DE102021111378A1

DE102021111378A1 - Elektrodenstapel für eine Batteriezelle, Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102021111378A1
Application number: DE102021111378.4A
Authority: DE
Inventors: Attila Farkas
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-05-03
Filing date: 2021-05-03
Publication date: 2022-11-03

Abstract

Es werden ein Elektrodenstapel (20), eine Batteriezelle (100) sowie ein korrespondierendes Herstellungsverfahren angegeben. Der Elektrodenstapel (20) umfasst eine Vielzahl parallel gestapelter Folienelemente (10) jeweils mit erster Separatorschicht (S1), erster Elektrodenschicht (E1), zweiter Separatorschicht (S2), und zweiter Elektrodenschicht (E2), einer ersten Kontaktfolie (K1) in unmittelbarem Kontakt mit der ersten Elektrodenschicht (E1) sowie einer zweiten Kontaktfolie (K2) in unmittelbarem Kontakt mit der zweiten Elektrodenschicht (E2), wobei die Kontaktfolien (K15, K2) hin zu einer jeweiligen von zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (F1, F2) des Elektrodenstapels (20) einen Überstand (Ü1, Ü2)) bezüglich einer Grundfläche (G) des Elektrodenstapels (20) aufweisen, der hin zur jeweiligen Seitenfläche (F1, F2) umgebogen ist, derart, dass die Kontaktfolien (K1a, K2a) des jeweiligen Folienelements (10a) mit den Kontaktfolien (K1b, K2b) wenigstens eines darauffolgend gestapelten Folienelements (10b) in direktem Kontakt stehen, so dass sie jeweils einen gemeinsamen Pol (21a, 21b) des Elektrodenstapels (20) bilden.

Description

Es werden ein Elektrodenstapel für eine Batteriezelle, eine Batteriezelle mit dem Elektrodenstapel sowie ein korrespondierendes Herstellungsverfahren angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Elektrodenstapel für eine Batteriezelle sowie korrespondierend eine Batteriezelle und ein Herstellungsverfahren anzugeben, die zu einem besonders effizienten Betrieb der Batteriezelle beiträgt.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Implementierungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß eines ersten Aspekts wird ein Elektrodenstapel für eine Batteriezelle angegeben. Bei einer Batteriezelle handelt es sich hier und im Folgenden beispielsweise um einen Akkumulator. Eine Batteriezelle ist damit beispielsweise ein einzelnes wieder aufladbares Speicherelement für elektrische Energie.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist der Elektrodenstapel eine Grundfläche sowie zwei gegenüberliegende Seitenflächen auf. Die gegenüberliegenden Seitenflächen können senkrecht oder schräg zu der Grundfläche angeordnet sein.
Laterale Richtungen sind parallel zur Grundfläche orientiert und eine vertikale Richtung senkrecht zu der Grundfläche. Die Grundfläche weist eine Länge und eine Breite in lateralen Richtungen auf. Als Länge wird hier und im Folgenden der Abstand der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen des Elektrodenstapels verstanden. Als Breite wird entsprechend eine Dimensionierung der Grundfläche senkrecht zur Länge bezeichnet.
In vertikaler Richtung weist der Elektrodenstapel eine Höhe auf, die beispielsweise fünfmal größer ist als die Länge und/oder fünfmal größer ist als die Breite, insbesondere jeweils mindestens zehnmal größer. Beispielsweise weist der Elektrodenstapel eine Breite und/oder eine Länge auf, die mindestens 40 mm und höchstens 300 mm, insbesondere 80 mm, ist.
Die Seitenflächen des Elektrodenstapels entsprechen in vertikaler Richtung insbesondere der Höhe des Elektrodenstapels. In lateraler Richtung weisen die Seitenflächen beispielsweise mindestens 30% der Breite des Elektrodenstapels auf, insbesondere mindestens 50%, bevorzugt mindestens 70%.
Eine Grundfläche des Elektrodenstapels kann für eine prismatische Batteriezelle beispielsweise durch ein Polygon, insbesondere ein gleichseitiges Polygon, beispielhaft durch ein Hexagon, oder für eine zylindrische Batteriezelle etwa durch einen Kreis vorgegeben sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist der Elektrodenstapel eine Vielzahl parallel zu der Grundfläche angeordnete und senkrecht zu der Grundfläche gestapelter Folienelemente auf. Jedes Folienelement weist dabei jeweils in folgender Reihenfolge senkrecht zu der Grundfläche gestapelt eine erste Separatorschicht, eine erste Elektrodenschicht, eine zweite Separatorschicht, und eine zweite Elektrodenschicht auf.
Die Folienelemente weisen insbesondere jeweils eine der Grundfläche im Wesentlichen entsprechende Grundform auf, die zentriert zu der Grundfläche angeordnet ist.
Die erste Elektrodenschicht ist beispielsweise mit einem aktiven Elektrodenmaterial gebildet oder ist daraus geformt. Insbesondere ist die erste Elektrodenschicht mit einem aktiven Kathodenmaterial geformt oder ist daraus gebildet. In diesem Fall handelt es sich bei der ersten Elektrodenschicht um eine Kathodenschicht des Elektrodenstapels bzw. der Batteriezelle. Die Kathodenschicht weist beispielsweise ein Kathodenaktivmaterial auf. Das Kathodenaktivmaterial kann eine Vielzahl von Partikeln aufweisen, die in einen Elektrodenbinder eingebunden sind. Das Kathodenaktivmaterial kann ein Schichtoxid wie beispielsweise ein Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid (NMC), ein Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid (NCA), ein Lithium-Cobalt-Oxid (LCO) oder ein Lithium-Nickel-Cobalt-Oxid (LNCO) aufweisen. Das Schichtoxid kann insbesondere ein überlithiiertes Schichtoxid (OLO, overlithiated layered oxide) sein. Andere geeignete Kathodenaktivmaterialien sind Verbindungen mit Spinellstruktur wie z.B. Lithium-Mangan-Oxid (LMO) oder Lithium-Mangan-Nickel-Oxid (LMNO), oder Verbindungen mit Olivinstruktur wie z.B. Lithium-Eisen-Phosphat (LFP, LiFePO4) oder Lithium-Mangan-Eisen-Phosphat (LMFP).
