DE102021131936A1 - battery cell - Google Patents
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Abstract
Eine Batteriezelle weist ein Gehäuse, eine Elektrodenstapelanordnung, ein erstes Anschlusselement und ein zweites Anschlusselement auf, welches Gehäuse eine erste Gehäuseseite und eine zweite Gehäuseseite aufweist, welche erste Gehäuseseite eine erste Gehäusewand und welche zweite Gehäuseseite eine zweite Gehäusewand aufweist, welche erste Gehäuseseite zur zweiten Gehäuseseite entgegengesetzt vorgesehen ist, welches erste Anschlusselement an der ersten Gehäuseseite vorgesehen ist und auf der ersten Gehäuseseite von außen kontaktierbar ist, welches zweite Anschlusselement an der zweiten Gehäuseseite vorgesehen ist und auf der zweiten Gehäuseseite von außen kontaktierbar ist, welche Elektrodenstapelanordnung im Gehäuse angeordnet ist und erste Elektrodenanordnungen und zweite Elektrodenanordnungen aufweist, welche ersten Elektrodenanordnungen erste Elektroden und erste Streifenelemente aufweisen, welche zweiten Elektrodenanordnungen zweite Elektroden und zweite Streifenelemente aufweisen, welche ersten Elektroden und zweiten Elektroden sich in einer ersten Längsrichtung zwischen der ersten Gehäuseseite und der zweiten Gehäuseseite erstrecken, welches erste Anschlusselement über die ersten Streifenelemente mit den ersten Elektroden elektrisch verbunden ist, und welches zweite Anschlusselement über die zweiten Streifenelemente mit den zweiten Elektroden elektrisch verbunden ist. A battery cell has a housing, an electrode stack arrangement, a first connection element and a second connection element, which housing has a first housing side and a second housing side, which first housing side has a first housing wall and which second housing side has a second housing wall, which first housing side has the second housing side is provided opposite, which first connection element is provided on the first side of the housing and can be contacted from the outside on the first side of the housing, which second connection element is provided on the second side of the housing and can be contacted from the outside on the second side of the housing, which electrode stack arrangement is arranged in the housing and first Has electrode arrangements and second electrode arrangements, which first electrode arrangements have first electrodes and first strip elements, which second electrode arrangements have second electrodes and second strip elements, which first electrodes and second electrodes extend in a first longitudinal direction between the first housing side and the second housing side, which first connection element is electrically connected to the first electrodes via the first strip elements, and which second connection element is electrically connected to the second electrodes via the second strip elements.
Description
Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle.The invention relates to a battery cell.
Die
Die
Die
Die
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Batteriezelle bereitzustellen.It is therefore an object of the invention to provide a new battery cell.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs.This object is solved by the subject matter of the independent patent claim.
Eine Batteriezelle ist als prismatische Batteriezelle mit einem Gehäuse, einer Elektrodenstapelanordnung, einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement ausgebildet, welches Gehäuse eine quaderförmige Grundform mit einer ersten Gehäuseseite und einer zweiten Gehäuseseite aufweist, welche erste Gehäuseseite eine erste Gehäusewand und welche zweite Gehäuseseite eine zweite Gehäusewand aufweist, welche erste Gehäuseseite zur zweiten Gehäuseseite entgegengesetzt vorgesehen ist, welches erste Anschlusselement an der ersten Gehäuseseite vorgesehen ist und auf der ersten Gehäuseseite von außen kontaktierbar ist, welches zweite Anschlusselement an der zweiten Gehäuseseite vorgesehen ist und auf der zweiten Gehäuseseite von außen kontaktierbar ist, welche Elektrodenstapelanordnung im Gehäuse angeordnet ist und erste Elektrodenanordnungen und zweite Elektrodenanordnungen aufweist, welche ersten Elektrodenanordnungen erste Elektroden und erste Streifenelemente aufweisen, welche zweiten Elektrodenanordnungen zweite Elektroden und zweite Streifenelemente aufweisen, welche ersten Elektroden und zweiten Elektroden sich in einer ersten Längsrichtung zwischen der ersten Gehäuseseite und der zweiten Gehäuseseite erstrecken, welches erste Anschlusselement über die ersten Streifenelemente mit den ersten Elektroden elektrisch verbunden ist, und welches zweite Anschlusselement über die zweiten Streifenelemente mit den zweiten Elektroden elektrisch verbunden ist. Das Vorsehen der Anschlusselemente an gegenüber liegenden Seiten und die entsprechende Ausrichtung der Elektrodenanordnungen ermöglichen kurze Verbindungswege zwischen den Elektroden und