DE102021131513A1 - Support device, support system, method for manufacturing an energy storage cell, energy storage cell and vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stützvorrichtung (10) zum Abstützen einer Elektrodenbaugruppe (34) in einem Gehäuse (30) einer Energiespeicherzelle, umfassend einen Trägerabschnitt (12) mit einem sich in einer ersten Richtung (R1) erstreckenden Endbereich (14), und einen den Endbereich (14) umhüllenden Ballonabschnitt (16), wobei der Ballonabschnitt (16) aus einem ersten Zustand, in dem er ein erstes Innenvolumen aufweist, durch unter Druck Setzen des Ballonabschnitts (16) in einen zweiten Zustand bringbar ist, in dem der Ballonabschnitt (16) ein zweites Innenvolumen aufweist, welches größer als das erste Innenvolumen ist, und in dem der Ballonabschnitt (16) in einer zur ersten Richtung (R1) senkrechten zweiten Richtung (R2) erweitert ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Stützsystem mit der Stützvorrichtung, ein Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicherzelle mittels der Stützvorrichtung oder des Stützsystems, eine mittels dieses Verfahrens hergestellte Energiespeicherzelle sowie ein Fahrzeug mit der Energiespeicherzelle.The invention relates to a support device (10) for supporting an electrode assembly (34) in a housing (30) of an energy storage cell, comprising a carrier section (12) with an end area (14) extending in a first direction (R1), and an end area (14) enveloping balloon section (16), wherein the balloon section (16) can be brought from a first state in which it has a first internal volume to a second state in which the balloon section (16 ) has a second internal volume which is larger than the first internal volume and in which the balloon section (16) is expanded in a second direction (R2) perpendicular to the first direction (R1). The invention also relates to a support system with the support device, a method for producing an energy storage cell using the support device or the support system, an energy storage cell produced using this method, and a vehicle with the energy storage cell.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stützvorrichtung zum Abstützen einer Elektrodenbaugruppe in einem Gehäuse einer Energiespeicherzelle, ein Stützsystem mit der Stützvorrichtung, ein Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicherzelle mittels der Stützvorrichtung oder des Stützsystems, eine mittels dieses Verfahrens hergestellte Energiespeicherzelle sowie ein Fahrzeug mit der Energiespeicherzelle.The present invention relates to a support device for supporting an electrode assembly in a housing of an energy storage cell, a support system with the support device, a method for producing an energy storage cell using the support device or the support system, an energy storage cell produced using this method, and a vehicle with the energy storage cell.

Moderne Energiespeicherzellen, wie Lithium-Ionen-Akkumulatoren (Lithium-Ionen Sekundärbatterien), weisen im Allgemeinen eine Elektrodenbaugruppe mit einer Anode, einer Kathode und einem zwischen der Anode und der Kathode angeordneten Separator auf, die zusammen mit einem Elektrolyten in einem Gehäuse der Energiespeicherzelle angeordnet ist. Die Anode bzw. Kathode umfasst eine jeweilige üblicherweise metallische Elektrode (anodenseitig beispielsweise Kupfer; kathodenseitig beispielsweise Aluminium), die mit einem Aktivmaterial (anodenseitig beispielsweise Graphit; kathodenseitig beispielsweise Lithium-Kobalt-Oxid oder Lithium-Mangan-Oxid) beschichtet ist. Das Gehäuse, bei zylindrischen Energiespeicherzellen auch als Dose (engl. „Can“) bezeichnet, kann außenseitig mit einem Isolator beschichtet sein. Der Separator soll bestimmungemäß nur für Lithium-Ionen durchlässig sein, ansonsten aber die Anode gegenüber der Kathode elektrisch isolieren.Modern energy storage cells, such as lithium-ion accumulators (lithium-ion secondary batteries), generally have an electrode assembly with an anode, a cathode and a separator arranged between the anode and the cathode, which are arranged together with an electrolyte in a housing of the energy storage cell is. The anode or cathode comprises a respective usually metallic electrode (for example copper on the anode side; aluminum for example on the cathode side), which is coated with an active material (for example graphite on the anode side; lithium cobalt oxide or lithium manganese oxide on the cathode side for example). The housing, also referred to as a can in the case of cylindrical energy storage cells, can be coated on the outside with an insulator. The separator should only be permeable to lithium ions, but otherwise electrically insulate the anode from the cathode.

Sowohl bei der Herstellung als auch während der weiteren Lebensdauer derartiger Energiespeicherzellen schwillt die Elektrodenbaugruppe, insbesondere das anodenseitige Aktivmaterial, mit jedem Ladezyklus an. Die Größe des Gehäuses der Energiespeicherzelle wird daher regelmäßig so gewählt, dass die Elektrodenbaugruppe genügend Platz zum Anschwellen über die Lebensdauer hat. Je weniger Raum die Elektrodenbaugruppe hingegen im Gehäuse einnimmt (d.h., je geringer das Packungsverhältnis der Energiespeicherzelle ist), desto größer ist das Risiko für die Abscheidung von Lithium-Metall als Schwamm oder Dendrite (sogenanntes „Lithium-Plating“).The electrode assembly, in particular the active material on the anode side, swells with each charging cycle both during production and during the further service life of such energy storage cells. The size of the housing of the energy storage cell is therefore regularly chosen so that the electrode assembly has enough room to swell over its lifetime. Conversely, the less space the electrode assembly occupies in the case (i.e., the lower the packing ratio of the energy storage cell), the greater the risk of lithium metal separating out as sponges or dendrites (so-called "lithium plating").

Um die Gefahr von Lithium-Plating zu verringern, ist aus dem Stand der Technik bekannt, die positive und/oder negative Elektrode einer Lithium-Zelle einer KoronaBehandlung zu unterwerfen. Hierzu offenbart beispielsweise das Dokument DE 10 2014 218 143 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer Lithium-Zelle, bei dem auf eine Metallfolie ein partikelförmiges Aktivmaterial und eine ein Bindemittel enthaltende Beschichtungsmasse aufgebracht wird, um eine positive bzw. negative Elektrode zu bilden. Anschließend wird die jeweilige Elektrode verpresst. Nach dem Einbringen des Separators zwischen die Elektroden wird in einem Gehäuse ein flüssiger Elektrolyt zugegeben. Vor dem Benetzen mit dem flüssigen Elektrolyt wird die positive und/oder negative Elektrode einer Koronabehandlung unterworfen, damit der flüssige Elektrolyt in die Poren der Elektrode eindringt.In order to reduce the risk of lithium plating, it is known from the prior art to subject the positive and/or negative electrode of a lithium cell to a corona treatment. For example, the document discloses this DE 10 2014 218 143 A1 discloses a method of manufacturing a lithium cell in which a particulate active material and a coating composition containing a binder are applied to a metal foil to form a positive electrode and a negative electrode, respectively. The respective electrode is then pressed. After inserting the separator between the electrodes, a liquid electrolyte is added in a housing. Before being wetted with the liquid electrolyte, the positive and/or negative electrode is subjected to a corona treatment in order that the liquid electrolyte penetrates into the pores of the electrode.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stützvorrichtung bereitzustellen, die ermöglicht, das Risiko für Lithium-Plating, insbesondere während der Herstellung der Energiespeicherzelle, einfach und effektiv zu verringern. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Stützsystem, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicherzelle, eine entsprechende Energiespeicherzelle sowie ein entsprechendes Fahrzeug bereitzustellen.Against this background, it is an object of the present invention to provide a supporting device that makes it possible to easily and effectively reduce the risk of lithium plating, in particular during the production of the energy storage cell. In addition, it is an object of the present invention to provide a corresponding support system, a corresponding method for producing an energy storage cell, a corresponding energy storage cell and a corresponding vehicle.

Diese Aufgabe wird durch eine Stützvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, ein Stützsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7, ein Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicherzelle gemäß Patentanspruch 9, eine Energiespeicherzelle gemäß Patentanspruch 12 sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.This object is achieved by a support device according to patent claim 1, a support system having the features of patent claim 7, a method for producing an energy storage cell according to patent claim 9, an energy storage cell according to patent claim 12 and a vehicle having the features of patent claim 14.

Die Stützvorrichtung ist zum Abstützen einer Elektrodenbaugruppe in einem Gehäuse einer Energiespeicherzelle vorgesehen und umfasst einen Trägerabschnitt mit einem sich in einer ersten Richtung erstreckenden Endbereich sowie einen den Endbereich umhüllenden Ballonabschnitt. Der Ballonabschnitt kann aus einem ersten Zustand, in dem er ein erstes Innenvolumen aufweist, durch unter Druck Setzen des Ballonabschnitts in einen zweiten Zustand gebracht werden, in dem der Ballonabschnitt ein zweites Innenvolumen aufweist, welches größer als das erste Innenvolumen ist. Im zweiten Zustand ist der Ballonabschnitt in einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung erweitert.The support device is provided for supporting an electrode assembly in a housing of an energy storage cell and comprises a carrier section with an end area extending in a first direction and a balloon section enveloping the end area. The balloon portion may be converted from a first condition having a first interior volume to a second condition wherein the balloon portion has a second interior volume greater than the first interior volume by pressurizing the balloon portion. In the second state, the balloon portion is expanded in a second direction perpendicular to the first direction.