Die Kathodenschicht kann z. B. durch Auftragen einer Aufschlämmung einer Mischung aus dem Kathodenaktivmaterial, einem leitfähigen Material und einem Bindemittel auf einen Kathodenstromkollektor hergestellt werden. Beispielsweise wird das Kathodenaktivmaterial, insbesondere die Mischung, auf beide Hauptflächen des Kathodenstromkollektors aufgebracht. Nachfolgend kann eine derartige Anordnung durch Trocknen und Pressen zur Kathodenschicht geformt werden. Je nach Bedarf kann der Mischung ein Füllstoff zugesetzt werden.
Der Kathodenstromkollektor weist beispielsweise eine Dicke von mindestens 3 µm bis höchstens 500 µm auf. Für den Kathodenstromkollektor kann ein Material verwendet werden, das in der Batteriezelle keine chemischen Veränderungen induziert und eine hohe Leitfähigkeit aufweist. Zum Beispiel können rostfreier Stahl, Aluminium, Nickel, Titan, verkapselter Kohlenstoff, ein oberflächenbehandeltes Material aus Aluminium oder rostfreiem Stahl mit Kohlenstoff, Nickel, Titan, Silber oder ähnliche Materialien verwendet werden. Eine Haftfähigkeit des Kathodenaktivmaterials kann durch die Ausbildung einer Prägung auf einer oder beiden der Hauptflächen des Kathodenstromkollektors erhöht werden. Der Kathodenstromkollektor liegt beispielsweise in Form eines Films, eines Blatts, einer Folie, eines Netzes, eines porösen Materials, eines geschäumten Materials, eines Vliesstoffs oder ähnlichen Materialien vor.
Die zweite Elektrodenschicht ist beispielsweise mit einem aktiven Elektrodenmaterial gebildet oder ist daraus geformt. Insbesondere ist die zweite Elektrodenschicht mit einem aktiven Anodenmaterial geformt oder ist daraus gebildet. In diesem Fall handelt es sich bei der zweiten Elektrodenschicht um eine Anodenschicht des Elektrodenstapels bzw. der Batteriezelle. Die Anodenschicht weist beispielsweise ein Anodenaktivmaterial auf, das beispielsweise ein Material aus der Gruppe bestehend aus kohlenstoffhaltigen Materialien, Silizium, Silizium-Suboxid, Siliziumlegierungen, Aluminiumlegierungen, Indium, Indiumlegierungen, Zinn, Zinnlegierungen, Cobaltlegierungen und Mischungen davon umfasst. Insbesondere ist das Anodenaktivmaterial ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus synthetischem Graphit, Naturgraphit, Graphen, Mesokohlenstoff, dotiertem Kohlenstoff, Hardcarbon, Softcarbon, Fulleren, Silizium-Kohlenstoff-Komposit, Silizium, oberflächenbeschichteten Silizium, Silizium-Suboxid, Siliziumlegierungen, Lithium, Aluminiumlegierungen, Indium, Zinnlegierungen, Cobaltlegierungen und Mischungen davon.
Die Anodenschicht kann durch Auftragen des Anodenaktivmaterials auf einen Anodenstromkollektor hergestellt werden. Beispielsweise wird das Anodenaktivmaterial auf beide Hauptflächen des Anodenstromkollektors aufgebracht. Nachfolgend kann eine derartige Anordnung durch Trocknen und Pressen zur Anodenschicht geformt werden. Ein leitfähiges Material, ein Bindemittel, ein Füllstoff und/oder andere Materialien können je nach Bedarf selektiv zum Anodenaktivmaterial hinzugefügt werden.
Der Anodenstromkollektor weist beispielsweise eine Dicke von mindestens 3 µm bis höchstens 500 µm auf. Für den Anodenstromkollektor kann ein Material verwendet werden, das in der Batteriezelle keine chemischen Veränderungen induziert und eine elektrische Leitfähigkeit besitzt. Zum Beispiel können Kupfer, Edelstahl, Aluminium, Nickel, Titan, kalzinierter Kohlenstoff, ein oberflächenbehandeltes Material aus Kupfer oder Edelstahl mit Kohlenstoff, Nickel, Titan, Silber, eine Aluminium-Cadmium-Legierung und/oder ähnliche Materialien verwendet werden. Wie beim Kathodenstromkollektor kann auch beim Anodenstromkollektor eine Haftfähigkeit des Anodenaktivmaterials durch die Ausbildung einer Prägung auf einer oder beiden der Hauptflächen des Anodenstromkollektors erhöht werden. Der Anodenstromkollektor liegt beispielsweise in Form eines Films, eines Blatts, einer Folie, eines Netzes, eines porösen Materials, eines geschäumten Materials, eines Vliesstoffs oder ähnlichen Materialien vor.
Die erste und/oder die zweite Separatorschicht ist beispielsweise mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet oder ist daraus geformt. Die erste und/oder die zweite Separatorschicht weist ein Material auf, das für Lithiumionen durchlässig, aber für Elektronen undurchlässig ist. Als erste und/oder zweite Separatorschicht können Polymere eingesetzt werden, insbesondere ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, insbesondere Polyethylenterephthalat, Polyolefinen, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen, Polyacrylnitrilen, Polyvinylidenfluorid, Polyvinyliden-Hexafluoropropylen, Polyetherimid, Polyimid, Aramid, Polyether, Polyetherketon, synthetische Spinnenseide oder Mischungen davon. Die erste und/oder die zweite Separatorschicht kann optional zusätzlich mit keramischem Material und einem Binder beschichtet sein, beispielsweise basierend auf Al2O3.
Für die erste und/oder die zweite Separatorschicht kann beispielsweise eine isolierende Dünnschicht mit hoher Ionen-Durchlässigkeit und mechanischer Festigkeit verwendet werden. Ein Porendurchmesser der ersten und/oder der zweiten Separatorschicht beträgt beispielsweise mindestens 0,01 und höchstens 10 µm. Die erste und/oder die zweite Separatorschicht weist eine Dicke von mindestens 5 und höchstens 300 µm auf. Für die erste und/oder die zweite Separatorschicht kann beispielsweise ein Polymer auf Olefinbasis, wie chemikalienbeständiges und hydrophobes Polypropylen oder ähnliches, ein Blatt oder ein Vlies, das unter Verwendung von Glasfasern, Polyethylen oder Ähnlichem hergestellt wird, verwendet werden. Wenn ein Festelektrolyt, wie z. B. ein Polymer, als Elektrolyt verwendet wird, kann der Festelektrolyt auch als erste und/oder zweite Separatorschicht fungieren. Beispielsweise kann eine Polyethylenfolie, eine Polypropylenfolie oder eine mehrschichtige Folie, die durch Kombination der Folien erhalten wird, oder eine Polymerfolie für einen Polymerelektrolyten oder einen Polymerelektrolyten vom Geltyp, wie Polyvinylidenfluorid, Polyethylenoxid, Polyacrylnitril oder Polyvinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer, verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist jedes Folienelement eine erste Kontaktfolie in unmittelbarem Kontakt mit der ersten Elektrodenschicht sowie eine zweite Kontaktfolie in unmittelbarem Kontakt mit der zweiten Elektrodenschicht auf.