den Anschlusselementen. Dies ermöglicht einen geringen elektrischen Widerstand, eine gute Kühlung über die Streifenelemente und einen kompakten Aufbau.A battery cell is designed as a prismatic battery cell with a housing, an electrode stack arrangement, a first connection element and a second connection element, which housing has a cuboid basic shape with a first housing side and a second housing side, which first housing side has a first housing wall and which second housing side has a second housing wall which first side of the housing is provided opposite to the second side of the housing, which first connection element is provided on the first side of the housing and can be contacted from the outside on the first side of the housing, which second connection element is provided on the second side of the housing and can be contacted from the outside on the second side of the housing, which electrode stack arrangement is arranged in the housing and has first electrode arrangements and second electrode arrangements, which first electrode arrangements have first electrodes and first strip elements, which second electrode arrangements have second electrodes and second strip elements, which first electrodes and second electrodes extend in a first longitudinal direction between the first housing side and the second housing side, which first connection element is electrically connected to the first electrodes via the first strip elements, and which second connection element is electrically connected to the second electrodes via the second strip elements. The provision of the connection elements on opposite sides and the corresponding alignment of the electrode arrangements enable short connection paths between the electrodes and the connection elements. This enables low electrical resistance, good cooling via the strip elements, and a compact design.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Batteriezelle als Lithiumlonen-Batteriezelle ausgebildet. Diese Batteriezellen ermöglichen eine hohe Kapazität pro Masse und eine vorteilhafte Materialwahl für die Streifenelemente.According to a preferred embodiment, the battery cell is designed as a lithium ion battery cell. These battery cells enable a high capacity per mass and an advantageous choice of material for the strip elements.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Batteriezelle ein erstes Isolationselement und ein zweites Isolationselement auf, das erste Anschlusselement ist gegenüber der ersten Gehäusewand durch das erste Isolationselement elektrisch isoliert, und das zweite Anschlusselement ist gegenüber der zweiten Gehäusewand durch das zweite Isolationselement elektrisch isoliert ist. Die elektrische Isolierung erhöht die Sicherheit und ermöglicht die Verwendung von elektrisch leitenden Materialien wie Metallen für die Gehäusewand des Gehäuses.According to a preferred embodiment, the battery cell has a first insulation element and a second insulation element, the first connection element is electrically insulated from the first housing wall by the first insulation element, and the second connection element is electrically insulated from the second housing wall by the second insulation element. Electrical isolation increases safety and allows the use of electrically conductive materials such as metals for the enclosure wall of the enclosure.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Elektrodenstapelanordnung Separatoren zwischen den ersten Elektroden und zweiten Elektroden vorgesehen. Separatoren sind bei bestimmten Batteriezelltypen vorteilhaft.According to a preferred embodiment, separators are provided between the first electrodes and second electrodes in the electrode stack arrangement. Separators are beneficial for certain battery cell types.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt
- - das erste Anschlusselement,
- - das zweite Anschlusselement, oder
- - das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement mindestens 30 % der gesamten Außenfläche der zugeordneten Gehäuseseite ein, bevorzugt mindestens 40 %, weiter bevorzugt mindestens 50 %, weiter bevorzugt mindestens 60 %, weiter bevorzugt mindestens 70 %, weiter bevorzugt mindestens 80 % und weiter bevorzugt mindestens 90 %. Ein großes Anschlusselement ermöglicht bei der Kontaktierung aufgrund der großen Fläche einen vergleichsweise geringen elektrischen Widerstand. Gerade die Kontaktierungsstellen weisen häufig einen vergleichsweise großen Widerstand auf. Zudem ermöglicht ein großes Anschlusselement eine gute Kühlleistung im Anschlussbereich und verbessert hierdurch die Gesamt-Kühlleistung. Ein weiterer Vorteil eines großen Anschlusselements besteht in der Möglichkeit, die Streifenelemente mit einer großen Breite in Richtung zum Anschlusselement zu kontaktieren. Dies verbessert den elektrischen Widerstand gegenüber einem schmalen Streifenelement um beispielsweise 20 % bis 80 %.