Mittels der Stützvorrichtung kann die Elektrodenbaugruppe abgestützt werden, während sie sich im Gehäuse der Energiespeicherzelle befindet. Da der Ballonabschnitt im ersten Zustand, insbesondere in der zweiten Richtung, kleiner ist als im ersten Zustand, kann die Stützvorrichtung vergleichsweise einfach in der ersten Richtung (,axial') durch ein Loch im Gehäuse, insbesondere durch ein zum Entgasen der Energiespeicherzelle während ihrer Herstellung vorgesehenes Entgasungsloch (engl. „degas hole“), in letzteres eingeführt werden. Anschließend kann der Endbereich senkrecht zur ersten Richtung (in der zweiten Richtung, transversal') aufgeweitet werden, um das effektive Packungsverhältnis der Energiespeicherzelle zu vergrö-ßern. Mit diesem größeren effektiven Packungsverhältnis bei gleichmäßiger Abstützung durch den Ballonabschnitt kann der sogenannte Formationsprozess (auch „Formierung“) der Energiespeicherzelle durchgeführt werden, bei dem die Energiespeicherzelle mehreren Ladezyklen ausgesetzt werden kann.The electrode assembly can be supported by the support device while it is located in the housing of the energy storage cell. Since the balloon section is smaller in the first state, in particular in the second direction, than in the first state, the supporting device can be comparatively easily removed in the first direction ('axial') through a hole in the housing, in particular through a hole for degassing the energy storage cell during its manufacture provided degassing hole (engl. "degas hole"), are introduced into the latter. The end region can then be widened perpendicular to the first direction (in the second direction, 'transverse') in order to increase the effective packing ratio of the energy storage cell. With this greater effective packing ratio, while being evenly supported by the balloon section, the so-called formation process (also "For maturation") of the energy storage cell can be carried out, in which the energy storage cell can be exposed to several charging cycles.

Das Risiko für die Abscheidung von metallischen Lithium (Lithium-Plating) ist somit reduziert. Gleiches gilt für den Einschluss von Gas (sogenanntes „Gastrapping“). Insbesondere kann das Anschwellen der Elektrodenbaugruppe im Formierungsprozess vergleichsweise kontrolliert erfolgen, um eine homogenere Druckverteilung an der Elektrodenbaugruppe zu realisieren. Besonders nützlich ist die Stützvorrichtung für die Herstellung von Energiespeicherzellen, deren Elektrodenbaugruppe stark anschwillt. Auf synergetische, einfache und kostengünstige Art und Weise kann somit auch die Hochstrombelastbarkeit und Zyklusstabilität dieser Energiespeicherzellen verbessert werden. Insbesondere kann auf eine Koronabehandlung der Energiespeicherzelle verzichtet werden.The risk of the deposition of metallic lithium (lithium plating) is thus reduced. The same applies to the inclusion of gas (so-called “gas trapping”). In particular, the swelling of the electrode assembly in the forming process can take place in a comparatively controlled manner in order to achieve a more homogeneous pressure distribution on the electrode assembly. The support device is particularly useful for the manufacture of energy storage cells, the electrode assembly of which swells significantly. The high current carrying capacity and cycle stability of these energy storage cells can thus also be improved in a synergetic, simple and cost-effective manner. In particular, a corona treatment of the energy storage cell can be dispensed with.

Der Trägerabschnitt ist vorzugsweise zumindest in seinem Endbereich starr. Es ist auch denkbar, dass der gesamte Trägerabschnitt starr ist. Insofern handelt es sich bei dem Endbereich oder den gesamten Trägerabschnitt vorzugsweise um einen starren Körper. Letzterer ist gemäß seiner allgemeinen Definition ein Gebilde (Körper), dessen Deformationen (bei bestimmungsgemäßer Verwendung) so klein sind, dass die Kraftangriffspunkte vernachlässigbar kleine Verschiebungen erfahren. Damit der Endbereich mitsamt dem den Endbereich umhüllenden Ballonabschnitt durch ein vergleichsweise kleines Loch im Gehäuse zum Einfüllen des Elektrolyten und Entgasen der Energiespeicherzelle (mi Folgenden: Entgasungsloch) in den durch das Gehäuse begrenzten Innenraum der Energiespeicherzelle schnell und einfach eingeführt werden kann, umspannt der Ballonabschnitt vorzugsweise eine Außenoberfläche des Endbereichs des Trägerabschnitts. Mit anderen Worten, der Ballonabschnitt kann unter elastischer Vorspannung außen auf den Endbereich zumindest abschnittsweise aufgestülpt sein.The carrier section is preferably rigid at least in its end area. It is also conceivable that the entire carrier section is rigid. In this respect, the end area or the entire carrier section is preferably a rigid body. According to its general definition, the latter is a structure (body) whose deformations (when used as intended) are so small that the force application points undergo negligibly small displacements. So that the end area together with the balloon section enveloping the end area can be inserted quickly and easily through a comparatively small hole in the housing for filling in the electrolyte and degassing of the energy storage cell (hereafter: degassing hole) into the interior of the energy storage cell delimited by the housing, the balloon section preferably spans an outer surface of the end region of the beam section. In other words, the balloon section can be turned over at least in sections on the outside under elastic pretension.

Der Trägerabschnitt ist in einer vorteilhaften Variante komplett oder zumindest in seinem Endbereich als (vorteilhafterweise länglicher) Schaft ausgebildet. Der Schaft kann grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen, wobei der Querschnitt zur einfachen und sicheren Befestigung des Ballonabschnitts am Trägerabschnitt rund, vorzugsweise kreisrund oder elliptisch, ist. Bevorzugt weist der Endbereich des Trägerabschnitts in der ersten Richtung ein proximales Ende, an dem der Ballonabschnitt unter Abdichtung des Balloninnenraums gegenüber der Umgebung fest am Trägerabschnitt gelagert (fixiert) ist, und/oder ein distales Ende auf, an dem der Ballonabschnitt nicht fixiert (unbefestigt, gegenüber dem Trägerabschnitt frei beweglich) ist. D.h., an einem vom Ballonabschnitt umhüllten Ende des Endbereichs ist der Ballonabschnitt bevorzugt unbefestigt. Auf diese Weise kann der geometrischen Anordnung des Entgasungslochs bzw. des Gehäuses relativ zur zu stützenden Elektrodenbaugruppe Rechnung getragen werden und der Ballonabschnitt nicht nur in der zweiten Richtung, sondern auch in der ersten Richtung erweitert werden, wenn er in seinen zweiten Zustand gebracht wird. Der Endbereich kann bestimmungsgemäß mit dem distalen Ende voraus in das Gehäuse eingeführt werden.In an advantageous variant, the support section is designed completely or at least in its end region as a (advantageously elongated) shaft. In principle, the shaft can have any desired cross section, the cross section being round, preferably circular or elliptical, for simple and secure attachment of the balloon section to the carrier section. The end region of the carrier section in the first direction preferably has a proximal end on which the balloon section is firmly mounted (fixed) on the carrier section while sealing the balloon interior from the environment, and/or a distal end on which the balloon section is not fixed (unattached , relative to the support section is freely movable). That is, at an end of the end region enveloped by the balloon section, the balloon section is preferably unattached. In this way, the geometric arrangement of the vent hole or the housing relative to the electrode assembly to be supported can be taken into account and the balloon section can be expanded not only in the second direction but also in the first direction when it is brought into its second state. The end area can be inserted into the housing with the distal end first, as intended.

Vorzugsweise ragt der Ballonabschnitt in der ersten Richtung über den Endbereich des Trägerabschnitts hinaus. Insbesondere kann (unter analoger Verwendung der Lagebeziehungen ,distal' und proximal') ein distales Ende des Ballonabschnitts vom distalen Ende des Trägerabschnitts beabstandet sein. Dies kann auf synergetische Art und Weise erlauben, nicht nur den Ballonabschnitt bei einer automatisierten Produktion der Energiespeicherzelle in eine vorbestimmte Lagebeziehung zur Elektrodenbaugruppe zu bringen, wenn der Endbereich mit dem Ballonabschnitt in die Energiespeicherzelle eingeführt wird, sondern auch ein Beschädigungsrisiko für die Energiespeicherzelle bei diesem Einführvorgang zu verringern. Der Ballonabschnitt kann hierbei praktisch als Stoßfänger (Fender) wirken, bevor der Trägerabschnitt den Gehäuseboden kontaktiert. Da der Ballonabschnitt den Endbereich umhüllt, kann der Trägerabschnitt aus einem Kunststoff oder alternativ aus einem leitenden Material, insbesondere aus Metall, hergestellt sein.The balloon section preferably protrudes in the first direction beyond the end region of the carrier section. In particular, a distal end of the balloon section can be spaced apart from the distal end of the carrier section (using the positional relationships 'distal' and proximal' in an analogous manner). This can synergistically allow not only to bring the balloon section into a predetermined positional relationship to the electrode assembly in automated production of the energy storage cell when the end region with the balloon section is inserted into the energy storage cell, but also a risk of damage to the energy storage cell during this insertion process to reduce. In this case, the balloon section can practically act as a bumper (fender) before the support section makes contact with the bottom of the housing. Since the balloon section envelops the end area, the carrier section can be made of a plastic or alternatively of a conductive material, in particular metal.

Vorzugsweise ist der Trägerabschnitt mit einer Leitung für ein Fluid versehen, sodass der Ballonabschnitt mittels des Fluids erweitert (aufgeweitet) werden kann. Zu diesem Zweck kann die Leitung in den Ballonabschnitt fluidleitend mit dem Ballonabschnitt verbunden sein, insbesondere in den Ballonabschnitt münden. Die Mündungsstelle/n kann/können entlang des Endbereichs positioniert sein. Besonders einfach lässt sich die Stützvorrichtung herstellen, wenn der Trägerabschnitt an seinem durch den Ballonabschnitt umhüllten, distalen Ende in den Ballonabschnitt mündet.The carrier section is preferably provided with a line for a fluid, so that the balloon section can be expanded (expanded) by means of the fluid. For this purpose, the line in the balloon section can be fluidly connected to the balloon section, in particular open into the balloon section. The orifice(s) may be positioned along the end portion. The support device can be produced particularly easily if the carrier section opens into the balloon section at its distal end which is enveloped by the balloon section.