Die Kontaktfolien weisen beispielsweise eine Dicke von mindestens 3 µm bis höchstens 500 µm auf. Bei den Kontaktfolien handelt es sich um elektrisch leitfähige Elemente zur elektrischen Kontaktierung der jeweiligen Elektrodenschichten. Hierzu kann ein Material verwendet werden, das in der Batteriezelle keine chemischen Veränderungen induziert, insbesondere ein im Zusammenhang mit den Anoden- bzw. Kathodenstromkollektoren vorgenanntes Material.
In einer ersten Ausführungsvariante weist der Elektrodenstapel beispielhaft die ersten und/oder die zweiten Kontaktfolien zusätzlich zu entsprechenden Anoden- bzw. Kathodenstromkollektoren auf. In diesem Fall ist das entsprechende Anoden- bzw. Kathodenaktivmaterial insbesondere kontinuierlich auf die Anoden- bzw. Kathodenstromkollektoren aufgebracht, d.h. die erste und/oder die zweite Elektrodenschicht weist Aktivmaterial bevorzugt vollflächig auf.
In einer alternativen zweiten Ausführungsvariante ist auch denkbar, die entsprechenden Anoden- und/oder Kathodenstromkollektoren als erste bzw. zweite Kontaktfolien einzusetzen, das heißt, zusätzlich geschichtete Elemente zur elektrischen Kontaktierung der ersten bzw. zweiten Elektrodenschicht sind lediglich optional. In diesem Fall ist das entsprechende Anoden- bzw. Kathodenaktivmaterial insbesondere intermittiert auf die Anoden- bzw. Kathodenstromkollektoren aufgebracht, d.h. die erste und/oder die zweite Elektrodenschicht weist Aktivmaterial bevorzugt nur in einem Bereich der Grundfläche des Elektrodenstapels auf.
Aus Gründen der Darstellbarkeit werden die Kontaktfolien nachfolgend als separate Elemente gemäß der ersten Ausführungsvariante beschrieben, wobei der Leser an dieser Stelle darauf hingewiesen sei, dass dies keineswegs eine Präferenz darstellt und sämtliche hier und im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen, Implementierungen, Weiterbildungen und Ausführungsbeispiele ebenso in der zweiten Ausführungsvariante implementiert werden können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist jeweils die erste Kontaktfolie hin zu einer ersten der zwei gegenüberliegenden Seitenflächen einen ersten Überstand bezüglich der Grundfläche, und die zweite Kontaktfolie hin zu einer zweiten der zwei gegenüberliegenden Seitenflächen einen jeweiligen zweiten Überstand bezüglich der Grundfläche auf.
Der jeweilige Überstand bildet insbesondere eine über die der Grundfläche im Wesentlichen entsprechenden Grundform hinausgehende Form. Insbesondere erstreckt sich der jeweilige Überstand in lateraler Richtung über wenigstens 50% der Seitenfläche des Elektrodenstapels, bevorzugt über wenigstens 90% der Seitenfläche des Elektrodenstapels.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist der jeweilige Überstand der Kontaktfolien schräg zur Grundfläche hin zur jeweiligen Seitenfläche umgebogen. Der jeweilige Überstand ist dabei derart umgebogen, dass die erste Kontaktfolie des jeweiligen Folienelements mit der ersten Kontaktfolie wenigstens eines darauffolgend gestapelten Folienelements in direktem Kontakt steht und die zweite Kontaktfolie des jeweiligen Folienelements mit der zweiten Kontaktfolie des wenigstens einen darauffolgend gestapelten Folienelements in direktem Kontakt steht, so dass die ersten und zweiten Kontaktfolien jeweils einen gemeinsamen Pol des Elektrodenstapels bilden.
Insbesondere ist der jeweilige Überstand in lateraler Richtung derart gewählt, dass die umgebogenen ersten Kontaktfolien eines jeweiligen Folienelements mit den ersten Kontaktfolien der wenigstens fünf darauffolgenden Folienelemente, bevorzugt der wenigstens zehn darauffolgenden Folienelemente in direktem Kontakt steht. Entsprechendes gilt für die zweiten Kontaktfolien.
In vorteilhafter Weise kann eine elektrische Kontaktierung der einzelnen Elektrodenschichten über die gesamte Grundfläche erfolgen. Überdies wird durch die durch die umgebogenen ersten und zweiten Überstände jeweiliger gebildeter gemeinsamer Pol des Elektrodenstapels eine elektrische Kontaktierung des Elektrodenstapels im Wesentlichen ohne Verjüngung des Kontaktquerschnitts ermöglicht, wodurch zu einem besonders effizienten Betrieb einer Batteriezelle beigetragen wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist jeweils die erste Separatorschicht hin zu der ersten Seitenfläche einen dritten Überstand bezüglich der Grundfläche, und die zweite Separatorschicht hin zu der Seitenfläche einen vierten Überstand bezüglich der Grundfläche auf.
Der jeweilige dritte und vierte Überstand bildet insbesondere eine über die der Grundfläche im Wesentlichen entsprechenden Grundform hinausgehende Form. Der jeweilige dritte und vierte Überstand dient insbesondere dazu, die umgebogenen Kontaktfolien von einer Innenwandung eines Gehäuses der Batteriezelle zu trennen, in den der Elektrodenstapel eingesetzt wird.
Hierzu ist der dritte und vierte Überstand in lateraler Richtung wenigstens so breit, insbesondere breiter zu gestalten als die entsprechenden Kontaktfolien.
Beispielsweise erstreckt sich der jeweilige Überstand in lateraler Richtung über wenigstens 50% der Seitenfläche des Elektrodenstapels, bevorzugt über die komplette Seitenfläche des Elektrodenstapels.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist jeweils der dritte Überstand der ersten Separatorschicht schräg zur Grundfläche hin zur ersten Seitenfläche umgebogen, derart, dass die erste Kontaktfolie des jeweiligen Folienelements von einer darauffolgend gestapelten zweiten Elektrodenschicht sowie einer darauffolgend gestapelten zweiten Kontaktfolie getrennt ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist jeweils der vierte Überstand der zweiten Separatorschicht schräg zur Grundfläche hin zur zweiten Seitenfläche umgebogen, derart, dass die zweite Kontaktfolie des jeweiligen Folienelements von einer darauffolgend gestapelten ersten Elektrodenschicht sowie einer darauffolgend gestapelten ersten Kontaktfolie getrennt ist.
