abschnitt (10) eine elektrische Isolierung (11) aufweist.Battery cell (1), at least comprising a housing (2) and arranged therein at least a first electrode foil (3) of a first type of electrode, a second electrode foil (4) of a second type of electrode and a separator material (5) arranged in between; wherein at least the first electrode foil (3) has a conductor lug (6) which, starting from a region (8) of the first electrode foil (3) having an active material (7), extends outwards via an opening (9) in the housing (2). , the conductor lug (6) having electrical insulation (11) at least in a section (10) arranged inside the housing (2) and directly adjoining the area (8).Electrode foil (3, 4), at least having a flat , an active material (7) having area (8) and from this area (8) extending away conductor lug (6), wherein the conductor lug (6) in a section (10) directly adjoining the area (8) an electrical Insulation (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle.The invention relates to a battery cell.

Insbesondere umfasst die Batteriezelle ein Gehäuse und darin angeordnet mindestens eine erste Elektrodenfolie einer ersten Elektrodenart, eine zweite Elektrodenfolie einer zweiten Elektrodenart und ein dazwischen angeordnetes Separatormaterial. Das Gehäuse ist insbesondere ein elastisch verformbares oder formstabiles, gasdicht ausgeführtes Gehäuse, wobei darin ein Stapel aufeinander angeordneter Elektrodenfolien angeordnet ist.In particular, the battery cell comprises a housing and arranged therein at least one first electrode foil of a first electrode type, a second electrode foil of a second electrode type and a separator material arranged in between. The housing is in particular an elastically deformable or dimensionally stable, gas-tight housing, with a stack of electrode foils arranged one on top of the other being arranged therein.

Eine Batteriezelle ist ein Stromspeicher, der z. B. in einem Kraftfahrzeug zum Speichern von elektrischer Energie eingesetzt wird. Insbesondere weist z. B. ein Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeuges (einen Traktionsantrieb) auf, wobei die elektrische Maschine durch die in der Batteriezelle gespeicherte elektrische Energie antreibbar ist. In einer Batteriezelle sind Elektrodenfolien, also Anoden und Kathoden aufeinander gestapelt angeordnet, wobei unterschiedliche Elektrodenfolien durch Separatorfolien oder ein Separatormaterial voneinander getrennt angeordnet sind. Die Elektrodenfolien sind in einem Elektrolyt angeordnet.A battery cell is an electricity storage device that B. is used in a motor vehicle for storing electrical energy. In particular, z. B. a motor vehicle has an electric machine for driving the motor vehicle (a traction drive), wherein the electric machine can be driven by the electrical energy stored in the battery cell. In a battery cell, electrode foils, ie anodes and cathodes, are arranged stacked on top of one another, with different electrode foils being arranged separated from one another by separator foils or a separator material. The electrode foils are arranged in an electrolyte.

Es sind z. B. Batteriezellen mit flüssigen oder festen Elektrolyten (Feststoffbatterie) bekannt.There are e.g. B. battery cells with liquid or solid electrolytes (solid battery) are known.

Ein Batteriemodul umfasst insbesondere eine Mehrzahl von Batteriezellen, die miteinander elektrisch in Reihe oder parallel-geschaltet und in einem Modulgehäuse angeordnet sind. Auch einzelne Batteriemodule können miteinander elektrisch in Reihe oder parallel-geschaltet werden. Eine Batterie umfasst ein Batteriemodul oder eine Mehrzahl von Batteriemodulen.A battery module includes, in particular, a plurality of battery cells which are electrically connected to one another in series or in parallel and are arranged in a module housing. Individual battery modules can also be electrically connected in series or in parallel with one another. A battery includes a battery module or a plurality of battery modules.

Die einzelnen Batteriezellen sind über Ableiterfahnen miteinander elektrisch verschaltet. Die Ableiterfahnen ermöglichen eine elektrische Kontaktierung der in dem Gehäuse einer Batteriezelle angeordneten Elektrodenfolien mit außerhalb des Gehäuses vorliegenden Komponenten eines Stromkreises.The individual battery cells are electrically connected to one another via conductor lugs. The conductor lugs enable electrical contacting of the electrode foils arranged in the housing of a battery cell with components of a circuit that are present outside the housing.