Der Ballonabschnitt ist im Gegensatz zum Trägerabschnitt vorzugsweise flexibel dehnbar, um sich ausgehend von seinem ersten Zustand in den zweiten Zustand auszuweiten bzw. sich aus dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zusammenziehen zu können. Also ist der Ballonabschnitt hierbei im zweiten Zustand gegenüber dem ersten Zustand vorzugsweise elastisch reversibel erweitert, d.h., der Ballonabschnitt kann sich ausgehend vom zweiten Zustand im Wesentlichen wieder in den ersten Zustand zusammenziehen, wenn sein Innendruck auf den Umgebungsdruck in der Umgebung des Ballonabschnitts reduziert wird. Im Wesentlichen bedeutet hierbei einen für die Funktion des Ballonabschnitts vernachlässigbaren Größenunterschied. Das zweite Innenvolumen kann mindestens dreimal, mindestens fünfmal oder mindestens achtmal so groß sein wie das erste Innenvolumen. Das zweite Innenvolumen beträgt vorzugsweise mindestens 1 cm3 oder mindestens 2 cm3 oder mindestens 5 cm3. Außerdem kann das zweite Innenvolumen höchstens 30-mal oder höchstens 20-mal oder höchstens 10-mal so groß wie das erste Innenvolumen sein. Das zweite Innenvolumen beträgt vorzugsweise höchstens 20 cm3 oder höchstens 15 cm3 oder höchstens 10 cm3. Der Ballonabschnitt kann insbesondere dazu eingerichtet sein, den zweiten Zustand beizubehalten, wenn ein Innendruck im Inneren des Ballonabschnitts zwischen 1,2 bar und 5,5 bar, insbesondere zwischen 2,0 bar und 4,0 bar, beträgt.In contrast to the support section, the balloon section is preferably flexibly stretchable in order to be able to expand from its first state into the second state or to be able to contract from the second state into the first state. In this case, the balloon section is preferably elastically and reversibly expanded in the second state compared to the first state, ie the balloon section can essentially contract back into the first state starting from the second state when its internal pressure is reduced to the ambient pressure in the vicinity of the balloon section. Essentially means one for the function of Ballonab average negligible difference in size. The second interior volume can be at least three times, at least five times, or at least eight times the size of the first interior volume. The second internal volume is preferably at least 1 cm 3 or at least 2 cm 3 or at least 5 cm 3 . In addition, the second internal volume can be at most 30 times, or at most 20 times, or at most 10 times the size of the first internal volume. The second internal volume is preferably at most 20 cm 3 or at most 15 cm 3 or at most 10 cm 3 . In particular, the balloon section can be set up to maintain the second state when an internal pressure inside the balloon section is between 1.2 bar and 5.5 bar, in particular between 2.0 bar and 4.0 bar.

Um sich wie beschrieben ausdehnen zu können, kann der Ballonabschnitt eine elastische Membran, bevorzugt aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer, aufweisen. Der Ballonabschnitt kann ein Ballon oder ein Teil eines Ballons sein. Die Membran kann insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht sein.In order to be able to expand as described, the balloon section can have an elastic membrane, preferably made of a plastic, in particular an elastomer. The balloon section can be a balloon or part of a balloon. In particular, the membrane can be gas-tight and/or liquid-tight.

Ein hier vorgeschlagenes Stützsystem weist die vorstehend sowie nachfolgend im Detail beschriebene Stützvorrichtung sowie ein separates Stützelement auf. Das Stützelement ist als Hohlkörper, insbesondere als hohlzylindrischer oder hohlprismatischer Körper, ausgebildet. Der Endbereich des Trägerabschnitts kann in der ersten Richtung in das Stützelement, insbesondere in eine zentral im Stützelement ausgebildete Aufnahme, eingeführt sowie, falls gewünscht, axial relativ zum Stützelement verlagert werden, wenn sich der Ballonabschnitt in seinem ersten Zustand befindet. Im zweiten Zustand des Ballonabschnitts passt der Endbereich hingegen nicht in das Stützelement hinein, weil der Ballonabschnitt in der ersten Richtung größer ist als das Stützelement. Mit anderen Worten, der Ballonabschnitt ist im zweiten Zustand nicht in das Stützelement hinein einführbar.A support system proposed here has the support device described in detail above and below, as well as a separate support element. The support element is designed as a hollow body, in particular as a hollow-cylindrical or hollow-prismatic body. The end region of the carrier section can be inserted in the first direction into the support element, in particular into a receptacle formed centrally in the support element and, if desired, displaced axially relative to the support element when the balloon section is in its first state. In contrast, in the second state of the balloon section, the end region does not fit into the support element because the balloon section is larger than the support element in the first direction. In other words, the balloon section cannot be inserted into the support element in the second state.

Wenn sich der im Stützelement befindliche Ballonabschnitt aufweitet, um ausgehend von seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand zu gelangen, kann der Ballonabschnitt das Stützelement radial auswärts pressen, um es in der zweiten Richtung zu vergrößern, insbesondere plastisch aufzuweiten. Um diese Funktionalität vergleichsweise einfach und in großen Stückzahlen bereitzustellen, ist das Stützelement vorzugsweise als Geflecht ausgebildet. Das Stützelement kann aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt sein und/oder frei von einem Edelmetall sein. Alternativ kann das Stützelement mit einem nichtleitenden Material, insbesondere einem Kunststoff, beschichtet oder aus dem nichtleitenden Material hergestellt sein. Das Stützelement kann dazu eingerichtet sein, seine Gestalt (Form, Abmessungen) beizubehalten, wenn sich der Ballonabschnitt ausgehend von seinem zweiten Zustand reversibel, insbesondere antiradial, in seinem ersten Zustand zusammenzieht. Der Ballonabschnitt kann sich somit von Stützelement ablösen.When the balloon section located in the support element expands to get from its first state to its second state, the balloon section can press the support element radially outwards in order to enlarge it in the second direction, in particular to expand plastically. In order to provide this functionality in a comparatively simple manner and in large numbers, the support element is preferably designed as a mesh. The support element can be made of a metal or a metal alloy and/or be free of a noble metal. Alternatively, the supporting element can be coated with a non-conductive material, in particular a plastic, or can be made from the non-conductive material. The support element can be set up to retain its shape (shape, dimensions) when the balloon section contracts reversibly, in particular anti-radially, in its first state, starting from its second state. The balloon section can thus become detached from the support element.

Das hier vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicherzelle umfasst folgende Schritte: Bereitstellen einer Zellanordnung, wobei die Zellanordnung ein einen Innenraum begrenzendes Gehäuse sowie im Innenraum einen Elektrolyten und eine Elektrodenbaugruppe mit einer Anode, einer Kathode und einem Separator zwischen der Anode und der Kathode aufweist; zumindest abschnittsweises Einführen der vorstehend und nachfolgend weiter beschriebenen Stützvorrichtung in den Innenraum durch eine Öffnung im Gehäuse, wobei sich der Ballonabschnitt im ersten Zustand befindet und die Stützvorrichtung in der ersten Richtung verlagert wird; Erweitern des Ballonabschnitts aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand, wobei der Ballonabschnitt im zweiten Zustand an der Elektrodenbaugruppe anliegt; und (elektrisches) Laden der Zellanordnung, während sich der Ballonabschnitt im zweiten Zustand befindet.The method proposed here for producing an energy storage cell comprises the following steps: providing a cell arrangement, the cell arrangement having a housing delimiting an interior space and an electrolyte in the interior space and an electrode assembly with an anode, a cathode and a separator between the anode and the cathode; at least partially inserting the support device described above and below into the interior through an opening in the housing, the balloon section being in the first state and the support device being displaced in the first direction; expanding the balloon portion from the first condition to the second condition, the balloon portion abutting the electrode assembly in the second condition; and (electrically) charging the cell assembly while the balloon portion is in the second state.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Energiespeicherzelle um eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie (sog. Lithium-Ionen-Akkumulator). Die Energiespeicherzelle kann insbesondere zylindrisch oder prismatisch ausgebildet sein. Die Elektrodenbaugruppe ist vorzugsweise gewickelt, kann jedoch alternativ gestapelt sein. Der Begriff „Zellanordnung“ bezieht sich auf eine Anordnung der genannten Komponenten bei der Herstellung der Energiespeicherzelle. Insofern kann die Zellanordnung als offene Energiespeicherzelle bezeichnet werden. Der Schritt des Bereitstellens kann enthalten, die Elektrodenbaugruppe herzustellen und in das Gehäuse einzusetzen sowie den Elektrolyten in das Gehäuse einzubringen, bevor eine elektrische Spannung an der Elektrodenbaugruppe angelegt wird. Im Schritt des Bereitstellens befindet sich die Elektrodenbaugruppe vorzugsweise in ihrem originär ausgebildeten, noch unformierten Zustand, in dem im Wesentlichen keine passive Grenzschicht zwischen dem Elektrolyten und der Elektrode (sogenannte „Solid Electrolyte Interface“, SEI) ausgebildet ist. Der Begriff „unformiert“ bezieht sich hierbei auf den Produktionsschritt der Formation (Laden der unfertigen Energiespeicherzelle (Zellanordnung) zur Ausbildung der SEI). Somit wird die Stützvorrichtung im Schritt des Einführens vorzugsweise in die unformierte Elektrodenbaugruppe eingeführt.The energy storage cell is preferably a lithium-ion secondary battery (so-called lithium-ion accumulator). The energy storage cell can in particular be cylindrical or prismatic. The electrode assembly is preferably coiled, but may alternatively be stacked. The term "cell arrangement" refers to an arrangement of the components mentioned in the manufacture of the energy storage cell. In this respect, the cell arrangement can be referred to as an open energy storage cell. The providing step may include fabricating and inserting the electrode assembly into the housing and introducing the electrolyte into the housing prior to applying an electrical voltage to the electrode assembly. In the providing step, the electrode assembly is preferably in its originally formed, still unformed state, in which essentially no passive boundary layer is formed between the electrolyte and the electrode (so-called “Solid Electrolyte Interface”, SEI). The term "unformed" here refers to the production step of the formation (charging of the unfinished energy storage cell (cell arrangement) to form the SEI). Thus, in the insertion step, the support device is preferably inserted into the unformed electrode assembly.