Insbesondere ist der jeweilige dritte und vierte Überstand in lateraler Richtung derart gewählt, dass die entsprechenden Kontaktfolien jeweils aufeinanderfolgender Folienelemente umgebogen in direkten Kontakt miteinander stehen können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt erstreckt sich jeweils die erste Separatorschicht parallel zur Grundfläche vollständig über die Projektion der Grundfläche auf die entsprechende erste Kontaktfolie.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt erstreckt sich jeweils die zweite Separatorschicht parallel zur Grundfläche vollständig über die Projektion der Grundfläche auf die entsprechende zweite Kontaktfolie.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt überragt jeweils der erste Überstand bezüglich der Grundfläche den dritten Überstand hin zur ersten Seite.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt überragt jeweils der zweite Überstand bezüglich der Grundfläche den vierten Überstand hin zur zweiten Seite.
Gemäß eines zweiten Aspekts wird eine Batteriezelle mit einem Elektrodenstapel gemäß dem ersten Aspekt angegeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt umfasst die Batteriezelle ein Gehäuse mit einem Gehäusekörper zur Aufnahme des Elektrodenstapels. Der Gehäusekörper weist bevorzugt Stahl auf oder besteht daraus. Alternativ kann er eines der vorgenannten Materialien des Anoden- oder Kathodenstromkollektors aufweisen oder daraus bestehen, beispielhaft aus Aluminium. Das Gehäuse bzw. der Gehäusekörper weist insbesondere eine der Grundfläche des Elektrodenstapels entsprechende Bauform auf, also eine prismatische oder zylindrische Bauform.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt weist das Gehäuse parallel zur Grundfläche des Elektrodenstapels einen Boden sowie einen gegenüber dem Boden angeordneten Deckel auf. Beispielhaft sind Boden und/oder Deckel Teil des Gehäusekörpers.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt ist der Elektrodenstapel derart in das Gehäuse eingebracht, dass ein erstes Folienelement des Elektrodenstapels dem Boden des Gehäuses zugewandt ist, und ein letztes Folienelement des Elektrodenstapels dem Deckel zugewandt ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt umfasst die Batteriezelle ein Isolatorelement, welches sich schräg zur Grundfläche von dem Boden zu dem Deckel des Gehäuses zwischen einer Innenwandung des Gehäuses und dem Elektrodenstapel erstreckt. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine Isolatorfolie.
Das Isolatorelement ist insbesondere eingerichtet, den Elektrodenstapel von einer Innenwandung des Gehäuses zu elektrisch isolieren. Je nachdem, an welcher Stelle die entsprechenden Pole des Elektrodenstapels von einem Gehäuseäußeren elektrisch kontaktiert werden sollen, können hierbei Teilbereiche des Elektrodenstapels von dem Isolatorelement ausgespart sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt erstreckt sich das Isolatorelement über die erste Seitenfläche und über die zweite Seitenfläche des Elektrodenstapels zwischen der Innenwandung des Gehäuses und dem Elektrodenstapel, und der Boden des Gehäuses kontaktiert das erste Folienelement über die Grundfläche elektrisch.
Beispielhaft kann ferner eine elektrische Kontaktierung über die Grundfläche des letzten Folienelements mittels des Deckels erfolgen. Der Boden und/oder der Deckel sind in diesem Fall elektrisch isoliert von dem restlichen Gehäuse. Der Boden bzw. der Deckel ist hierzu beispielhaft vollumfänglich von einer isolierenden Hülle umgeben und mittels der Hülle mit dem restlichen Gehäuse verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt erstreckt sich das Isolatorelement über die Grundfläche zwischen dem Boden des Gehäuses und dem Elektrodenstapel, und die Innenwandung des Gehäuses kontaktiert den Elektrodenstapel über die erste Seitenfläche elektrisch.
Beispielhaft kann ferner eine elektrische Kontaktierung über die Grundfläche des letzten Folienelements mittels des Deckels erfolgen. Der Deckel ist in diesem Fall elektrisch isoliert von dem restlichen Gehäuse. Der Deckel ist hierzu beispielhaft vollumfänglich von einer isolierenden Hülle umgeben und mittels der Hülle mit dem restlichen Gehäuse verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt kontaktiert der Deckel des Gehäuses das letzte Folienelement über die Grundfläche elektrisch.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt umfasst die Batteriezelle ferner ein Federelement, welches zwischen dem Boden des Gehäuses und dem ersten Folienelement angeordnet und eingerichtet ist, den Elektrodenstapel weg von dem Boden hin zu dem Deckel zu drücken.
Im Falle einer elektrischen Kontaktierung des ersten Folienelements mittels des Bodens ist das Federelement beispielhaft elektrisch leitfähig ausgestaltet. Alternativ kann das Federelement beispielhaft Teil des Isolatorelements sein.
Beispielhaft handelt es sich bei dem Federelement um eine mechanische Feder oder ein Elastomer. Das Federelement ist insbesondere geeignet, temperaturbedingte Schwankungen der Dicke der Folienelemente auszugleichen, um so einen dauerhaften direkten Kontakt des letzten Folienelements mit dem Deckel bzw. eine unbeeinträchtigte elektrische Kontaktierung des Elektrodenstapels zu gewährleisten.
Gemäß eines dritten Aspekts wird ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle angegeben, insbesondere einer Batteriezelle gemäß dem zweiten Aspekt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt umfasst das Verfahren einen Schritt, bei dem eine Vielzahl an Folienelementen bereitgestellt wird. Die Folienelemente werden zu einem Elektrodenstapel mit einer Grundfläche sowie zwei gegenüberliegenden Seitenflächen gestapelt. Jedes Folienelement weist jeweils in dieser Reihenfolge gestapelt eine erste Separatorschicht, eine erste Elektrodenschicht, eine zweite Separatorschicht, und eine zweite Elektrodenschicht auf. Jedes Folienelement weist eine erste Kontaktfolie in unmittelbarem Kontakt mit der ersten Elektrodenschicht sowie eine zweite Kontaktfolie in unmittelbarem Kontakt mit der zweiten Elektrodenschicht auf. Jeweils die erste Kontaktfolie weist hin zu einer ersten der zwei gegenüberliegenden Seitenflächen einen ersten Überstand bezüglich der Grundfläche, und die zweite Kontaktfolie hin zu einer zweiten der zwei gegenüberliegenden Seitenflächen einen jeweiligen zweiten Überstand bezüglich der Grundfläche auf.