Aus der US 10,615,398 B2 ist eine Batteriezelle mit unterschiedlich lang ausgeführten Elektrodenfolien bekannt. Um Kurzschlüsse innerhalb der Batteriezelle zwischen unterschiedlichen Polen zu vermeiden, werden Separatorfolien mit einer größeren Erstreckung als die Elektrodenfolien ausgeführt, so dass die an den Elektrodenfolien angeordneten Ableiterfahnen durch die überstehende Separatorfolie von dem Stapel Elektrodenfolien elektrisch isoliert angeordnet ist.From the US 10,615,398 B2 a battery cell with electrode foils of different lengths is known. In order to avoid short circuits within the battery cell between different poles, separator foils are designed with a greater extent than the electrode foils, so that the collector lugs arranged on the electrode foils are arranged electrically isolated from the stack of electrode foils by the protruding separator foil.

Aus der DE 10 2018 205 952 A1 ist eine Batteriezelle bekannt, die aus aufeinander gefalteten Elektrodenstreifen gebildet ist.From the DE 10 2018 205 952 A1 a battery cell is known which is formed from electrode strips folded on top of one another.

Aus der KR 10 2108113 B1 ist eine Batteriezelle mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einer dazwischen angeordneten Separatorfolie bekannt. Die Separatorfolie erstreckt sich über die Elektroden hinaus. Damit soll ein Kurzschluss der Elektroden aufgrund einer wärmebedingten Schrumpfung der Separatorfolie im Betrieb der Batteriezelle verhindert werden.From the KR 10 2108113 B1 a battery cell with a positive electrode, a negative electrode and a separator film arranged in between is known. The separator foil extends beyond the electrodes. This is intended to prevent the electrodes from short-circuiting due to heat-related shrinkage of the separator film during operation of the battery cell.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Batteriezelle vorgeschlagen werden, durch die eine Ausbildung von Kurzschlüssen innerhalb des Gehäuses verhindert werden kann.The object of the present invention is to at least partially solve the problems cited with reference to the prior art. In particular, a battery cell is to be proposed that can prevent the formation of short circuits within the housing.

Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Batteriezelle mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.A battery cell with the features according to patent claim 1 contributes to the solution of these tasks. Advantageous developments are the subject matter of the dependent patent claims. The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and/or details from the figures, with further embodiment variants of the invention being shown.

Es wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, zumindest umfassend ein Gehäuse und darin angeordnet mindestens eine erste Elektrodenfolie einer ersten Elektrodenart, eine zweite Elektrodenfolie einer zweiten Elektrodenart und ein dazwischen angeordnetes Separatormaterial. Zumindest die erste Elektrodenfolie weist eine Ableiterfahne auf, die sich ausgehend von einem ein Aktivmaterial aufweisenden Bereich der Elektrodenfolie über einen Durchbruch im Gehäuse nach außen erstreckt. Die Ableiterfahne weist zumindest in einem innerhalb des Gehäuses angeordneten und sich unmittelbar an den Bereich anschließenden Abschnitt eine elektrische Isolierung auf.A battery cell is proposed, at least comprising a housing and arranged therein at least one first electrode foil of a first type of electrode, a second electrode foil of a second type of electrode and a separator material arranged in between. At least the first electrode foil has a conductor lug which, starting from a region of the electrode foil that has an active material, extends outwards via an opening in the housing. The conductor lug has electrical insulation at least in a section which is arranged inside the housing and directly adjoins the area.

Die Batteriezelle ist insbesondere eine Pouchzelle (mit einem verformbaren Gehäuse bestehend aus einer Pouchfolie) oder eine prismatische Zelle (mit einem formfesten Gehäuse). Eine Pouchfolie ist ein bekanntes verformbares Gehäuseteil, dass als Gehäuse für sogenannte Pouchzellen eingesetzt wird. Es handelt sich dabei um ein Kompositmaterial, z. B. umfassend einen Kunststoff und Aluminium.The battery cell is in particular a pouch cell (with a deformable housing consisting of a pouch film) or a prismatic cell (with a dimensionally stable housing). A pouch film is a well-known deformable housing part that is used as a housing for so-called pouch cells. It is a composite material, e.g. B. comprising a plastic and aluminum.