Die Zellanordnung wird so bereitgestellt, dass der Innenraum im Gehäuse vorzugsweise lediglich über die Öffnung mit der äußeren Umgebung der Zellanordnung (fluidleitend) verbunden ist. Bevorzugt wird der Elektrolyt im Schritt des Bereitstellens über die Öffnung in den Innenraum eingebracht/eingefüllt. In der Zellanordnung kann die Elektrodenbaugruppe teilweise oder vollständig im Elektrolyt eingetaucht sein. Während des genannten Schritts des Ladens kann die Entgasung ebenfalls mittels dieser Öffnung (Entgasungsloch) erfolgen.The cell arrangement is provided so that the interior space in the housing preferably only via the opening with the outer environment Exercise of the cell assembly (fluid-conducting) is connected. In the step of providing, the electrolyte is preferably introduced/filled into the interior via the opening. In the cell arrangement, the electrode assembly may be partially or fully immersed in the electrolyte. During said loading step, degassing can also be done by means of this opening (degassing hole).

Die Öffnung überlappt vorzugsweise bei Betrachtung in der ersten Richtung einen nicht durch die Elektrodenbaugruppe eingenommenen Bereich des Innenraums, in dem sich insbesondere lediglich das Elektrolytmedium befinden kann. Vorzugsweise verläuft bei einer gewickelten Elektrodenbaugruppe die Wickelachse durch die Öffnung, sodass die erste Richtung vorzugsweise entlang der Wickelachse verläuft. Die Öffnung kann größer sein als ein Querschnitt des Endbereichs in der zweiten Richtung, damit die Stützvorrichtung in den Innenraum eingeführt werden kann, ohne das Gehäuse damit zu kontaktieren.When viewed in the first direction, the opening preferably overlaps an area of the interior space that is not occupied by the electrode assembly and in which in particular only the electrolyte medium can be located. Preferably, in a coiled electrode assembly, the coiling axis extends through the opening, such that the first direction is preferably along the coiling axis. The opening may be larger than a cross section of the end portion in the second direction to allow the support device to be inserted into the interior space without contacting the housing therewith.

Außerdem wird die Stützvorrichtung vorzugsweise so weit in den Innenraum eingeführt, bis der Endbereich vollständig im Innenraum angeordnet und zumindest parallel zur ersten Richtung vom Gehäuse beabstandet ist (Endlage des Endbereichs). Hierbei kann der Endbereich zentral im Elektrodenwickel oder insbesondere bei als Flachwickel ausgebildeter Elektrodenbaugruppe außerhalb der Elektrodenbaugruppe (beim Flachwickel beispielweise parallel zu einer Hauptsymmetrieebene des Flachwickels) zwischen Gehäusewand und Elektrodenbaugruppe angeordnet sein. Außerdem ist es denkbar, dass der Trägerabschnitt in der Endlage gegenüber der Elektrodenbaugruppe beabstandet ist, um einen Teil der Öffnung im Gehäuse frei zu lassen. Der Trägerabschnitt durchsetzt dabei vorzugsweise die Öffnung.In addition, the support device is preferably inserted far enough into the interior until the end area is arranged completely in the interior and at a distance from the housing at least parallel to the first direction (end position of the end area). In this case, the end region can be arranged centrally in the electrode coil or in particular in the case of an electrode assembly designed as a flat coil outside of the electrode assembly (in the case of a flat coil, for example parallel to a main plane of symmetry of the flat coil) between the housing wall and the electrode assembly. In addition, it is conceivable that the carrier section is spaced apart from the electrode assembly in the end position in order to leave part of the opening in the housing free. The carrier section preferably passes through the opening.

Das Erweitern des Ballonabschnitts kann dann beginnen, wenn sich der Endbereich in seiner oben genannten Endlage befindet, oder bereits während des Schritts des Einführens, solange der Endbereich durch die Öffnung passt. Im ersten Zustand herrscht im Inneren des Ballonabschnitts vorzugsweise Umgebungsdruck, d. h., es besteht keine Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Ballons und seiner unmittelbaren Umgebung. Der Schritt des Erweiterns in den zweiten Zustand kann umfassen, den Ballonabschnitt über die Leitung unter Druck zu setzen. Hierbei kann insbesondere das Fluid durch die Leitung in den Ballonabschnitt hineinströmen. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um ein Gas, beispielsweise Luft, höchstvorzugsweise ein Schutzgas (Inertgas wie Argongas), handeln. Das Schutzgas bietet den synergetischen Vorteil, dass es nicht nur im Brandfall zur Feuerbekämpfung in situ am Ort der Elektrodenbaugruppe geeignet, sondern auch vorteilhafterweise im bestehenden Fertigungsanlagen für Energiespeicherzellen vorhanden ist. Vorzugsweise ist der Ballonabschnitt entsprechend dazu eingerichtet, im Brandfall in der Elektrodenbaugruppe undicht zu werden, insbesondere zu reißen.The expansion of the balloon section can start when the end region is in its above-mentioned end position, or already during the insertion step, as long as the end region fits through the opening. In the first state, the interior of the balloon section is preferably at ambient pressure, i. that is, there is no pressure differential between the interior of the balloon and its immediate surroundings. The step of expanding to the second condition may include pressurizing the balloon portion via the conduit. Here, in particular, the fluid can flow through the line into the balloon section. The fluid can in particular be a gas, for example air, most preferably an inert gas (inert gas such as argon gas). The protective gas offers the synergetic advantage that it is not only suitable for fighting fires in situ at the location of the electrode assembly in the event of a fire, but is also advantageously present in the existing production facilities for energy storage cells. The balloon section is preferably set up accordingly to leak, in particular to rupture, in the event of a fire in the electrode assembly.

Spätestens wenn der Ballonabschnitt seinen zweiten Zustand erreicht hat, steht er entlang seiner Außenoberfläche mit der Elektrodenbaugruppe in Kontakt. Der Ballonabschnitt kann im zweiten Zustand formschlüssig oder kraftschlüssig mit der Elektrodenbaugruppe verbunden sein. Vorzugsweise drückt der Ballonabschnitt dabei auf die Elektrodenbaugruppe. Mit anderen Worten, der Ballonabschnitt kann eine radial auswärts (in die zweite Richtung) gerichtete Stützkraft (Presskraft) auf die Elektrodenbaugruppe ausüben.At the latest when the balloon section has reached its second state, it is in contact with the electrode assembly along its outer surface. In the second state, the balloon section can be connected to the electrode assembly in a positive or non-positive manner. The balloon section preferably presses on the electrode assembly. In other words, the balloon portion can exert a radially outward (in the second direction) supporting force (pressing force) on the electrode assembly.

Wenn der Endbereich zentral im Elektrodenwickel angeordnet ist, wird also eine Innenoberfläche des Elektrodenwickels nach außen gedrückt, wobei der Ballonabschnitt vorzugsweise entlang des Innenumfangs des Elektrodenwickels an letzterem anliegt. Wenn der Endbereich hingegen neben dem Elektrodenwickel (insbesondere Flachwickel) positioniert ist, drückt er vorzugsweise den Elektrodenwickel und eine Innenwand des Gehäuses auseinander, stützt sich also vorzugsweise an der Innenwand ab, um den Elektrodenwickel zu pressen. Höchstvorzugsweise ist die Umgebung der Energiespeicherzelle dabei nach wie vor über die Öffnung fluidleitend mit dem Innenraum verbunden, sodass bei der Entgasung Gase aus dem Innenraum über die Öffnung austreten können.If the end region is arranged centrally in the electrode coil, an inner surface of the electrode coil is thus pressed outwards, with the balloon section preferably lying against the latter along the inner circumference of the electrode coil. If, on the other hand, the end area is positioned next to the electrode coil (in particular flat coil), it preferably presses the electrode coil and an inner wall of the housing apart, ie it is preferably supported on the inner wall in order to press the electrode coil. Most preferably, the area surrounding the energy storage cell is still connected to the interior via the opening in a fluid-conducting manner, so that gases can escape from the interior via the opening during degassing.

Der Schritt des Ladens der Zellanordnung (der offenen Energiespeicherzelle) kann Teil der Formierung der Energiespeicherzelle sein, bei dem die passive Grenzschicht gebildet wird. Während dieses Schritts kann die Elektrodenbaugruppe anschwellen. Das Anschwellen kann radial in der ersten Richtung und/oder antiradial entgegen der ersten Richtung erfolgen. D. h., durch das Anschwellen kann der Ballonabschnitt komprimiert werden. Andererseits, kann dabei ein Abstand zwischen der Elektrodenbaugruppe und dem Gehäuse schrumpfen. Wenn das Aktivmaterial der Anode Silizium-basiert ist, insbesondere Siliziumoxid oder Siliziumkarbid, enthält, weist die Elektrodenbaugruppe ein vergleichsweise großes Schwellverhältnis (Volumenzuwachs relativ zum ursprünglichen Volumen) auf.The step of charging the cell arrangement (the open energy storage cell) can be part of the formation of the energy storage cell, in which the passive boundary layer is formed. During this step, the electrode assembly may swell. The swelling can be radial in the first direction and/or anti-radial against the first direction. That is, the balloon section can be compressed by the swelling. On the other hand, a distance between the electrode assembly and the case may shrink. If the active material of the anode is silicon-based, in particular silicon oxide or silicon carbide, the electrode assembly has a comparatively large swelling ratio (volume increase relative to the original volume).

Bevor die Stützvorrichtung wie oben beschrieben in den Innenraum eingeführt wird, kann in einer weiteren Variante das vorstehend im Detail erläuterte Stützelement analog zu Stützvorrichtung in den Innenraum eingebracht/eingeführt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass die Öffnung jeweils als Führungsabschnitt für das Stützelement beim Einführen des letzteren dient. Vorzugsweise wird das Stützelement so angeordnet, dass es das Entgasen über die Öffnung zulässt. Hierzu kann der Stützelement in eine Position im Innenraum gebracht werden, in der es von der Öffnung und/oder von der Elektrodenbaugruppe beabstandet ist.Before the support device is introduced into the interior space as described above, in a further variant the support element explained in detail above can be introduced into the interior space analogously to the support device. In particular, it is conceivable that the opening in each case as a guide section for the support element when inserting the latter serves. Preferably, the support element is arranged to allow outgassing via the opening. For this purpose, the support element can be brought into a position in the interior space in which it is at a distance from the opening and/or from the electrode assembly.