Die bereitgestellten Folienelemente liegen insbesondere in vereinzelter Form vor, das heißt, dem Verfahren kann ein Vereinzelungsschritt vorausgehen, in dem die jeweiligen Elektroden- bzw. Separatorschichten aus Rollenware (sog. Mutter- bzw. Tochtercoils) herausgetrennt wurden, beispielhaft mittels Laserschnitt oder Scherschnitt / Stanzen. In der eingangs genannten zweiten Ausführungsvariante kann der erste und zweite Überstand insbesondere einen von Aktivmaterial unbeschichteten Bereich der Rollenware umfassen oder daraus bestehen. Die ersten und zweiten Separatorschichten weisen insbesondere dieselbe Form auf, die lediglich der entsprechenden Seitenfläche hin um 180° gedreht oder gespiegelt verbaut ist. Ebenso kann es sich mit den Kontaktfolien und/oder den Elektrodenschichten verhalten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt umfasst das Verfahren einen Schritt, bei dem ein Gehäuse mit einem Gehäusekörper zur Aufnahme des Elektrodenstapels bereitgestellt wird. Das Gehäuse weist einen Boden sowie einen gegenüber dem Boden angeordneten Deckel auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt umfasst das Verfahren einen Schritt, bei dem der Elektrodenstapel derart parallel zur Grundfläche in das Gehäuse eingebracht wird, dass ein erstes Folienelement des Elektrodenstapels dem Boden des Gehäuses zugewandt ist, und ein letztes Folienelement des Elektrodenstapels dem Deckel zugewandt ist. Als erstes und letztes Folienelement werden hier und im Folgenden die in vertikaler Richtung jeweils am Stapelende angeordneten Folienelemente des Elektrodenstapels bezeichnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt umfasst das Verfahren einen Schritt, bei dem der jeweilige Überstand der Kontaktfolien schräg zur Grundfläche hin zur jeweiligen Seitenfläche umgebogen wird, derart, dass die erste Kontaktfolie des jeweiligen Folienelements mit der ersten Kontaktfolie wenigstens eines darauffolgend gestapelten Folienelements in direktem Kontakt steht und die zweite Kontaktfolie des jeweiligen Folienelements mit der zweiten Kontaktfolie des wenigstens einen darauffolgend gestapelten Folienelements in direktem Kontakt steht, so dass die ersten und zweiten Kontaktfolien jeweils einen gemeinsamen Pol des Elektrodenstapels bilden.
Insbesondere kann vorgenanntes Umbiegen mit dem Einbringen des Elektrodenstapels in das Gehäuse einhergehen, das heißt, die Überstände der Kontaktfolien werden etwa durch Einschieben in den Gehäusekörper in Einschubrichtung gebogen.
In vertikaler Richtung nach dem Einschieben über die Höhe des Gehäuses hinausragende Überstände der Kontaktfolien können in einem nachfolgenden Schritt, etwa bei einer seitlichen Kontaktierung der Batteriezelle, abgelängt werden.
Alternativ, etwa bei einer elektrischen Kontaktierung der Batteriezelle mittels Deckel, ist denkbar, die über die Höhe des Gehäuses hinausragenden Überstände der Kontaktfolien weiter umzubiegen, und zwar auf das letzte Folienelement des Elektrodenstapels, so dass ein direkter Kontakt mit dem Deckel hergestellt werden kann. Beispielhaft ist der erste Überstand des letzten Folienelements länger gewählt als der erste Überstand anderer Folienelemente, und zwar derart, dass in lateraler Richtung wenigstens 30% der Fläche des Deckels in direktem Kontakt mit der ersten Kontaktfolie des letzten Folienelements steht, insbesondere wenigstens 40% der Fläche, bevorzugt wenigstens 50% der Fläche. Beispielhaft ist der erste Überstand des letzten Folienelements ferner derart länger gewählt als der zweite Überstand des letzten Folienelements, dass in lateraler Richtung auf dem letzten Folienelement ein vorgegebener Abstand zwischen dem umgebogenen ersten und zweiten Kontaktelement zur Vermeidung eines Kurzschlusses eingehalten ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Folienelement für einen Elektrodenstapel für eine Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 und 3 ein Elektrodenstapel mit Isolatorelement für eine Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel,
4 ein Isolatorelement für einen Elektrodenstapel für eine Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel,
5 bis 8 ein Elektrodenstapel für eine Batteriezelle, ein Gehäuse für eine Batteriezelle sowie eine Batteriezelle mit dem Elektrodenstapel und dem Gehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel,
9 eine Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
10 ein Ablaufdiagramm zur Herstellung einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Schichtweise aufgebaute Batteriezellen weisen jeweils einen Kontakt auf, der jede Anoden- und Kathodenschicht kontaktiert. Über gebündelte Kontakte kann eine elektrische Verbindung zwischen den Anodenschichten und einem Minuspol der Batteriezelle sowie zwischen den Kathodenschichten und einem Pluspol der Batteriezelle hergestellt werden.
Als nachteilig etwa bei prismatischen Batteriezellen können sich hierbei lange Wege darstellen, welche Elektronen im bestimmungsgemäßen Betrieb der Batteriezelle von einem entferntesten Punkt der Anoden- bzw. Kathodenschicht bis zum entsprechenden Kontakt zurücklegen müssen. Der Kontakt stellt überdies oftmals einen „Flaschenhals“ dar, wenn ein Verhältnis zwischen einer Fläche des Kontaktes und einer Fläche der Anoden- bzw. Kathodenschicht gering ist. Dies kann zu Wärmeverlusten führen, wodurch wiederum ein Lade- und Entladeverhalten bzw. eine Leistungsaufnahme bzw. -abgabe der Batteriezelle beeinträchtigt ist; eine ausreichende Kühlung lässt sich oftmals nur auf Kosten der volumetrischen Dichte der Batteriezelle erreichen, was insbesondere bei prismatischen Batteriezellen ins Gewicht fällt.
Im Folgenden wird eine längliche Batteriezelle 100 mit einem Elektrodenstapel mit jeweils seitlicher Kontaktierung von Anoden- und Kathodenschichten (vgl. 9) vorgeschlagen. Zu deren Herstellung, die anhand des Ablaufdiagramms der 10 näher erläutert wird, werden zunächst (Schritt A) eine Vielzahl an Folienelementen 10 bereitgestellt.