Innerhalb der Batteriezelle sind insbesondere keine weiteren Gehäuse vorgesehen, in denen einzelne Gruppen von Elektrodenfolien angeordnet sind. Die Elektrodenfolien werden also insbesondere nur von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen. Das Gehäuse ist insbesondere flüssigkeitsdicht, ggf. gasdicht ausgeführt. Innerhalb des Gehäuses ist insbesondere ein flüssiger Elektrolyt angeordnet, es kann aber auch ein fester oder gelförmiger Elektrolyt vorgesehen sein.In particular, no further housings are provided within the battery cell, in which individual groups of electrode foils are arranged. The electrode foils are thus in particular only enclosed by a common housing. The housing is designed in particular to be liquid-tight, possibly gas-tight. In particular, a liquid electrolyte is arranged inside the housing, but a solid or gel-like electrolyte can also be provided.

Die Batteriezelle ist insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.The battery cell is in particular a lithium-ion battery cell.

Die einzelnen Folien der Mehrzahl von Elektrodenfolien sind aufeinander angeordnet und bilden insbesondere einen Stapel. Die Elektrodenfolien sind jeweils unterschiedlichen Elektrodenarten zugeordnet, sind also als eine Anode oder eine Kathode ausgeführt. Dabei sind Anoden und Kathoden wechselweise und jeweils durch das Separatormaterial getrennt voneinander angeordnet.The individual foils of the plurality of electrode foils are arranged one on top of the other and in particular form a stack. The electrode foils are each assigned to different types of electrodes, ie they are designed as an anode or a cathode. In this case, anodes and cathodes are arranged alternately and are each separated from one another by the separator material.

Insbesondere wird eine Elektrodenfolien durch einen (metallischen) Stromsammler, insbesondere eine Folie, ausgebildet, der insbesondere auf seinen größten, einander gegenüberliegenden, Flächen mit einem Aktivmaterial ausgeführt, z. B. beschichtet ist. Das Aktivmaterial überdeckt einen Bereich der Elektrodenfolie.In particular, an electrode foil is formed by a (metallic) current collector, in particular a foil, which is provided with an active material, e.g. B. is coated. The active material covers an area of the electrode foil.

Zumindest eine Elektrodenfolie, insbesondere alle Elektrodenfolien zumindest einer Elektrodenart, ggf. alle Elektrodenfolien beider Elektrodenarten, weisen eine Ableiterfahne auf, die sich ausgehend von dem das Aktivmaterial aufweisenden Bereich der Elektrodenfolie über einen Durchbruch im Gehäuse nach außen erstreckt.At least one electrode foil, in particular all electrode foils of at least one electrode type, possibly all electrode foils of both electrode types, have a conductor tab which extends outwards from the area of the electrode foil containing the active material via an opening in the housing.

Ggf. können mehrere Elektrodenfolien über ihre Ableiterfahnen miteinander elektrisch leitend verbunden werden. Insbesondere können mehrere Elektrodenfolien einer gleichen Elektrodenart über ihre Ableiterfahnen miteinander elektrisch leitend parallelgeschaltet werden, wobei die Mehrzahl der miteinander verbundenen Ableiterfahnen oder nur eine dieser miteinander verbundenen Ableiterfahnen sich über den Durchbruch im Gehäuse nach außen erstreckt.If necessary, several electrode foils can be connected to one another in an electrically conductive manner via their conductor lugs. In particular, several electrode foils of the same type of electrode can be electrically conductively connected in parallel with one another via their collector tabs, with the majority of the collector tabs connected to one another or only one of these collector tabs being connected to one another extending outwards via the opening in the housing.

Die Ableiterfahne weist zumindest in einem, innerhalb des Gehäuses angeordneten und sich unmittelbar an den mit einem Aktivmaterial ausgeführten Bereich anschließenden, Abschnitt eine elektrische Isolierung auf. Der Abschnitt der Ableiterfahne ist also mit der elektrischen Isolierung ausgeführt, während die Ableiterfahne außerhalb des Abschnitts eine elektrisch leitende Oberfläche aufweist.The conductor lug has electrical insulation at least in a section which is arranged inside the housing and directly adjoins the area made with an active material. The conductor lug section is therefore designed with electrical insulation, while the conductor lug has an electrically conductive surface outside of the section.