Wenn die Elektrodenbaugruppe als Elektrodenwickel ausgestaltet ist, kann das Stützelement insbesondere zentral in oder lateral neben den Elektrodenwickel eingeführt werden. Anschließend kann der Endbereich im Schritt des Einführens der Stützvorrichtung abschnittsweise oder vollständig in das Stützelement eingeführt werden. Um die Elektrodenbaugruppe mittels des Stützelements dauerhaft abzustützen, gewünschtenfalls zu pressen/komprimieren, kann der Ballonabschnitt das Stützelement im Schritt des Erweiterns des Ballonabschnitts in der zweiten Richtung plastisch aufweiten, während er aus seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand gebracht wird.If the electrode assembly is designed as an electrode coil, the support element can be introduced in particular centrally into or laterally next to the electrode coil. Then, in the step of inserting the support device, the end region can be inserted partially or completely into the support element. In order to permanently support, if desired to press/compress, the electrode assembly by means of the support element, the balloon section can plastically expand the support element in the step of expanding the balloon section in the second direction while being brought from its first state to its second state.

Das Verfahren zur Herstellung der Energiespeicherzelle kann als weitere Schritte ein Ablassen des Drucks/Fluids aus dem Ballonabschnitt enthalten, bei dem sich der Ballonabschnitt elastisch reversibel in seinen ersten Zustand rückverformen kann. Darüber hinaus kann das Verfahren ein Entladen der Zellanordnung für die Energiespeicherzelle und/oder mehrere zusätzliche Ladezyklen enthalten. Ferner enthält das Verfahren vorzugsweise ein Entfernen der Stützvorrichtung aus dem Innenraum, gegebenenfalls ein Belassen des Stützelements in Anlage an der Elektrodenbaugruppe, einen oder mehrere weitere Entgasungsvorgänge, ein Verschließen der Öffnung, und/oder ein Reifen (sogenanntes Aging) der Energiespeicherzelle. Insbesondere kann das in Anlage an der Elektrodenbaugruppe belassene Stützelement dazu angeordnet sein, weiter gegen die Elektrodenbaugruppe zu drücken (kraftschlüssige Verbindung).The method for manufacturing the energy storage cell can include, as further steps, releasing the pressure/fluid from the balloon section, during which the balloon section can elastically and reversibly deform back into its first state. In addition, the method may include discharging the cell array for the energy storage cell and/or multiple additional charge cycles. The method also preferably includes removing the support device from the interior, optionally leaving the support element in contact with the electrode assembly, one or more further degassing processes, closing the opening, and/or aging (so-called aging) the energy storage cell. In particular, the support element left in contact with the electrode assembly can be arranged to press further against the electrode assembly (positive connection).

Darüber hinaus kann dieses Verfahren beliebige der vorstehend in Zusammenhang mit der Stützvorrichtung und/oder dem Stützsystem beschriebene Merkmale aufweisen. Insbesondere kann das Verfahren beliebige Funktionen der Stützvorrichtung beziehungsweise des Stützsystems und deren Komponenten als Verfahrensschritte enthalten.Additionally, this method may include any of the features described above in connection with the support device and/or support system. In particular, the method can contain any functions of the supporting device or the supporting system and its components as method steps.

Die auf diese Weise hergestellte, hier vorgeschlagene Energiespeicherzelle umfasst somit das Gehäuse, welches den Innenraum der Energiespeicherzelle begrenzt, sowie den Elektrolyten und die Elektrodenbaugruppe im Innenraum. Wenn ein Stützelement vorgesehen und die Elektrodenbaugruppe als Elektrodenwickel, insbesondere zylindrischer Elektrodenwickel, ausgebildet ist, liegt das Stützelement vorzugsweise an einer Innenumfangsfläche des Elektrodenwickels an. Andernfalls, insbesondere wenn das Stützelement vorgesehen und die Elektrodenbaugruppe als Flachwickel ausgebildet ist, liegt das Stützelement bevorzugt außerhalb der Elektrodenbaugruppe, beispielsweise an einer Längsseite des Flachwickels, an.The energy storage cell produced in this way and proposed here thus comprises the housing, which delimits the interior of the energy storage cell, and the electrolyte and the electrode assembly in the interior. If a support element is provided and the electrode assembly is designed as an electrode coil, in particular a cylindrical electrode coil, the support element preferably rests against an inner peripheral surface of the electrode coil. Otherwise, in particular if the support element is provided and the electrode assembly is designed as a flat coil, the support element preferably rests outside of the electrode assembly, for example on a longitudinal side of the flat coil.

Das hier vorgeschlagene Fahrzeug enthält eine derartige Energiespeicherzelle oder mehrere derartige Energiespeicherzellen. Die Energiespeicherzelle/n kann/können zu einer Antriebsbatterie (Hochvoltspeicher) des Fahrzeuges gehören.The vehicle proposed here contains such an energy storage cell or several such energy storage cells. The energy storage cell(s) can belong to a drive battery (high-voltage storage) of the vehicle.

Bevorzugte Ausführungsformen einer Stützvorrichtung, eines Stützsystems, eines Verfahrens zur Herstellung einer Energiespeicherzelle, einer Energiespeicherzelle sowie eines Fahrzeuges werden nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert, wobei

  • 1 eine Variante einer Stützvorrichtung zum Abstützen einer gewickelten Elektronenbaugruppe in einer zylindrischen Energiespeicherzelle zeigt, wobei der Endbereich teilweise in den Innenraum des Gehäuses eingeführt ist und sich der Ballonabschnitt in seinem ersten Zustand befindet;
  • 2 die Stützvorrichtung aus 1 zeigt, wobei der Endbereich vollständig in den Innenraum des Gehäuses eingeführt ist und sich der Ballonabschnitt in seinem zweiten Zustand befindet;
  • 3 die Stützvorrichtung aus 1 zeigt, wobei sich der Ballonabschnitt in seinem ersten Zustand befindet, nachdem er die anschwellende Elektronenbaugruppe abgestützt hat;
  • 4 eine unter Verwendung der Stützvorrichtung aus 1 hergestellte Energiespeicherzelle zeigt;
  • 5 eine weitere Variante einer Stützvorrichtung zum Abstützen einer gewickelten Elektrodenbaugruppe in einer prismatischen Energiespeicherzelle zeigt, wobei der Endbereich teilweise in den Innenraum des Gehäuses eingeführt ist und sich der Ballonabschnitt in seinem ersten Zustand befindet;
  • 6 die Stützvorrichtung aus 5 in zeigt, wobei der Endbereich vollständig in den Innenraum des Gehäuses eingeführt ist und sich der Ballonabschnitt in seinem zweiten Zustand befindet;
  • 7 eine Variante eines Stützsystems zeigt, wobei das Stützelement vollständig und der Endbereich teilweise in den Innenraum des Gehäuses eingeführt ist, und wobei sich der Ballonabschnitt in seinem ersten Zustand befindet;
  • 8 das Stützsystem aus 6 zeigt, wobei der Endbereich vollständig in den Innenraum des Gehäuses eingeführt ist und sich der Ballonabschnitt in seinem zweiten Zustand befindet;
  • 9 das Stützsystem aus 6 zeigt, wobei sich der Ballonabschnitt in seinem ersten Zustand befindet, nachdem er das Stützelement aufgeweitet hat;
  • 10 eine unter Verwendung des Stützsystems aus 7 hergestellte Energiespeicherzelle zeigt;
  • 11 eine weitere Variante eines Stützsystems, wobei das Stützelement vollständig und der Endbereich teilweise in den Innenraum des Gehäuses eingeführt ist, und wobei sich der Ballonabschnitt in seinem ersten Zustand befindet;
  • 12 das Stützsystem aus 11 zeigt, wobei der Endbereich vollständig in den Innenraum des Gehäuses eingeführt ist und sich der Ballonabschnitt in seinem zweiten Zustand befindet;
  • 13 das Stützsystem aus 11 zeigt, wobei sich der Ballonabschnitt in seinem ersten Zustand befindet, nachdem er das Stützelement aufgeweitet hat;
  • 14 eine unter Verwendung des Stützsystems aus 11 hergestellte Energiespeicherzelle zeigt;
  • 15 eine Variante eines Fahrzeuges mit mehreren Energiespeicherzellen zeigt; und
  • 16 eine Variante eines Verfahrens zur Herstellung einer Energiespeicherzelle zeigt.
Preferred embodiments of a support device, a support system, a method for producing an energy storage cell, an energy storage cell and a vehicle will now be explained in more detail with reference to the attached schematic drawings, wherein
  • 1 shows a variant of a support device for supporting a coiled electron assembly in a cylindrical energy storage cell, with the end portion partially inserted into the interior of the housing and the balloon portion is in its first state;
  • 2 the support device off 1 Figure 12 shows the end portion fully inserted into the interior of the housing and the balloon portion in its second condition;
  • 3 the support device off 1 Figure 12 shows the balloon portion in its first state after supporting the inflating electron assembly;
  • 4 one using the support device 1 fabricated energy storage cell;
  • 5 Figure 12 shows a further variant of a support device for supporting a coiled electrode assembly in a prismatic energy storage cell, with the end portion partially inserted into the interior of the housing and the balloon portion being in its first state;
  • 6 the support device off 5 Figure 12 shows the end portion fully inserted into the interior of the housing and the balloon portion in its second condition;
  • 7 Figure 12 shows a variant of a support system with the support member fully inserted and the end portion partially inserted into the interior of the housing and with the balloon portion in its first state;
  • 8th the support system 6 shows, with the end area completely in the interior of the housing is inserted and the balloon portion is in its second condition;
  • 9 the support system 6 Figure 12 shows the balloon portion in its first condition after having expanded the support member;
  • 10 one using the support system 7 fabricated energy storage cell;
  • 11 a further variant of a support system, wherein the support element is completely and the end region is partially inserted into the interior of the housing, and wherein the balloon section is in its first state;
  • 12 the support system 11 Figure 12 shows the end portion fully inserted into the interior of the housing and the balloon portion in its second condition;
  • 13 the support system 11 Figure 12 shows the balloon portion in its first condition after having expanded the support member;
  • 14 one using the support system 11 fabricated energy storage cell;
  • 15 shows a variant of a vehicle with several energy storage cells; and
  • 16 shows a variant of a method for producing an energy storage cell.