Wie in 1 dargestellt weist jedes Folienelement 10 eine Grundfläche G (hier als senkrechte Projektion entlang einer vertikalen Richtung v dargestellt) auf. Die Grundfläche entspricht einer Grundform, die hier beispielhaft als gleichseitiges Sechseck gewählt ist, wobei andere Polygone oder Formen wie Kreise bzw. Kreissegmente ebenfalls in Frage kämen. Insbesondere kann die Form flexibel entsprechend einer geforderten Modularität gewählt werden.
Die Grundfläche wird aufgespannt durch laterale Erstreckungen in Richtung b und L, wobei L den Abstand zweier Seitenflächen F1 und F2 (vgl. 2) des Folienelements 10 bezeichnet.
Jedes Folienelement 10 weist eine Schichtenfolge mit vertikal übereinander angeordneter erster Separatorschicht S1, erster Kontaktfolie K1, erster Elektrodenschicht E1, zweiter Separatorschicht S2, zweiter Kontaktfolie K2 sowie zweiter Elektrodenschicht E2 auf, insbesondere in dieser Reihenfolge. Die erste Elektrodenschicht E1 ist hierbei beispielhaft eine Kathodenschicht und die zweite Elektrodenschicht E2 eine Anodenschicht, oder umgekehrt.
Die Schichten S1, K1, E1, S2, K2 und E2 weisen jeweils vorgenannte Grundform auf. Darüber hinaus weisen die erste Kontaktfolie K1 einen ersten Überstand Ü1, die zweite Kontaktfolie K2 einen zweiten Überstand Ü2, die erste Separatorschicht S1 einen dritten Überstand Ü3, und die zweite Separatorschicht S2 einen vierten Überstand Ü4 auf, der die Grundfläche G jeweils in Richtung einer der Seitenflächen F1, F2 lateral überragt.
Eine Vielzahl solcher Folienelemente 10 wird mit zentrierter Grundform vertikal übereinandergestapelt und bildet einen Elektrodenstapel 20 (vgl. 2). In diesem Ausführungsbeispiel ist zur Assemblierung der Batteriezelle 100 (vgl. 9) ferner ein Isolatorelement 30 mit einer Grundform sowie fünf davon abzweigenden Armen vorgesehen (vgl. auch 4), auf den der Elektrodenstapel 20 angeordnet wird, welches nachfolgend auch als Isolatorkrake bezeichnet ist.
3 zeigt einen optionalen Vorverarbeitungsschritt zur Assemblierung der Batteriezelle 100. Hier wird die Isolatorkrake 30 mit ihren Armen so gefaltet, dass die Arme mit Ausnahme der zweiten Seitenfläche F2 sämtliche Seitenflächen des Elektrodenstapels 20 bedecken, um so eine Trennung von einer Innenwandung eines Gehäuses der Batteriezelle 100 zu schaffen. 3 zeigt weiterhin die die Grundfläche G überragenden Kontaktfolien K1a, K1b, K2a, K2b der einzelnen Folienelemente 10 des Elektrodenstapels 20.
5 und 6 zeigen weitere Schritte zur Herstellung der Batteriezelle 100. Die vorgenannt die Grundfläche G überragenden Kontaktfolien K1a, K1b, K2a, K2b der einzelnen Folienelemente 10 des Elektrodenstapels 20 werden zunächst in einem Schritt (D) in vertikale Richtung v nach oben gebogen, so dass lediglich die Überstände Ü1, Ü2 der obersten Folienelemente 10 über den Elektrodenstapel 20 hinausragen, während die Überstände Ü1, Ü2 aller weiteren Folienelemente 10 hingegen derart an die entsprechende Seitenfläche F1, F2 angelegt sind, dass die jeweiligen Kontaktfolien K1, K2 mit ihren Überständen Ü1, Ü2 einen gemeinsamen Pol 21a, 21b (vgl. 6) des Elektrodenstapels 20 bilden.
Nachfolgend kann der oben über den Elektrodenstapel 20 hinausragende Überstand Ü1, Ü2 in einem Schritt (E) weiter umgebogen werden (6), so dass dieser am oberen Ende des Elektrodenstapels 20 anliegt, und beispielhaft eine elektrisch Kontaktierung von oben ermöglicht.
In einem Schritt (B) wird ein Gehäuse 110 für die Batteriezelle 100 bereitgestellt (vgl. 7). Das Gehäuse 110 weist einen Boden 112a, einen Deckel 112b sowie einen Gehäusekörper 111 auf, in den der Elektrodenstapel 20 in einem darauffolgenden Schritt (C) eingebracht wird (vgl. 8). Abweichend von der dargestellten Schnittansicht erfolgt dies bevorzugt in vertikaler Richtung v, so dass beim Einschieben des Elektrodenstapels 20 ein Umbiegen der Überstände Ü1, Ü2 der Kontaktfolien K1, K2 realisiert werden kann (Schritt (D)).
Anhand der 9 ist ein Ausführungsbeispiel eines Aufbaus der Batteriezelle 100 in schematischer Schnittansicht dargestellt. Auf dem Boden 112a des Gehäuses ist ein Federelement 40 angeordnet, das temperaturbedingte Schichtdickenschwankungen ausgleichen und eine elektrische Kontaktierung des Elektrodenstapels 20 sicherstellen soll. Wenn dieses leitfähig ausgebildet ist, kann die Seitenfläche F2 abweichend von der Darstellung von der Innenwandung des Gehäuses 110 isoliert werden, und die elektrische Kontaktierung der Batteriezelle 100 über den Boden 112a realisiert werden. Die darauffolgend in vertikaler Richtung v angeordnete Grundform der Isolatorkrake 30 muss in diesem Fall gelocht o.ä. ausgebildet werden, um abweichend von der Darstellung die Kontaktierung von unten zu ermöglichen. In diesem Ausführungsbespiel trennen die Arme der Isolatorkrake 30 die Innenwandung des Gehäuses 110 mit Ausnahme des durch die zweiten Kontaktfolien K2a, K2b, K2c gebildeten zweiten Pols 21b vollständig von dem Elektrodenstapel 20 trennen.