Die elektrische Isolierung ermöglicht insbesondere, dass die Ableiterfahne mit einer sogenannten Entlastungsfalte im Gehäuse angeordnet werden kann, ohne dass dadurch ein Kurzschluss zwischen unterschiedlichen Polen der Batteriezelle entstehen kann. Eine Entlastungsfalte umfasst insbesondere ein Abknicken der Ableiterfahne innerhalb des Gehäuses, insbesondere unmittelbar benachbart zu dem Bereich der Elektrodenfolie. Infolge der Entlastungsfalte kann sich die Ableiterfahne entlang eines Stapels von Elektrodenfolien innerhalb des Gehäuses erstrecken, wobei die Ableiterfahne durch die elektrische Isolierung gegenüber dem Stapel und insbesondere gegenüber Elektrodenfolien der anderen Elektrodenart elektrisch isoliert angeordnet ist.The electrical insulation makes it possible, in particular, for the conductor lug to be arranged in the housing with a so-called relief fold, without this being able to cause a short circuit between different poles of the battery cell. A relief fold comprises in particular a buckling of the conductor lug within the housing, in particular immediately adjacent to the area of the electrode foil. As a result of the relief fold, the collector lug can extend along a stack of electrode foils within the housing, the collector lug being electrically isolated from the stack and in particular from electrode foils of the other type of electrode due to the electrical insulation.

Infolge der Verlegung der Ableiterfahne mit einer Entlastungsfalte kann insbesondere ein nutzbarer Bauraum innerhalb des Gehäuses vergrößert und so z. B. eine Kapazitätssteigerung der Batteriezelle erreicht werden.As a result of laying the conductor lug with a relief fold, a usable space within the housing can be increased in particular and z. B. an increase in capacity of the battery cell can be achieved.

Insbesondere ist die Ableiterfahne als flächiges Element mit einander gegenüberliegenden größten Seitenflächen ausgeführt. Die elektrische Isolierung ist zumindest an einer der größten Seitenflächen angeordnet.In particular, the conductor lug is designed as a flat element with the largest side surfaces lying opposite one another. The electrical insulation is arranged at least on one of the largest side surfaces.

Insbesondere ist die elektrische Isolierung an den beiden größten Seitenflächen angeordnet.In particular, the electrical insulation is arranged on the two largest side surfaces.

Insbesondere ist die elektrische Isolierung eine Beschichtung, umfasst also ein auf molekularer Ebene mit dem elektrisch leitenden Grundmaterial der Ableiterfahne verbundenes Isolationsmaterial.In particular, the electrical insulation is a coating, ie it comprises an insulation material connected to the electrically conductive base material of the conductor lug at the molecular level.

Insbesondere ist die elektrische Isolierung durch ein adhäsiv an dem Abschnitt haftendes Isolationsmaterial gebildet. Das Isolationsmaterial kann z. B. durch Sprühen oder als Folie aufgebracht werden. Eine adhäsiv wirkendes Material kann zusätzlich aufgebracht werden oder bereits vor dem Anordnen an dem Abschnitt an dem Isolationsmaterial vorliegen.In particular, the electrical insulation is formed by an insulation material adhesively adhering to the section. The insulating material can, for. B. be applied by spraying or as a film. A material with an adhesive effect can be additionally applied or already be present on the insulation material before it is arranged on the section.

Insbesondere ist die elektrische Isolierung durch ein selbstklebendes Folienmaterial gebildet.In particular, the electrical insulation is formed by a self-adhesive film material.

Insbesondere erstreckt sich der Abschnitt bis hin zu dem Durchbruch im Gehäuse. Alternativ erstreckt sich der Abschnitt über den Durchbruch bis außerhalb des Gehäuses. Insbesondere ist außerhalb des Gehäuses zumindest ein Teilbereich der Ableiterfahne ohne elektrische Isolierung ausgeführt. Alternativ erstreckt sich der Abschnitt nur über einen Teilbereich des in dem Gehäuse angeordneten Teils der Ableiterfahne, also ausgehend von dem Bereich nicht bis hin zum Durchbruch.In particular, the section extends up to the opening in the housing. Alternatively, the section extends beyond the opening to the outside of the housing. In particular, outside of the housing, at least a partial area of the conductor lug is designed without electrical insulation. Alternatively, the section only extends over a partial area of the part of the conductor lug that is arranged in the housing, ie, starting from the area, not up to the opening.