- - the first connecting element,
- - the second connecting element, or
- - the first connection element and the second connection element occupy at least 30% of the entire outer surface of the associated side of the housing, preferably at least 40%, more preferably at least 50%, more preferably at least 60%, more preferably at least 70%, more preferably at least 80% and more preferably at least 90%. A large connection element enables a comparatively low electrical resistance when making contact due to the large area. The contact points in particular often have a comparatively high resistance. In addition, a large connection element enables good cooling performance in the connection area and thus improves the overall cooling performance. A further advantage of a large contact element is the possibility of contacting the strip elements with a large width in the direction of the contact element. This improves the electric Resistance to a narrow strip element by, for example, 20% to 80%.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die ersten Streifenelemente in einen ersten Bereich zwischen den ersten Elektroden und dem ersten Anschlusselement, und die zweiten Streifenelemente erstrecken sich in einen zweiten Bereich zwischen den zweiten Elektroden und dem zweiten Anschlusselement. Die Streifenelemente haben hierdurch einen vergleichsweise direkten Weg zwischen den zugeordneten Elektroden und den zugeordneten Anschlusselementen.According to a preferred embodiment, the first strip elements extend into a first region between the first electrodes and the first connection element, and the second strip elements extend into a second region between the second electrodes and the second connection element. As a result, the strip elements have a comparatively direct path between the associated electrodes and the associated connection elements.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse ein erstes Deckelement auf, welches erste Deckelement zumindest abschnittsweise die erste Gehäusewand und das erste Anschlusselement ausbildet. Ein solches Deckelelement erleichtert die Herstellung und die Abdichtung in diesem Bereich. According to a preferred embodiment, the housing has a first cover element, which first cover element forms the first housing wall and the first connection element at least in sections. Such a cover element facilitates manufacture and sealing in this area.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse ein zweites Deckelement auf, welches zweite Deckelement zumindest abschnittsweise die zweite Gehäusewand und das zweite Anschlusselement ausbildet.According to a preferred embodiment, the housing has a second cover element, which second cover element forms the second housing wall and the second connection element at least in sections.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten Elektroden quer zur ersten Längsrichtung zwischen der ersten Gehäuseseite und der zweiten Gehäuseseite eine maximale erste Elektrodenbreite auf, und die ersten Streifenelemente weisen zwischen der zugeordneten ersten Elektrode und dem ersten Anschlusselement eine minimale Streifenelementbreite auf, welche mindestens 40 % der maximalen ersten Elektrodenbreite beträgt, bevorzugt mindestens 50 %, weiter bevorzugt mindestens 60 %, weiter bevorzugt mindestens 70 %, weiter bevorzugt mindestens 80 %, weiter bevorzugt mindestens 90 % und weiter bevorzugt mindestens 100 %. Derart breite Streifenelemente ermöglichen eine Kontaktierung der Elektroden mit geringem elektrischem Widerstand und eine gute Kühlleistung über die Streifenelemente.According to a preferred embodiment, the first electrodes have a maximum first electrode width transversely to the first longitudinal direction between the first housing side and the second housing side, and the first strip elements have a minimum strip element width between the associated first electrode and the first connection element, which is at least 40% of the maximum first electrode width is preferably at least 50%, more preferably at least 60%, more preferably at least 70%, more preferably at least 80%, more preferably at least 90% and more preferably at least 100%. Such wide strip elements enable contacting of the electrodes with low electrical resistance and a good cooling capacity via the strip elements.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die zweiten Elektroden quer zur ersten Längsrichtung zwischen der ersten Gehäuseseite und der zweiten Gehäuseseite eine maximale zweite Elektrodenbreite auf, und die zweiten Streifenelemente weisen zwischen der zugeordneten zweiten Elektrode und dem zweiten Anschlusselement eine minimale Streifenelementbreite auf, welche mindestens 40 % der maximalen zweiten Elektrodenbreite beträgt, bevorzugt mindestens 50 %, weiter bevorzugt mindestens 60 %, weiter bevorzugt mindestens 70 %, weiter bevorzugt mindestens 80 %, weiter bevorzugt mindestens 90 % und weiter bevorzugt mindestens 100 %. Derart breite Streifenelemente ermöglichen eine Kontaktierung der Elektroden mit geringem elektrischem Widerstand und eine gute Kühlleistung über die Streifenelemente.According to a preferred embodiment, the second electrodes have a maximum second electrode width transversely to the first longitudinal direction between the first housing side and the second housing side, and the second strip elements have a minimum strip element width between the associated second electrode and the second connection element, which is at least 40% of the maximum second electrode width is preferably at least 50%, more preferably at least 60%, more preferably at least 70%, more preferably at least 80%, more preferably at least 90% and more preferably at least 100%. Such wide strip elements enable contacting of the electrodes with low electrical resistance and a good cooling capacity via the strip elements.