Darauf folgen in vertikaler Richtung v die gestapelten Folienelemente 10, wobei die zweite Kontaktfolie K2c mit der zweiten Elektrodenschicht E2c sowie durch die seitlich umgebogenen zweiten Überstände Ü2 mit der zweiten Kontaktfolie K2b in direktem Kontakt steht, während die zweite Separatorschicht S2c einen direkten Kontakt der zweiten Kontaktfolie K2c mit der ersten Elektrodenschicht E1c sowie der ersten Kontaktfolie K1c und ggf. der zweiten Elektrodenschicht E2b verhindert. Beispielhaft ist die erste Kontaktfolie K1c lateral leicht weg von der zweiten Seitenfläche F2 eingerückt, um in jedem Fall einen Kontakt mit dem zweiten Pol 21b zu vermeiden, und sicherzustellen, dass die entsprechende erste Separatorschicht S1c eine Trennung der ersten Kontaktfolie K1c von der zweiten Elektrodenschicht E2b gewährleistet. Der erste Überstand Ü1 der obersten, ersten Kontaktfolie K1a ist beispielhaft länger ausgebildet, um bei vollständigem Umbiegen eine elektrische Kontaktierung des ersten Pols 21a durch den Deckel 112b zu ermöglichen. Dieser ist beispielhaft durch einen vollumfänglichen Isolationsring 112c von dem restlichen Gehäusekörper 111 elektrisch getrennt. Der ebenfalls umgebogene zweite Überstand Ü2 der obersten zweiten Kontaktfolie K2a ist beispielhaft derart kürzer als vorgenannter erster Überstand Ü1 ausgebildet, um hierzu einen vorgegebenen Abstand zu wahren. Die Isolatorkrake 30 kann wie dargestellt ebenfalls über den Elektrodenstapel 20 gebogen sein, derart, dass die obersten Überstände Ü1, Ü2 wo erforderlich von dem Deckel 112b und/oder von der Innenwandung des Gehäuses 110 getrennt sind. Der durch die zweiten Kontaktfolien K2a, K2b, K2c gebildete zweite Pol 21b ist beispielhaft mit der Innenwandung des Gehäuses 100 in direktem Kontakt und ermöglicht eine elektrische Kontaktierung des Elektrodenstapels 20 durch den Gehäusekörper 111.
Durch diesen Aufbau ergeben sich folgende Vorteile:

Ein Verhältnis zwischen Anoden- bzw. Kathodenfläche und der jeweiligen Kontaktfolie ist nahezu 1:1, so dass eine Verjüngung vorliegt, und dadurch bedingte Wärmeentwicklung verhindert werden kann. Überdies legen im bestimmungsgemäßen Betrieb der Batteriezelle 100 Elektronen einen kurzen Weg zurück, der maximal der Breite der Batteriezelle plus der Höhe der Batteriezelle entspricht. Die überlappenden umgebogenen Überstände Ü1, Ü2 der Kontaktfolien bilden einen relativ dicken Kontakt mit geringem Widerstand, so dass der Wärmeentwicklung entgegengewirkt bzw. zum Lade- und Entladeverhalten beigetragen werden kann. Ein Verlöten der Kontakte ist ferner nur mehr optional, da bereits ein ausreichender Kontakt durch Verpressung gegeben ist. Die längliche Bauform der Batteriezelle trägt ferner zum Abführen der Wärme aus dem Kern der Batteriezelle bei. Im Gegensatz zu gerollten Elektrodeneinheiten („Jelly Roll“) füllt der Elektrodenstapel bei dem vorgeschlagenen Aufbau auch die Mitte der Batteriezelle, wodurch ein etwaiger Verlust an Volumen durch einen Abstand zwischen den Elektroden und dem Gehäuse kompensiert werden kann.

Bezugszeichenliste

10: Folie
20: Elektrodenstapel
21a, 21b: Pol
30: Isolatorelement
40: Federelement
100: Batteriezelle
110: Gehäuse
111: Gehäusekörper
112a: Boden
112b: Deckel
S1a-S2c: Separatorschicht
K1a-K2c: Kontaktfolie
E1a-E2c: Elektrodenschicht
v: vertikale Richtung
L: Abstand
b: laterale Richtung
G: Grundfläche
Ü1-Ü4: Überstände
F1, F2: Seitenfläche
A-E: Verfahrensschritte

Claims

Elektrodenstapel (20) für eine Batteriezelle (100) mit - einer Grundfläche (G) sowie zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (F1, F2), - einer Vielzahl parallel zu der Grundfläche (G) angeordnete und senkrecht zu der Grundfläche (G) gestapelter Folienelemente (10), wobei jedes Folienelement (10) jeweils in dieser Reihenfolge senkrecht zu der Grundfläche (G) gestapelt - eine erste Separatorschicht (S1), - eine erste Elektrodenschicht (E1), - eine zweite Separatorschicht (S2), und - eine zweite Elektrodenschicht (E2) aufweist, und - jedes Folienelement (10) eine erste Kontaktfolie (K1) in unmittelbarem Kontakt mit der ersten Elektrodenschicht (E1) sowie eine zweite Kontaktfolie (K2) in unmittelbarem Kontakt mit der zweiten Elektrodenschicht (E2) aufweist, wobei jeweils - die erste Kontaktfolie (K1) hin zu einer ersten der zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (F1) einen ersten Überstand (Ü1) bezüglich der Grundfläche (G) aufweist, - die zweite Kontaktfolie (K2) hin zu einer zweiten der zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (F2) einen jeweiligen zweiten Überstand (Ü2) bezüglich der Grundfläche (G) aufweist, und - der jeweilige Überstand (Ü1, Ü2) der Kontaktfolien (K1, K2) schräg zur Grundfläche (G) hin zur jeweiligen Seitenfläche (F1, F2) umgebogen ist, derart, dass die erste Kontaktfolie (K1a) des jeweiligen Folienelements (10a) mit der ersten Kontaktfolie (K1b) wenigstens eines darauffolgend gestapelten Folienelements (10b) in direktem Kontakt steht und die zweite Kontaktfolie (K2a) des jeweiligen Folienelements (10a) mit der zweiten Kontaktfolie (K2b) des wenigstens einen darauffolgend gestapelten Folienelements (10b) in direktem Kontakt steht, so dass die ersten und zweiten Kontaktfolien (K1a, K1b, K2a, K2b) jeweils einen gemeinsamen Pol (21a, 21b) des Elektrodenstapels (20) bilden.