Insbesondere sind innerhalb des Gehäuses eine Vielzahl von Elektrodenfolien angeordnet und bilden einen Stapel mit einer sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden Höhe. Die Ableiterfahne erstreckt sich, ausgehend von dem Bereich, zumindest entlang der axialen Richtung entlang des Stapels hin zum Durchbruch, wobei die Ableiterfahne über den Abschnitt gegenüber dem Stapel elektrisch isoliert angeordnet ist.In particular, a plurality of electrode foils are arranged inside the housing and form a stack with a height extending along an axial direction. Starting from the area, the conductor lug extends at least along the axial direction along the Sta pels towards the breakthrough, the conductor lug being arranged in an electrically isolated manner over the section in relation to the stack.

Es wird weiter eine Elektrodenfolie vorgeschlagen, insbesondere zum Einsatz in der beschriebenen Batteriezelle. Die Elektrodenfolie weist zumindest einen flächigen, ein Aktivmaterial aufweisenden Bereich und eine sich von diesem Bereich weg erstreckende Ableiterfahne auf, wobei die Ableiterfahne in einem sich unmittelbar an den Bereich anschließenden Abschnitt eine elektrische Isolierung aufweist.An electrode foil is also proposed, in particular for use in the battery cell described. The electrode foil has at least one flat area containing an active material and a collector lug extending away from this area, with the collector lug having electrical insulation in a section directly adjoining the area.

Bevorzugt ist die elektrische Isolierung durch ein selbstklebendes Folienmaterial gebildet.The electrical insulation is preferably formed by a self-adhesive foil material.

Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest umfassend einen Traktionsantrieb zum Antrieb des Kraftfahrzeuges und die beschriebene Batteriezelle, wobei der Traktionsantrieb durch die mindestens eine Batteriezelle mit Energie versorgbar ist.A motor vehicle is also proposed, at least comprising a traction drive for driving the motor vehicle and the battery cell described, wherein the traction drive can be supplied with energy by the at least one battery cell.

Die Ausführungen zu der Batteriezelle sind insbesondere auf die Elektrodenfolie und das Kraftfahrzeug übertragbar und umgekehrt.The statements regarding the battery cell can be transferred in particular to the electrode foil and the motor vehicle and vice versa.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.The use of indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), particularly in the claims and the description reflecting them, is to be understood as such and not as a numeral. Correspondingly introduced terms or components are to be understood in such a way that they are present at least once and in particular can also be present several times.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”, ...) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

  • 1: eine Batteriezelle in einer Seitenansicht im Schnitt; und
  • 2: die Batteriezelle nach 1 in einer Draufsicht, im Schnitt.
The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the accompanying figures. It should be pointed out that the invention should not be limited by the exemplary embodiments given. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. Show it:
  • 1 : a battery cell in a side view in section; and
  • 2 : the battery cell after 1 in a plan view, in section.

Die 1 zeigt eine Batteriezelle 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die 2 zeigt die Batteriezelle 1 nach 1 in einer Draufsicht, im Schnitt. Die 1 und 2 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.the 1 shows a battery cell 1 in a side view in section. the 2 shows the battery cell 1 1 in a plan view, in section. the 1 and 2 are described together below.

Die Batteriezelle 1 umfasst ein Gehäuse 2 und darin angeordnet eine Vielzahl erster Elektrodenfolien 3 einer ersten Elektrodenart, eine Vielzahl zweiter Elektrodenfolien 4 einer zweiten Elektrodenart und ein jeweils dazwischen angeordnetes Separatormaterial 5. Die ersten Elektrodenfolien 3 weisen jeweils eine Ableiterfahne 6 auf, die sich ausgehend von einem ein Aktivmaterial 7 aufweisenden Bereich 8 der Elektrodenfolie 3 über einen Durchbruch 9 im Gehäuse 2 nach außen erstreckt. Die Ableiterfahnen 6 weisen in einem innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten und sich unmittelbar an den Bereich 8 anschließenden Abschnitt 10 eine elektrische Isolierung 11 auf.The battery cell 1 comprises a housing 2 and arranged therein a multiplicity of first electrode foils 3 of a first type of electrode, a multiplicity of second electrode foils 4 of a second type of electrode and a separator material 5 arranged between them an active material 7 having region 8 of the electrode film 3 via an opening 9 in the housing 2 to the outside. The conductor lugs 6 have an electrical insulation 11 in a section 10 which is arranged within the housing 2 and directly adjoins the area 8 .