Die 1 bis 4 zeigen eine Stützvorrichtung 10, wie sie während der Herstellung einer zylindrischen Energiespeicherzelle 40 verwendet wird. Die im Folgenden genannten Verfahrensschritte des zugehörigen Verfahrens 100 zur Herstellung der Energiespeicherzelle 40 sind in 16 schematisiert gezeigt, auf die im Folgenden ebenfalls Bezug genommen wird.The 1 until 4 12 show a support device 10 used during manufacture of a cylindrical energy storage cell 40. FIG. The method steps of the associated method 100 for producing the energy storage cell 40 mentioned below are in 16 shown schematically, to which reference is also made below.

Die Stützvorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, eine in einem Gehäuse 30 befindliche Elektrodenbaugruppe 34 durch eine Öffnung 31 im Gehäuse 30 hindurch abzustützen, während sie einem Formierungsprozess unterzogen („formiert“), insbesondere geladen, wird. Zu diesem Zweck hat die Stützvorrichtung 10 einen Trägerabschnitt 12 und einen Ballonabschnitt 16. Der Trägerabschnitt 12 ist rohrartig als starrer länglicher Schaft als ausgebildet. Durch den Trägerabschnitt 12 hindurch verläuft eine Leitung für ein Fluid die im Inneren des Ballonabschnitts 16 mündet.The support device 10 is set up to support an electrode assembly 34 located in a housing 30 through an opening 31 in the housing 30 while it is subjected to a forming process (“formed”), in particular being charged. For this purpose, the support device 10 has a support section 12 and a balloon section 16. The support section 12 is tubular in the form of a rigid, elongate shaft. A line for a fluid runs through the support section 12 and opens into the interior of the balloon section 16 .

Der Trägerabschnitt 12 weist einen Endbereich 14 auf, bei dem es sich gerade um denjenigen Teil des Trägerabschnitts 12 handelt, der in den Ballonabschnitt 16 hineinragt (somit durch den Ballonabschnitt 16 umhüllt ist). Der Endbereich 14 hat ein proximales Ende (in 1 beispielsweise oben) sowie ein distales Ende (in 1 unten), wobei das distale Ende gleichzeitig ein distales Ende des Trägerabschnitts 12 ist. Es versteht sich, dass das distale Ende dasjenige Ende des Trägerabschnitts ist, welches beim Einführen in das Gehäuse 30 zuerst in den durch das Gehäuse 30 begrenzten Innenraum 32 der Energiespeicherzelle 40 gelangt. Der Endbereich 14 des Trägerabschnitts 12 erstreckt sich vom proximalen Ende in einer ersten Richtung R1 (axial) bis zum distalen Ende. Es ist vorgesehen, dass die Stützvorrichtung entlang der ersten Richtung R1 in das Gehäuse 30 eingeführt wird.The carrier section 12 has an end region 14 which is just that part of the carrier section 12 which projects into the balloon section 16 (thus enveloped by the balloon section 16). The end portion 14 has a proximal end (in 1 e.g. above) and a distal end (in 1 below), the distal end being a distal end of the carrier section 12 at the same time. It goes without saying that the distal end is that end of the carrier section which, when it is inserted into the housing 30 , first reaches the interior space 32 of the energy storage cell 40 which is delimited by the housing 30 . The end region 14 of the carrier section 12 extends from the proximal end in a first direction R1 (axial) to the distal end. The support device is intended to be inserted into the housing 30 along the first direction R1.

Der Ballonabschnitt ist am proximalen Ende des Endbereichs 14 fixiert und in dieser Variante vom distalen Ende des Endbereichs 14 beabstandet. Somit ist ein distales Ende des Ballonabschnitts 16 praktisch lose. Die Leitung kann am distalen Ende des Trägerabschnitts 12/Endbereichs 14 und/oder an weiteren Stellen entlang des Endbereichs 14 fluidleitend mit dem Inneren des Ballonabschnitts 16 verbunden sein. Der Ballonabschnitt 16 ist als gasundurchlässiger Schlauchballon ausgebildet. Seine einzige Öffnung 31 ist am proximalen Ende des Endbereichs 14 verortet. Unabhängig davon, in welchem der unten beschriebenen Zustände sich der Ballonabschnitt 16 befindet, umhüllt der Ballonabschnitt 16 den Endbereich 14. Dabei ist der Ballonabschnitt 16 der ersten Richtung länger als der Endbereich 14.The balloon section is fixed to the proximal end of the end area 14 and is spaced from the distal end of the end area 14 in this variant. Thus, a distal end of the balloon portion 16 is essentially loose. The line can be connected in a fluid-conducting manner to the interior of the balloon section 16 at the distal end of the carrier section 12/end region 14 and/or at other points along the end region 14. The balloon section 16 is designed as a gas-impermeable tubular balloon. Its only opening 31 is located at the proximal end of the end portion 14 . Irrespective of which of the states described below the balloon section 16 is in, the balloon section 16 envelops the end region 14. The balloon section 16 in the first direction is longer than the end region 14.

Der Ballonabschnitt 16 kann mehrere Zustände einnehmen, in denen er unterschiedlich stark befüllt ist. In einem in 1 gezeigten ersten dieser Zustände, befindet sich der Ballonabschnitt 16 in einem ersten Zustand, in dem er ein erstes Innenvolumen aufweist. Hierbei ist der Ballonabschnitt 16 auf den Endbereich 14 praktisch aufgestülpt, ohne sich entgegen der ersten Richtung über das proximale Ende des Endbereichs 14 hinaus zu erstrecken. In diesem ersten Zustand ist wie in 1 gezeigt vorgesehen, dass die Stützvorrichtung, insbesondere der Ballonabschnitt 16 und der Endbereich 14 des Trägerabschnitts 12, in eine teilweise produzierte Energiespeicherzelle eingeführt wird. Im Herstellungsverfahren 100 wird diese teilweise produzierte Energiespeicherzelle, auch als Zellanordnung bezeichnet, in einem Schritt 102 bereitgestellt (siehe 16).The balloon section 16 can assume several states in which it is filled to different degrees. in a 1 As shown in the first of these states, the balloon portion 16 is in a first state in which it has a first interior volume. In this case, the balloon section 16 is practically turned over onto the end area 14 without extending beyond the proximal end of the end area 14 in the opposite direction to the first direction. In this first state is as in 1 shown provided that the support device, in particular the balloon portion 16 and the end portion 14 of the support portion 12, is inserted into a partially produced energy storage cell. In the manufacturing method 100, this partially produced energy storage cell, also referred to as a cell arrangement, is provided in a step 102 (see FIG 16 ).

Die teilweise produzierte Energiespeicherzelle kann das Gehäuse 30, welches den Innenraum 32 der Energiespeicherzelle begrenzt, sowie eine in einen im Innenraum 32 befindlichen Elektrolyten (nicht dargestellte) eingetauchte Elektrodenbaugruppe 34 enthalten, welche eine Anode, eine Kathode und einen Separator zwischen der Anode und der Katode aufweist. Elektrodenbaugruppe 34 ist als zylindrischer Elektrodenwickel mit einem zentralen, axial verlaufenden Hohlraum ausgebildet. Die Anode enthält eine metallische Elektrode (zum Beispiel aus Kupfer), die ein Aktivmaterial trägt. Dieses Aktivmaterial enthält Siliziumoxid oder Siliziumkarbid. Analog dazu enthält die Kathode eine metallische Elektrode (zum Beispiel aus Aluminium), die ein Aktivmaterial (hier beispielsweise in Form von Lithium-Mangan-Oxid) trägt. Der Separator ist aus einem Polymer hergestellt. Die Öffnung 31 des Gehäuses 30 dient nicht nur dazu, den Endbereich des Trägerabschnitts 12 in die Energiespeicherzelle 40 zerstörungsfrei einführen zu können, sondern auch für das Entgasen der Energiespeicherzelle 40 während oder nach der Formierung.The partially fabricated energy storage cell may include the housing 30 defining the interior 32 of the energy storage cell and an electrode assembly 34 submerged in an electrolyte (not shown) located in the interior 32, comprising an anode, a cathode, and a separator between the anode and the cathode has. Electrode assembly 34 is formed as a cylindrical electrode coil with a central, axially extending cavity. The anode contains a metallic electrode (made of copper, for example) carrying an active material. This active material contains silicon oxide or silicon carbide. Similarly, the cathode contains a metallic electrode (for example made of aluminium) which carries an active material (here for example in the form of lithium manganese oxide). The separator is made of a polymer. The opening 31 of the housing 30 serves not only to be able to introduce the end region of the carrier section 12 into the energy storage cell 40 without destroying it, but also for degassing the energy storage cell 40 during or after the formation.