Elektrodenstapel (20) nach Anspruch 1, wobei bei jedem Folienelement (10) - die erste Separatorschicht (S1) hin zu der ersten Seitenfläche (F1) einen dritten Überstand (Ü3) bezüglich der Grundfläche (G) aufweist, - die zweite Separatorschicht (S2) hin zu der Seitenfläche (F2) einen vierten Überstand (Ü4) bezüglich der Grundfläche (G) aufweist, und - der dritte Überstand (Ü3) der ersten Separatorschicht (S1) schräg zur Grundfläche (G) hin zur ersten Seitenfläche (F1) umgebogen ist, derart, dass die erste Kontaktfolie (K1b) des jeweiligen Folienelements (10) von einer darauffolgend gestapelten zweiten Elektrodenschicht (E2a) sowie einer darauffolgend gestapelten zweiten Kontaktfolie (K2a) getrennt ist, und - der vierte Überstand (Ü4) der zweiten Separatorschicht (S2) schräg zur Grundfläche (G) hin zur zweiten Seitenfläche (F2) umgebogen ist, derart, dass die zweite Kontaktfolie (K2b) des jeweiligen Folienelements (10) von einer darauffolgend gestapelten ersten Elektrodenschicht (E1a) sowie einer darauffolgend gestapelten ersten Kontaktfolie (K1a) getrennt ist.
Elektrodenstapel (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich bei jedem Folienelement (10) - die erste Separatorschicht (S1) parallel zur Grundfläche (G) vollständig über die Projektion der Grundfläche (G) auf die entsprechende erste Kontaktfolie (K1) erstreckt, - die zweite Separatorschicht (S2) parallel zur Grundfläche (G) vollständig über die Projektion der Grundfläche (G) auf die entsprechende zweite Kontaktfolie (K2) erstreckt, und - der erste Überstand (Ü1) bezüglich der Grundfläche (G) hin zur ersten Seite (F1) den dritten Überstand (Ü3) überragt, und - der zweite Überstand (Ü2) bezüglich der Grundfläche (G) hin zur zweiten Seite (F2) den vierten Überstand (Ü4) überragt.
Batteriezelle (100) mit einem Elektrodenstapel (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Gehäuse (110) mit einem Gehäusekörper (111) zur Aufnahme des Elektrodenstapels (20), wobei das Gehäuse (110) parallel zur Grundfläche einen Boden (112a) sowie einen gegenüber dem Boden (112a) angeordneten Deckel (112b) aufweist, und der Elektrodenstapel (20) derart in das Gehäuse (110) eingebracht ist, dass ein erstes Folienelement (10) des Elektrodenstapels dem Boden (112a) des Gehäuses (110) zugewandt ist, und ein letztes Folienelement (10) des Elektrodenstapels dem Deckel (112b) zugewandt ist.
Batteriezelle (100) nach Anspruch 4, ferner umfassend ein Isolatorelement (30), welches sich schräg zur Grundfläche (G) von dem Boden (112a) zu dem Deckel (112b) des Gehäuses (110) zwischen einer Innenwandung des Gehäuses (110) und dem Elektrodenstapel (20) erstreckt.
Batteriezelle (100) nach Anspruch 5, wobei - das Isolatorelement (30) sich über die erste Seitenfläche (F1) und über die zweite Seitenfläche (F2) des Elektrodenstapels (20) zwischen der Innenwandung des Gehäuses (110) und dem Elektrodenstapel (20) erstreckt, und - der Boden (112a) des Gehäuses (110) das erste Folienelement (10) über die Grundfläche (G) elektrisch kontaktiert.
Batteriezelle (100) nach Anspruch 5, wobei - das Isolatorelement (30) sich über die Grundfläche (G) zwischen dem Boden (112a) des Gehäuses (110) und dem Elektrodenstapel (20) erstreckt, und - die Innenwandung des Gehäuses (110) den Elektrodenstapel (20) über die erste Seitenfläche (F1) elektrisch kontaktiert.
Batteriezelle (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei - der Deckel (112b) des Gehäuses (110) das letzte Folienelement (10) über die Grundfläche (G) elektrisch kontaktiert.
Batteriezelle (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, ferner umfassend ein Federelement (40), welches zwischen dem Boden (112a) des Gehäuses (110) und dem ersten Folienelement (10) angeordnet und eingerichtet ist, den Elektrodenstapel (20) weg von dem Boden (112a) hin zu dem Deckel (112b) zu drücken.
Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle, mit den Schritten (A) Bereitstellen einer Vielzahl an Folienelementen und Stapeln der Folienelemente zu einem Elektrodenstapel mit einer Grundfläche sowie zwei schräg zu der Grundfläche gegenüberliegende Seitenflächen, wobei jedes Folienelement jeweils in dieser Reihenfolge gestapelt eine erste Separatorschicht, eine erste Elektrodenschicht, eine zweite Separatorschicht, und eine zweite Elektrodenschicht aufweist, und jedes Folienelement eine erste Kontaktfolie in unmittelbarem Kontakt mit der ersten Elektrodenschicht sowie eine zweite Kontaktfolie in unmittelbarem Kontakt mit der zweiten Elektrodenschicht aufweist, wobei jeweils die erste Kontaktfolie hin zu einer ersten der zwei gegenüberliegenden Seitenflächen einen ersten Überstand bezüglich der Grundfläche aufweist, und die zweite Kontaktfolie hin zu einer zweiten der zwei gegenüberliegenden Seitenflächen einen jeweiligen zweiten Überstand bezüglich der Grundfläche aufweist, (B) Bereitstellen eines Gehäuses mit einem Gehäusekörper zur Aufnahme des Elektrodenstapels, wobei das Gehäuse einen Boden sowie einen gegenüber dem Boden angeordneten Deckel aufweist, (C) Einbringen des Elektrodenstapels derart in das Gehäuse, dass ein erstes Folienelement des Elektrodenstapels dem Boden (112a) des Gehäuses (110) zugewandt ist, und ein letztes Folienelement des Elektrodenstapels dem Deckel (112b) zugewandt ist, und (D) Umbiegen des jeweiligen Überstands der Kontaktfolien schräg zur Grundfläche hin zur jeweiligen Seitenfläche, derart, dass die erste Kontaktfolie des jeweiligen Folienelements mit der ersten Kontaktfolie wenigstens eines darauffolgend gestapelten Folienelements in direktem Kontakt steht und die zweite Kontaktfolie des jeweiligen Folienelements mit der zweiten Kontaktfolie des wenigstens einen darauffolgend gestapelten Folienelements in direktem Kontakt steht, so dass die ersten und zweiten Kontaktfolien jeweils einen gemeinsamen Pol des Elektrodenstapels bilden.