Innerhalb der Batteriezelle 1 sind keine weiteren Gehäuse 2 vorgesehen, in denen einzelne Gruppen von Elektrodenfolien 3, 4 angeordnet sind. Die Elektrodenfolien 3, 4 werden also nur von einem gemeinsamen Gehäuse 2 umschlossen. Das Gehäuse 2 ist flüssigkeitsdicht, ggf. gasdicht ausgeführt. Innerhalb des Gehäuses 2 ist in bekannter Weise ein flüssiger Elektrolyt (nicht dargestellt) angeordnet, es kann aber auch ein fester oder gelförmiger Elektrolyt vorgesehen sein.No further housings 2 are provided inside the battery cell 1, in which individual groups of electrode foils 3, 4 are arranged. The electrode foils 3, 4 are therefore only enclosed by a common housing 2. The housing 2 is designed to be liquid-tight, possibly gas-tight. A liquid electrolyte (not shown) is arranged inside the housing 2 in a known manner, but a solid or gel-like electrolyte can also be provided.

Die einzelnen Folien der Mehrzahl von Elektrodenfolien 3, 4 sind aufeinander angeordnet und bilden einen Stapel 13. Die Elektrodenfolien 3, 4 sind jeweils unterschiedlichen Elektrodenarten zugeordnet, sind also als eine Anode oder eine Kathode ausgeführt. Dabei sind Anoden und Kathoden wechselweise und jeweils durch das Separatormaterial 5 getrennt voneinander angeordnet.The individual foils of the plurality of electrode foils 3, 4 are arranged one on top of the other and form a stack 13. The electrode foils 3, 4 are each assigned to different types of electrodes, ie they are designed as an anode or a cathode. In this case, the anodes and cathodes are arranged alternately and are each separated from one another by the separator material 5 .

Die Elektrodenfolien 3, 4 werden durch einen (metallischen) Stromsammler ausgebildet, der auf seinen größten, einander gegenüberliegenden, Flächen (siehe 1 und 2) mit einem Aktivmaterial 7 ausgeführt, z. B. beschichtet ist. Das Aktivmaterial 7 überdeckt einen Bereich 8 der Elektrodenfolie 3, 4.The electrode foils 3, 4 are formed by a (metallic) current collector which, on its largest, mutually opposite surfaces (see 1 and 2 ) performed with an active material 7, z. B. is coated. The asset Material 7 covers an area 8 of the electrode foil 3, 4.

Die ersten Elektrodenfolien 3 sind über ihre Ableiterfahnen 6 miteinander elektrisch leitend verbunden. Die ersten Elektrodenfolien 3 einer gleichen Elektrodenart sind über ihre Ableiterfahnen 6 miteinander elektrisch leitend parallelgeschaltet, wobei die miteinander verbundenen Ableiterfahnen 6 sich über den Durchbruch 9 im Gehäuse 2 nach außen erstrecken.The first electrode foils 3 are connected to one another in an electrically conductive manner via their conductor lugs 6 . The first electrode foils 3 of the same type of electrode are electrically conductively connected in parallel with one another via their collector lugs 6 , the collector lugs 6 connected to one another extending outward via the opening 9 in the housing 2 .

Die Ableiterfahnen 6 weisen in einem, innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten und sich unmittelbar an den mit einem Aktivmaterial 7 ausgeführten Bereich 8 anschließenden, Abschnitt 10 eine elektrische Isolierung 11 auf. Der Abschnitt 10 der Ableiterfahne 6 ist mit der elektrischen Isolierung 11 ausgeführt, während die Ableiterfahnen 6 außerhalb des Abschnitts 10 eine elektrisch leitende Oberfläche aufweisen.The conductor lugs 6 have an electrical insulation 11 in a section 10 which is arranged inside the housing 2 and directly adjoins the area 8 which is provided with an active material 7 . Section 10 of conductor lug 6 is designed with electrical insulation 11, while conductor lugs 6 outside section 10 have an electrically conductive surface.