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten Elektroden quer zur ersten Längsrichtung zwischen der ersten Gehäuseseite und der zweiten Gehäuseseite eine maximale erste Elektrodenbreite auf, und
- - das erste Anschlusselement,
- - das zweite Anschlusselement, oder
- - das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement weisen eine maximale Anschlusselementbreite auf, welche maximale Anschlusselementbreite mindestens 40 % der ersten Elektrodenbreite beträgt, bevorzugt mindestens 50 %, weiter bevorzugt mindestens 60 %, weiter bevorzugt mindestens 70 %, weiter bevorzugt mindestens 80 %, weiter bevorzugt mindestens 90 % und weiter bevorzugt mindestens 100 %. Dies ermöglicht eine vergleichsweise lange Anbindung der Streifenelemente an die Anschlusselemente.
- - the first connecting element,
- - the second connecting element, or
- - The first connection element and the second connection element have a maximum connection element width, which maximum connection element width is at least 40% of the first electrode width, preferably at least 50%, more preferably at least 60%, more preferably at least 70%, more preferably at least 80%, more preferably at least 90% and more preferably at least 100%. This enables a comparatively long connection of the strip elements to the connecting elements.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse
- - auf der ersten Gehäuseseite,
- - auf der zweiten Gehäuseseite, oder
- - auf der ersten Gehäuseseite und auf der zweiten Gehäuseseite
- - on the first side of the case,
- - on the second side of the case, or
- - on the first side of the housing and on the second side of the housing
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten Elektrodenanordnungen jeweils eine erste Folie auf, welche elektrisch leitfähig ist, welche das erste Streifenelement ausbildet und welche sich in einen dritten Bereich der ersten Elektrode erstreckt, wobei im dritten Bereich mindestens eine erste Aktivmaterialschicht auf der ersten Folie vorgesehen ist. Die Folie kann als Ableitfolie dienen und sowohl im Elektrodenbereich als auch im Streifenelementbereich vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine günstige Herstellung der Elektrodenanordnung.According to a preferred embodiment, the first electrode arrangements each have a first film which is electrically conductive, which forms the first strip element and which extends into a third area of the first electrode, with at least one first active material layer being provided on the first film in the third area . The film can serve as a discharge film and can be provided both in the electrode area and in the strip element area. This enables the electrode arrangement to be manufactured cheaply.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein erstes Abdichtelement zwischen dem ersten Anschlusselement und der ersten Gehäusewand vorgesehen, und ein zweites Abdichtelement ist zwischen dem zweiten Anschlusselement und der zweiten Gehäusewand vorgesehen, welches erste Abdichtelement und welches zweite Abdichtelement dazu vorgesehen sind, einen Austritt eines Elektrolyts zwischen dem jeweiligen Anschlusselement und der zugeordneten Gehäusewand zu verhindern.According to a preferred embodiment, a first sealing element is provided between the first connection element and the first housing wall, and a second sealing element is provided between the second connection element and the second housing wall, which first Sealing element and which second sealing element are provided to prevent leakage of an electrolyte between the respective connection element and the associated housing wall.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es zeigt:
-
1 in schematischer Darstellung von oben eine Batteriezelle, -
2 in schematischer Darstellung von vorne die Batteriezelle von1 , -
3 in schematischer Darstellung von links die Batteriezelle von1 , -
4 in einer Seitenansicht eine Elektrodenanordnung, -
5 in einer Draufsicht die Elektrodenanordnung von4 , -
6 in einer in Längsrichtung geschnittenen Darstellung die Batteriezelle von1 , -
7 in schematischer Darstellung von links eine weitere Ausführungsform der Batteriezelle von1 , -
8 in einer Seitenansicht die Elektrodenanordnung von4 mit einem Anschlusselement, -
9 in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform der Elektrodenanordnung von4 , und -
10 in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform der Elektrodenanordnung von4 .