Bereits während des Einführens (Schritt 104 in 16) der Stützvorrichtung 10 in den Innenraum 32, insbesondere in den Elektrodenwickel, in der ersten Richtung R1 oder erst nach Erreichen einer Endlage des Endbereichs 14 im Zentrum des Elektrodenwickels kann der Ballonabschnitt 16 befüllt werden. Hierfür ist hier beispielhaft vorgesehen, dass ein Schutzgas (insbesondere Argon) über die Leitung unter Druck in den Ballonabschnitt 16 eingeströmt. Dadurch wird der Ballonabschnitt 16 in einem Schritt 106 aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand elastisch reversibel erweitert, insbesondere aufgebläht, in dem der Ballonabschnitt 16 ein zweites Innenvolumen aufweist. Das zweite Innenvolumen ist bevorzugt größer als das erste Innenvolumen. Beim Aufblähen vergrößert sich der Ballonabschnitt 16 insbesondere radial, also in einer zur ersten Richtung R1 senkrechten zweiten Richtung R2 (siehe 1 und 2). Im zweiten Zustand presst der Ballonabschnitt 16 somit die Elektrodenbaugruppe 34. Im Detail übt der Ballonabschnitt 16 eine radial auswärts gerichtete Kraft auf die Elektronenbaugruppe 34 aus, die einer Druckdifferenz von beispielsweise 1 bar bis 3 bar zwischen einer Innenumfangsfläche und einer Außenumfangsfläche der Elektrodenbaugruppe 34 entspricht. Das zweite Innenvolumen ist dabei etwa 10-mal so groß wie das erste Innenvolumen.Already during the insertion (step 104 in 16 ) of the support device 10 into the interior 32, in particular into the electrode coil, in the first direction R1 or only after the end region 14 has reached an end position in the center of the electrode coil, the balloon section 16 can be filled. For this purpose, it is provided here, for example, that a protective gas (in particular argon) flows under pressure into the balloon section 16 via the line. As a result, the balloon section 16 is elastically and reversibly expanded, in particular inflated, in a step 106 from the first state into the second state, in which the balloon section 16 has a second internal volume. The second interior volume is preferably larger than the first interior volume. When inflated, the balloon section 16 increases in particular radially, that is to say in a second direction R2 perpendicular to the first direction R1 (see FIG 1 and 2 ). In the second state, the balloon section 16 thus presses the electrode assembly 34. In detail, the balloon section 16 exerts a radially outwardly directed force on the electron assembly 34, which corresponds to a pressure difference of, for example, 1 bar to 3 bar between an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of the electrode assembly 34. The second inner volume is about 10 times larger than the first inner volume.

In der Konfiguration aus 2 wird die (Energiespeicher-) Zellanordnung sodann in einem Schritt 108 geladen. Dies hat zur Folge, dass die Elektronenbaugruppe 34 insbesondere radial in der Richtung R2 und antiradial in der entgegengesetzten Richtung anschwillt. Da der Ballonabschnitt 16 flächig an der Innenumfangsfläche der Elektrodenbaugruppe 34 anliegt, übt er über die Innenumfangsfläche hinweg eine homogene, radialauswärts gerichtete (Stütz- bzw. Druck-) Kraft auf die Elektronenbaugruppe 34 aus, damit letztere vorteilhafterweise homogen anschwillt und möglichst wenige Verwerfungen bildet. Der Schritt 108 kann insbesondere mehrere Ladezyklen enthalten. Anschließend oder spätestens zum Ende des Formierungsvorgangs der Energiespeicherzelle 40 wird sodann das Argongas aus dem Ballonabschnitt 16 abgelassen, sodass der Ballonabschnitt 16 wieder in seinem ersten Zustand gelangt. Dabei wird der Kontakt zwischen den Ballonabschnitt 16 und der Elektrodenbaugruppe 34 gelöst, damit der Ballonabschnitt 16 wieder durch die Öffnung 31 aus dem Innenraum 32 entfernt werden kann (siehe 3). Die Öffnung 31 wird hinterher verschlossen. Die fertiggestellte Energiespeicherzelle 40 mitsamt der passiven Grenzschicht (SEI) ist in 4 gezeigt.In the configuration off 2 the (energy storage) cell arrangement is then loaded in a step 108 . This causes the electron assembly 34 to swell particularly radially in the direction R2 and anti-radially in the opposite direction. Since the balloon section 16 lies flat against the inner peripheral surface of the electrode assembly 34, it exerts a homogeneous, radially outward (support or pressure) force on the electron assembly 34 over the inner peripheral surface, so that the latter advantageously swells homogeneously and forms as few distortions as possible. In particular, step 108 may include multiple charging cycles. Subsequently, or at the latest at the end of the formation process of the energy storage cell 40, the argon gas is then released from the balloon section 16, so that the balloon section 16 returns to its first state. In the process, the contact between the balloon section 16 and the electrode assembly 34 is released so that the balloon section 16 can be removed from the interior space 32 again through the opening 31 (see FIG 3 ). The opening 31 is closed afterwards. The completed energy storage cell 40 together with the passive interface (SEI) is in 4 shown.

Die 5 und 6 zeigen eine Stützvorrichtung 10, wie sie während der Herstellung einer prismatischen Energiespeicherzelle 40 verwendet wird. Abweichend von den 1 bis 4 wird der Endbereich 14 nicht ins Zentrum des Elektrodenwickels sondern außerhalb des Elektrodenwickels in den Innenraum 32 eingeführt. Wenn sich der Ballonabschnitt 16 in seinem zweiten Zustand befindet, stützt er sich an einer Innenwand des Gehäuses 30 ab und presst eine Außenumfangsfläche des Elektrodenwickels nach innen/in Richtung einer der Innenwand gegenüberliegenden Wand des Gehäuses 30. Insbesondere presst der Ballonabschnitt 16 gegen eine der beiden langen Seiten (in 5 rechts) des Elektroden-Flachwickels.The 5 and 6 FIG. 1 shows a support device 10 as used during the manufacture of a prismatic energy storage cell 40. FIG. Deviating from the 1 until 4 the end region 14 is not inserted into the center of the electrode coil but outside of the electrode coil into the inner space 32 . When the balloon section 16 is in its second state, it bears against an inner wall of the housing 30 and presses an outer peripheral surface of the electrode coil inward/towards a wall of the housing 30 opposite the inner wall. In particular, the balloon section 16 presses against one of the two long sides (in 5 right) of the electrode flat coil.

Die 7 bis 10 zeigen ein Stützsystem, welches bei der Herstellung einer zylindrischen Energiespeicherzelle 40 verwendet wird. Das Stützsystem weist zusätzlich zur Stützvorrichtung 10 ein Stützelement 20, hier in Form einer zylindrischen Hülse, insbesondere eines hohlzylindrischen Metallgeflechts, auf. Der im Folgenden genannte Verfahrensschritt 103 des zugehörigen Verfahrens 100 ist ebenfalls in 16 schematisiert gezeigt, auf die an dieser Stelle verwiesen wird.The 7 until 10 show a support system used in the manufacture of a cylindrical energy storage cell 40. FIG. In addition to the support device 10, the support system has a support element 20, here in the form of a cylindrical sleeve, in particular a hollow-cylindrical metal mesh. The method step 103 of the associated method 100 mentioned below is also in 16 shown schematically, to which reference is made here.

Bei der Herstellung mittels dieses Stützsystems wird das Stützelement 20, hier geführt durch die Öffnung 31, in den Innenraum 32 eingebracht (Schritt 103), bevor der Endbereich 14 des Trägerabschnitts 12 durch die Öffnung 31 eingeführt wird. Wie in 7 gezeigt, ist das Stützelement 20 mit Spiel gegenüber der Elektrodenbaugruppe 34 zentral in letzterer aufgenommen, bevor es mittels der Stützvorrichtung 10 gegen die Elektronenbaugruppe 34 drücken kann. Der Endbereich 14 wird im Schritt des Einführens der Stützvorrichtung 10 zentral in der Richtung R1 in das Stützelement 20 eingeführt (siehe 7, Ballonabschnitt 16 im ersten Zustand).During production using this support system, the support element 20 , guided here through the opening 31 , is introduced into the interior 32 (step 103 ) before the end region 14 of the carrier section 12 is introduced through the opening 31 . As in 7 As shown, the support element 20 is received centrally in the electrode assembly 34 with play in relation to the latter before it can press against the electron assembly 34 by means of the support device 10 . In the step of inserting the support device 10, the end region 14 is inserted centrally in the direction R1 into the support element 20 (see FIG 7 , balloon section 16 in the first state).

Anschließend wird der Ballonabschnitt 16 wie oben beschrieben befüllt, um ihn in seinen zweiten Zustand zu bringen und das Stützelement 20 aufzuweiten. Hierbei wird das Stützelement 20 derart plastisch deformiert, dass es während des nachfolgenden Ladevorgangs die radial auswärts gerichtete Stützkraft homogen auf die Elektronenbaugruppe 34 ausübt. Wahlweise kann der Endbereich 14 sodann im Innenraum 32 verbleiben, während die Zellanordnung im Schritt 108 oder in weiteren Ladezyklen geladen bzw. entladen wird, oder vorher nach Entleeren des Fluids aus dem Ballonabschnitt 16 im ersten Zustand aus dem Gehäuse 30 entfernt werden. Das Stützelement 20 verbleibt schließlich als fester Bestandteil in der Energiespeicherzelle 40 und stützt bzw. presst die Elektrodenbaugruppe 34.The balloon section 16 is then inflated as described above in order to bring it into its second state and to expand the support element 20 . Here, the support element 20 is plastically deformed in such a way that it is directed radially outwards during the subsequent loading process Supporting force exerts homogeneously on the electron assembly 34. Optionally, the end region 14 can then remain in the interior 32 while the cell arrangement is charged or discharged in step 108 or in further charging cycles, or can be removed from the housing 30 beforehand after the fluid has been emptied from the balloon section 16 in the first state. Finally, the support element 20 remains as a fixed component in the energy storage cell 40 and supports or presses the electrode assembly 34.

Die in den 11 bis 14 gezeigte Herstellung einer prismatischen Energiespeicherzelle 40 unter Verwendung des Stützsystems mit einem Stützelement 20 erfolgt analog zur Herstellung der zylindrischen Energiespeicherzelle 40 aus 10, wobei das Stützelement 20 wie in den 5 und 6 außerhalb des Elektrodenwickels positioniert wird. Das Fahrzeug 200 aus 15 enthält schließlich mehrere Energiespeicherzellen 40 gemäß den 4, 10 und/oder 14, die Teil des Hochvoltspeichers sind.The in the 11 until 14 Production of a prismatic energy storage cell 40 shown using the support system with a support element 20 is analogous to the production of the cylindrical energy storage cell 40 from 10 , Wherein the supporting element 20 as in FIGS 5 and 6 is positioned outside the electrode coil. The vehicle 200 off 15 finally contains several energy storage cells 40 according to the 4 , 10 and/or 14, which are part of the high-voltage storage device.