Die elektrische Isolierung 11 ermöglicht, dass die Ableiterfahnen 6 mit einer sogenannten Entlastungsfalte im Gehäuse 2 angeordnet werden können, ohne dass dadurch ein Kurzschluss zwischen unterschiedlichen Polen der Batteriezelle 1 entstehen kann. Eine Entlastungsfalte umfasst wie dargestellt ein Abknicken der Ableiterfahnen 6 innerhalb des Gehäuses 2, unmittelbar benachbart zu dem Bereich 8 der jeweiligen ersten Elektrodenfolie 3. Infolge der Entlastungsfalte kann sich die Ableiterfahne 6 entlang des Stapels 13 von Elektrodenfolien 3, 4 innerhalb des Gehäuses 2 erstrecken, wobei die Ableiterfahne 6 durch die elektrische Isolierung 11 gegenüber dem Stapel 13 und gegenüber den zweiten Elektrodenfolien 4 der anderen Elektrodenart elektrisch isoliert angeordnet ist.The electrical insulation 11 makes it possible for the conductor lugs 6 to be arranged with a so-called stress relief fold in the housing 2 without this being able to cause a short circuit between different poles of the battery cell 1 . As shown, a stress relief fold includes a bending of the conductor tabs 6 within the housing 2, immediately adjacent to the area 8 of the respective first electrode foil 3. As a result of the stress relief fold, the conductor tab 6 can extend along the stack 13 of electrode foils 3, 4 within the housing 2. the conductor lug 6 being electrically isolated from the stack 13 and from the second electrode foils 4 of the other type of electrode by the electrical insulation 11 .

Die Ableiterfahne 6 ist als flächiges Element mit einander gegenüberliegenden größten Seitenflächen 12 ausgeführt. Die elektrische Isolierung 11 ist an einer der größten Seitenflächen 12 (siehe oberste und unterste erste Elektrodenfolie 3 in 1) oder an beiden größten Seitenflächen 12 bzw. die Ableiterfahne 6 streifenförmig und vollumfänglich umfassend (siehe mittlere erste Elektrodenfolie 3 in 1) angeordnet.The conductor lug 6 is designed as a flat element with the largest side surfaces 12 lying opposite one another. The electrical insulation 11 is on one of the largest side surfaces 12 (see top and bottom first electrode foil 3 in 1 ) or on the two largest side surfaces 12 or the conductor lug 6 in the form of a strip and covering the entire circumference (see middle first electrode foil 3 in 1 ) arranged.

In 2 ist dargestellt, dass sich der Abschnitt 10 bis hin zu dem Durchbruch 9 im Gehäuse 2 erstreckt. In 1 ist dargestellt, dass sich der jeweilige Abschnitt 10 nur über einen Teilbereich des in dem Gehäuse 2 angeordneten Teils der Ableiterfahne 6, also ausgehend von dem Bereich 8 nicht bis hin zum Durchbruch 9 erstreckt.In 2 it is shown that the section 10 extends up to the opening 9 in the housing 2 . In 1 It is shown that the respective section 10 only extends over a partial area of the part of the conductor lug 6 arranged in the housing 2, ie starting from the area 8 and not up to the opening 9.

BezugszeichenlisteReference List

11
Batteriezellebattery cell
22
GehäuseHousing
33
erste Elektrodenfoliefirst electrode foil
44
zweite Elektrodenfoliesecond electrode foil
55
Separatormaterialseparator material
66
Ableiterfahnearrester flag
77
Aktivmaterialactive material
88th
Bereicharea
99
Durchbruchbreakthrough
1010
Abschnittsection
1111
Isolierunginsulation
1212
Seitenflächeside face
1313
Stapelstack

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 10615398 B2 [0007]US10615398B2 [0007]
  • DE 102018205952 A1 [0008]DE 102018205952 A1 [0008]
  • KR 102108113 B1 [0009]KR 102108113 B1 [0009]

Claims (10)