-
1 a battery cell in a schematic representation from above, -
2 in a schematic representation from the front of the battery cell1 , -
3 in a schematic representation from the left the battery cell of1 , -
4 in a side view an electrode arrangement, -
5 in a plan view the electrode arrangement of FIG4 , -
6 in a longitudinally sectioned representation of the battery cell1 , -
7 in a schematic representation from the left another embodiment of the battery cell of1 , -
8th in a side view the electrode arrangement of4 with a connection element, -
9 in a side view a further embodiment of the electrode arrangement of FIG4 , and -
10 in a side view a further embodiment of the electrode arrangement of FIG4 .
Im Folgenden sind gleiche oder gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden üblicherweise nur einmal beschrieben. Die Beschreibung ist figurenübergreifend aufeinander aufbauend, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden. Begriffe wie links, rechts, oben und unten sind - sofern nicht anders angegeben - keine absoluten Begriffe und können beispielsweise in Abhängigkeit von der Einbaulage oder der jeweiligen Darstellung variieren. Es handelt sich aber um eine bevorzugte Ausführungsform.In the following, parts that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols and are usually only described once. The description builds on one another across figures in order to avoid unnecessary repetition. Unless otherwise stated, terms such as left, right, up and down are not absolute terms and can vary, for example, depending on the installation position or the respective representation. But it is a preferred embodiment.
Das Gehäuse 30 hat eine quaderförmige Grundform mit einer Gehäuseseite 31 (oben), einer Gehäuseseite 33 (links), einer Gehäuseseite 34 (rechts), einer Gehäuseseite 35 (vorne) und einer Gehäuseseite 36 (hinten). Die Gehäuseseite 33 ist zur Gehäuseseite 34 entgegengesetzt vorgesehen, sie liegen also auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 30. Das Anschlusselement 38 ist an der Gehäuseseite 33 vorgesehen und auf der Gehäuseseite 33 von außen kontaktierbar. Das Anschlusselement 39 ist an der Gehäuseseite 34 vorgesehen und auf der Gehäuseseite 34 von außen kontaktierbar. Die Batteriezelle 20 kann über die Anschlusselemente 38, 39 elektrische Energie bereitstellen, und die Anschlusselemente 38, 39 können auch als Pole bezeichnet werden.The
Der Gehäuseseite 31 (oben) entgegengesetzt ist die Gehäuseseite 32 (unten) vorgesehen.The housing side 32 (bottom) is provided opposite the housing side 31 (top).
Das Anschlusselement 38 nimmt bevorzugt einen vergleichsweise großen Flächenanteil der Gehäuseseite 33 ein, beispielsweise 80 % oder 90 %The
Die Elektrode 61, 62 hat eine Längsrichtung 91 und eine Querrichtung 92 quer zur Längsrichtung.The
Die Elektrodenanordnung 51 bzw. 52 weist eine Folie 53 auf, die auch als Ableiterfolie bezeichnet wird und als elektrischer Leiter einen Stromfluss ermöglicht. Im Bereich der Elektrode 61, 62 ist auf einer Seite der Folie 53 bzw. auf beiden Seiten eine Aktivmaterialschicht 54 vorgesehen. Die Dicke 93 der Elektrode 61, 62 liegt bevorzugt im Bereich 15 µm bis 2 mm.The
Das Streifenelement 55 bzw. 56 ist bevorzugt zumindest bereichsweise oder vollständig frei von der Aktivmaterialschicht 54, da dieser Bereich zum einen nicht wirksam für die galvanische Zelle ist und zum anderen auch üblicherweise schlechter elektrisch leitend ist als die Folie 53. Zudem hat das Streifenelement 55 bzw. 56 ohne die Aktivmaterialschicht 54 eine geringere Dicke 94 als im Bereich der Elektrode 61 bzw. 62, und dies ermöglicht ein besseres Biegen des Streifenelements 55 bzw. 56 und einen kompakteren Aufbau im Kontaktierungsbereich mit dem zugeordneten Anschlusselement 38 bzw. 39.The
Die Dicke 94 liegt bevorzugt im Bereich 4 µm bis 50 µm.The
Bevorzugt ist die Batteriezelle als Lithium-Ionen-Batteriezelle ausgebildet.The battery cell is preferably designed as a lithium-ion battery cell.