Die Begriffe „aufweisen“, „umfassen“, „mit“ und ähnliche sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung als nicht abschließend zu verstehen. Insbesondere können die jeweiligen Komponenten weitere, nicht genannte Elemente enthalten. Analog bedeutet der unbestimmte Artikel „ein/e“ vorliegend „mindestens eine/e“, also „ein/e oder mehrere“.The terms “have”, “comprise”, “with” and the like are not to be understood as conclusive within the scope of the present disclosure. In particular, the respective components can contain other elements that are not mentioned. Analogously, the indefinite article “a/e” means “at least one”, i.e. “one or more”.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims (14)

Stützvorrichtung (10) zum Abstützen einer Elektrodenbaugruppe (34) in einem Gehäuse (30) einer Energiespeicherzelle (40), umfassend einen Trägerabschnitt (12) mit einem sich in einer ersten Richtung (R1) erstreckenden Endbereich (14), und einen den Endbereich (14) umhüllenden Ballonabschnitt (16), wobei der Ballonabschnitt (16) aus einem ersten Zustand, in dem er ein erstes Innenvolumen aufweist, durch unter Druck Setzen des Ballonabschnitts (16) in einen zweiten Zustand bringbar ist, in dem der Ballonabschnitt (16) ein zweites Innenvolumen aufweist, welches größer als das erste Innenvolumen ist, und in dem der Ballonabschnitt (16) in einer zur ersten Richtung (R1) senkrechten zweiten Richtung (R2) erweitert ist.A support device (10) for supporting an electrode assembly (34) in a housing (30) of an energy storage cell (40), comprising a support portion (12) having an end region (14) extending in a first direction (R1), and a balloon section (16) enveloping the end region (14), wherein the balloon portion (16) can be brought from a first state in which it has a first interior volume to a second state in which the balloon section (16) has a second interior volume which is greater than is the first interior volume, and in which the balloon portion (16) is expanded in a second direction (R2) perpendicular to the first direction (R1). Stützvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Trägerabschnitt (12) zumindest in seinem Endbereich (14) starr ist.Support device (10) after claim 1 , wherein the carrier section (12) is rigid at least in its end region (14). Stützvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Trägerabschnitt (12) eine Leitung für ein Fluid aufweist, die in den Ballonabschnitt (16) mündet, und wobei der Ballonabschnitt (16) über die Leitung unter Druck setzbar ist, um aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu gelangen, wobei die Leitung optional an einem durch den Ballonabschnitt (16) umhüllten Ende (18) des Trägerabschnitts (12) in den Ballonabschnitt (16) mündet.Support device (10) after claim 1 or 2 , wherein the carrier section (12) has a line for a fluid, which opens into the balloon section (16), and wherein the balloon section (16) can be pressurized via the line in order to get from the first state into the second state, the line optionally opening into the balloon section (16) at an end (18) of the carrier section (12) enveloped by the balloon section (16). Stützvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ballonabschnitt (16) in der ersten Richtung (R1) über den Endbereich (14) des Trägerabschnitts (12) hinausragt.Support device (10) according to one of the preceding claims, in which the balloon section (16) projects in the first direction (R1) beyond the end region (14) of the carrier section (12). Stützvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ballonabschnitt (16) eine gasdichte Membran aufweist, und/oder wobei ein Innendruck im Ballonabschnitt (16) im zweiten Zustand zwischen 1,2 bar und 5,5 bar beträgt, und/oder wobei der Ballonabschnitt (16) im zweiten Zustand gegenüber dem ersten Zustand elastisch reversibel erweitert ist.Support device (10) according to one of the preceding claims, wherein the balloon section (16) has a gas-tight membrane, and/or wherein an internal pressure in the balloon section (16) in the second state is between 1.2 bar and 5.5 bar, and/or wherein the balloon section (16) is elastically and reversibly expanded in the second state compared to the first state. Stützvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Innenvolumen mindestens dreimal, mindestens fünfmal oder mindestens achtmal so groß ist wie das erste Innenvolumen, und/oder wobei das zweite Innenvolumen mindestens 1 cm3 oder mindestens 2 cm3 beträgt.Support device (10) according to one of the preceding claims, wherein the second internal volume is at least three times, at least five times or at least eight times as large as the first internal volume, and/or wherein the second internal volume is at least 1 cm 3 or at least 2 cm 3 . Stützsystem, umfassend eine Stützvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und ein separates, als Hohlkörper ausgebildetes Stützelement (20), wobei der Endbereich (14) in der ersten Richtung (R1) in das Stützelement (20) einführbar ist, wenn sich der Ballonabschnitt (16) in seinem ersten Zustand befindet, und wobei der Ballonabschnitt (16) dazu eingerichtet ist, das Stützelement (20) in der zweiten Richtung (R2) plastisch aufzuweiten, wenn der Ballonabschnitt (16) aus seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand gebracht wird.support system, comprehensive a support device (10) according to one of the preceding claims, and a separate support element (20) designed as a hollow body, wherein the end region (14) can be inserted into the support element (20) in the first direction (R1) when the balloon section (16) is in its first state, and wherein the balloon portion (16) is adapted to plastically expand the support member (20) in the second direction (R2) when the balloon portion (16) is brought from its first condition to its second condition. Stützsystem nach Anspruch 7, wobei das Stützelement (20) als Geflecht ausgebildet und/oder aus einem nichtleitenden Material hergestellt ist, und/oder wobei der Ballonabschnitt (16) dazu eingerichtet ist, sich ausgehend von seinem zweiten Zustand durch Verringern des Innendrucks im Ballonabschnitt (16) vom Stützelement (20) zu lösen.support system claim 7 , wherein the support element (20) is designed as a mesh and/or is made from a non-conductive material, and/or wherein the balloon section (16) is set up to move away from the support element, starting from its second state, by reducing the internal pressure in the balloon section (16). (20) to solve. Verfahren (100) zur Herstellung einer Energiespeicherzelle (40), umfassend: Bereitstellen (102) einer Zellanordnung, wobei die Zellanordnung ein einen Innenraum (32) begrenzendes Gehäuse (30), sowie im Innenraum (32) einen Elektrolyten und eine Elektrodenbaugruppe (34) mit einer Anode, einer Kathode und einem Separator zwischen der Anode und der Kathode aufweist; zumindest abschnittsweises Einführen (104) der Stützvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder der Stützvorrichtung (10) des Stützsystems nach einem der Ansprüche 7 und 8 in den Innenraum (32) durch eine Öffnung im Gehäuse (30), wobei sich der Ballonabschnitt (16) im ersten Zustand befindet und die Stützvorrichtung (10) in der ersten Richtung (R1) verlagert wird; Erweitern (106) des Ballonabschnitts (16) aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand, wobei der Ballonabschnitt (16) im zweiten Zustand an der Elektrodenbaugruppe (34) anliegt; und Laden (108) der Zellanordnung, während sich der Ballonabschnitt (16) im zweiten Zustand befindet.Method (100) for producing an energy storage cell (40), comprising: providing (102) a cell arrangement, the cell arrangement having a housing (30) delimiting an interior space (32), and an electrolyte and an electrode assembly (34) in the interior space (32) having an anode, a cathode and a separator between the anode and the cathode; at least partially introducing (104) the support device (10) according to one of Claims 1 until 6 or the support device (10) of the support system according to one of Claims 7 and 8th into the interior space (32) through an opening in the housing (30) with the balloon portion (16) in the first state and the support device (10) being displaced in the first direction (R1); expanding (106) the balloon portion (16) from the first condition to the second condition, the balloon portion (16) abutting the electrode assembly (34) in the second condition; and loading (108) the cell assembly while the balloon portion (16) is in the second state. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Anode Silizium, insbesondere Siliziumoxid oder Siliziumkarbid, enthält.procedure after claim 9 , wherein the anode contains silicon, in particular silicon oxide or silicon carbide. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, ferner umfassend: Einbringen (103) des Stützelements (20) des Stützsystems nach Anspruch 7 oder 8 in den Innenraum (32) vor dem Schritt des Einführens (104) der Stützvorrichtung (10), wobei der Endbereich (14) im Schritt des Einführens der Stützvorrichtung (10) zumindest abschnittsweise in das Stützelement (20) eingeführt wird, und wobei der Ballonabschnitt (16) das Stützelement (20) im Schritt des Erweiterns des Ballonabschnitts (16) in der zweiten Richtung (R2) plastisch aufweitet, während er aus seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand gebracht wird.procedure after claim 9 or 10 , further comprising: introducing (103) the support element (20) of the support system claim 7 or 8th into the interior (32) before the step of inserting (104) the support device (10), the end region (14) being inserted at least in sections into the support element (20) in the step of inserting the support device (10), and the balloon section (16) plastically comprising the support member (20) in the step of expanding the balloon portion (16) in the second direction (R2). tet while being brought from its first state to its second state. Energiespeicherzelle (40), hergestellt mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 11, umfassend das Gehäuse (30), welches den Innenraum (32) der Energiespeicherzelle (40) begrenzt, sowie den Elektrolyten und die Elektrodenbaugruppe (34) im Innenraum (32).Energy storage cell (40), produced by the method according to one of claims 9 until 11 , comprising the housing (30) which limits the interior (32) of the energy storage cell (40), and the electrolyte and the electrode assembly (34) in the interior (32). Energiespeicherzelle (40) nach Anspruch 12, hergestellt mittels des Verfahrens nach Anspruch 11, wobei die Elektrodenbaugruppe (34) als Elektrodenwickel ausgebildet ist und das Stützelement (20) an einer Innenumfangsfläche oder an einer Mantelfläche des Elektrodenwickels anliegt.Energy storage cell (40) after claim 12 , prepared by the method according to claim 11 , wherein the electrode assembly (34) is designed as an electrode coil and the support element (20) rests on an inner peripheral surface or on a lateral surface of the electrode coil. Fahrzeug (200), umfassend eine oder mehrere Energiespeicherzellen (40) nach einem der Ansprüche 12 und 13.Vehicle (200), comprising one or more energy storage cells (40) according to any one of Claims 12 and 13 .
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