Batteriezelle (1), zumindest umfassend ein Gehäuse (2) und darin angeordnet mindestens eine erste Elektrodenfolie (3) einer ersten Elektrodenart, eine zweite Elektrodenfolie (4) einer zweiten Elektrodenart und ein dazwischen angeordnetes Separatormaterial (5); wobei zumindest die erste Elektrodenfolie (3) eine Ableiterfahne (6) aufweist, die sich ausgehend von einem ein Aktivmaterial (7) aufweisenden Bereich (8) der ersten Elektrodenfolie (3) über einen Durchbruch (9) im Gehäuse (2) nach außen erstreckt, wobei die Ableiterfahne (6) zumindest in einem innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten und sich unmittelbar an den Bereich (8) anschließenden Abschnitt (10) eine elektrische Isolierung (11) aufweist.Battery cell (1), at least comprising a housing (2) and arranged therein at least a first electrode foil (3) of a first type of electrode, a second electrode foil (4) of a second type of electrode and a separator material (5) arranged in between; wherein at least the first electrode foil (3) has a conductor lug (6) which, starting from a region (8) of the first electrode foil (3) having an active material (7), extends outwards via an opening (9) in the housing (2). wherein the conductor lug (6) has electrical insulation (11) at least in a section (10) which is arranged inside the housing (2) and directly adjoins the area (8). Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 1, wobei die Ableiterfahne (6) als flächiges Element mit einander gegenüberliegenden größten Seitenflächen (12) ausgeführt ist; wobei die elektrische Isolierung (11) zumindest an einer der größten Seitenflächen (12) angeordnet ist.Battery cell (1) after Claim 1 , wherein the conductor lug (6) is designed as a flat element with opposite largest side surfaces (12); wherein the electrical insulation (11) is arranged at least on one of the largest side surfaces (12). Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 2, wobei die elektrische Isolierung (11) an den beiden größten Seitenflächen (12) angeordnet ist.Battery cell (1) after patent claim 2 , wherein the electrical insulation (11) is arranged on the two largest side surfaces (12). Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die elektrische Isolierung (11) eine Beschichtung ist.Battery cell (1) according to one of the preceding claims, wherein the electrical insulation (11) is a coating. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die elektrische Isolierung (11) durch ein adhäsiv an dem Abschnitt (10) haftendes Isolationsmaterial gebildet ist.Battery cell (1) according to one of the preceding claims, wherein the electrical insulation (11) is formed by an insulating material adhesively adhering to the section (10). Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 5, wobei die elektrische Isolierung (11) durch ein selbstklebendes Folienmaterial gebildet ist.Battery cell (1) after Claim 5 , wherein the electrical insulation (11) is formed by a self-adhesive film material. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei sich der Abschnitt (10) bis hin zu dem Durchbruch (9) im Gehäuse erstreckt.Battery cell (1) according to one of the preceding claims, wherein the section (10) extends up to the opening (9) in the housing. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei innerhalb des Gehäuses (2) eine Vielzahl von Elektrodenfolien (3, 4) angeordnet sind und einen Stapel (13) mit einer sich entlang einer axialen Richtung (14) erstreckenden Höhe (15) bilden, wobei sich die Ableiterfahne (6) zumindest entlang der axialen Richtung (14) entlang des Stapels (13) hin zum Durchbruch (9) erstreckt, wobei die Ableiterfahne (6) über den Abschnitt (10) gegenüber dem Stapel (13) elektrisch isoliert angeordnet ist.Battery cell (1) according to one of the preceding claims, wherein a plurality of electrode foils (3, 4) are arranged inside the housing (2) and form a stack (13) with a height (15) extending along an axial direction (14). , wherein the conductor lug (6) extends at least along the axial direction (14) along the stack (13) towards the opening (9), the conductor lug (6) being electrically insulated from the stack (13) via the section (10). is arranged. Elektrodenfolie (3, 4), zumindest aufweisend einen flächigen, ein Aktivmaterial (7) aufweisenden Bereich (8) und eine sich von diesem Bereich (8) weg erstreckende Ableiterfahne (6), wobei die Ableiterfahne (6) in einem sich unmittelbar an den Bereich (8) anschließenden Abschnitt (10) eine elektrische Isolierung (11) aufweist.Electrode foil (3, 4), at least having a flat area (8) containing an active material (7) and a conductor lug (6) extending away from this area (8), the conductor lug (6) being in a position directly adjacent to the Area (8) subsequent section (10) has an electrical insulation (11). Elektrodenfolie (3, 4) nach Patentanspruch 9, wobei die elektrische Isolierung (11) durch ein selbstklebendes Folienmaterial gebildet ist.Electrode foil (3, 4) after Claim 9 , wherein the electrical insulation (11) is formed by a self-adhesive film material.
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