Hierbei weist die positive Elektrodenanordnung 51 bevorzugt eine Folie 53 aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung auf, und die Aktivmaterialschicht 54 weist bevorzugt ein Aktivmaterial auf wie
- - Lithium-Cobalt(III)-Oxid,
- - Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid,
- - Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid, oder
- - Lithiumeiesenphosphat.
- - lithium cobalt(III) oxide,
- - lithium nickel manganese cobalt oxide,
- - lithium nickel cobalt aluminum oxide, or
- - lithium iron phosphate.
Die negative Elektrodenanordnung 52 weist bevorzugt eine Folie 53 aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung auf, und die Aktivmaterialschicht 54 weist bevorzugt ein Aktivmaterial auf wie
- - Graphit,
- - nanokristallines, amorphes Silicium,
- - Lithiumtitanat, oder
- - Zinndioxid.
- - graphite,
- - nanocrystalline, amorphous silicon,
- - lithium titanate, or
- - tin dioxide.
Die Aktivmaterialschichten 54 können jeweils zusätzlich Additive aufweisen.The active material layers 54 can each additionally have additives.
Die Batteriezelle 20 kann auch als ein anderer Zelltyp aufgebaut werden, beispielsweise als
- - Natrium-Schwefel-Batteriezelle,
- - Nickel-Eisen-Batteriezelle, oder
- - Nickel-Zink-Batteriezelle.
- - sodium-sulphur battery cell,
- - Nickel-iron battery cell, or
- - Nickel-zinc battery cell.
Bevorzugt ist die Batteriezelle 20 wiederaufladbar, und eine solche Batteriezelle 20 wird auch als Sekundärzelle oder Sekundärelement bezeichnet.The
Im Gehäuse 30 ist eine Elektrodenstapelanordnung 50 vorgesehen, und die Elektrodenstapelanordnung 50 weist die Elektrodenanordnungen 51 und die Elektrodenanordnungen 52 auf. Zwischen den Elektroden 61 der Elektrodenanordnungen 51 und den Elektroden 62 der Elektrodenanordnungen 52 sind Separatoren 63 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel sind immer abwechselnd Elektroden 61 und Elektroden 62 vorgesehen. Es ist auch möglich, zumindest teilweise bspw. in der Mitte zwei gleiche Elektroden 61 oder zwei gleiche Elektroden 63 benachbart zueinander vorzusehen.An
Im Gehäuse 30 ist zudem ein Elektrolyt 64 vorgesehen, um einen lonenfluss zu ermöglichen.An
Die Elektroden 61 und 62 erstrecken sich in ihrer Längsrichtung 91 zwischen der Gehäuseseite 33 und der Gehäuseseite 34. Die Längsrichtung 91 ist also relativ zu den Gehäuseseiten 33, 34 definiert. Bevorzugt erstrecken sich alle Elektroden 61, 62 in dieselbe Längsrichtung 91, die Längsrichtung 91 kann aber auch zumindest teilweise unterschiedlich sein. Die Streifenelemente 55 der Elektrodenanordnungen 51 sind auf der der Gehäuseseite 33 zugeordneten Seite positioniert, und die Streifenelemente 56 sind auf der der Gehäuseseite 34 zugeordneten Seite positioniert. Das Anschlusselement 38 ist über die Streifenelemente 55 mit den Elektroden 61 elektrisch verbunden, und das Anschlusselement 39 ist über die Streifenelemente 56 mit den Elektroden 62 elektrisch verbunden.The
Das Gehäuse 30 weist auf der Gehäuseseite 33 eine Gehäusewand 41 auf und auf der Gehäuseseite 34 eine Gehäusewand 42. Das Gehäuse 30 weist das Isolationselement 43 und ein Isolationselement 44 auf. Das Anschlusselement 38 ist gegenüber der Gehäusewand 41 durch das Isolationselement 43 elektrisch isoliert, und das Anschlusselement 39 ist gegenüber der Gehäusewand 42 durch das Isolationselement 44 elektrisch isoliert. Diese bevorzugt vorgesehene elektrische Isolierung durch die Isolationselemente 43, 44 ermöglicht eine vergleichsweise freie Materialwahl für die Gehäusewände des Gehäuses 30. Insbesondere wird ein Kurzschluss der beiden Anschlusselemente 33, 34 über eine ggf. elektrisch leitfähige Gehäusewand verhindert. Metalle sind aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit gut geeignet als Gehäusewand für das Gehäuse 30, beispielsweise Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder Titan. Die Isolierung des Gehäuses 30 gegenüber den Anschlusselementen 38, 39 ist insbesondere bei einer Reihenschaltung von Batteriezellen vorteilhaft, da bei einer solchen Reihenschaltung die einzelnen Anschlusselemente 38, 39 auf einer vergleichsweise hohen Spannung gegenüber dem Bezugspunkt am Chassis sein können.The
Bevorzugt sind die Isolationselemente 43, 44 gleichzeitig als Abdichtelemente 45, 46 ausgebildet, und sie verhindern einen Austritt des Elektrolyts 64 zwischen dem jeweiligen Anschlusselement 38, 39 und der zugeordneten Gehäusewand 41, 42. Die Abdichtfunktion kann auch durch zusätzliche Abdichtelemente 45, 46 unabhängig von den Isolationselementen verwirklicht werden.The
Das Gehäuse 30 weist bevorzugt ein Deckelement 71 und ein Deckelement 72 auf.The
Das Deckelement 71 bildet zumindest abschnittsweise die Gehäusewand 41 und das Anschlusselement 38 aus. Bevorzugt ist auch das Isolationselement 43 durch das Deckelement 71 ausgebildet.The
In gleicher Weise bildet das Deckelement 72 bevorzugt zumindest abschnittsweise die Gehäusewand 42 und das Anschlusselement 38 aus. In the same way, the
Bevorzugt wird auch das Isolationselement 44 durch das Deckelement 72 ausgebildet.The insulation element 44 is preferably also formed by the
Diese vorteilhafte Ausbildung der Deckelemente 71, 72 ermöglicht zum einen ein Verschließen des Gehäuses 30, um einen Austritt des Elektrolyts 64 zu verhindern, und zum anderen können die Isolationselemente 43, 44 vorteilhaft im jeweiligen Deckelement 71 bzw. 72 ausgebildet werden.This advantageous embodiment of the
Das Gehäuse 30 kann im Bereich der Gehäuseseiten 31, 32, 35, 36 beispielsweise durch ein Profil oder durch mehrere miteinander verbundene Gehäusewände ausgebildet werden.The
Beispielhaft hat das Gehäuse 30 in diesem Ausführungsbeispiel eine quaderförmige Grundform mit abgerundeten Ecken.By way of example, the
Das Streifenelement 55 bzw. 56 weist eine minimale Streifenelementbreite 66 auf, welche im Ausführungsbeispiel gleichzeitig der durchschnittlichen Streifenelementbreite entspricht, da das Streifenelement 55 bzw. 56 eine rechteckige Grundform aufweist. Neben der Elektrodenanordnung 51, 52 ist beispielhaft das Anschlusselement 39 eingezeichnet, wobei noch keine Kontaktierung zwischen dem Anschlusselement 39 und der Elektrodenanordnung 62 stattgefunden hat.The
Die minimale Streifenelementbreite 66 beträgt bevorzugt mindestens 40 % der maximalen ersten Elektrodenbreite 65, weiter bevorzugt mindestens 50 %, weiter bevorzugt mindestens 60 %, weiter bevorzugt mindestens 70 %, weiter bevorzugt mindestens 80 %, weiter bevorzugt mindestens 90 % und besonders bevorzugt mindestens 100 %. Die Streifenelementbreite 66 kann auch größer sein als die Elektrodenbreite 65.The minimum
Versuche haben ergeben, dass eine möglichst große Streifenelementbreite 66 einen vergleichsweise geringen elektrischen Widerstand für den Stromfluss durch das Streifenelement 55 bzw. 56 ergibt. Auch der Wärmefluss über das Streifenelement 55 bzw. 56 kann durch eine große Streifenelementbreite 66 vergrößert werden.Experiments have shown that the largest possible
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.A wide range of variations and modifications are of course possible within the scope of the present invention.
BezugszeichenlisteReference List
- 2020
- Batteriezellebattery cell
- 3030
- GehäuseHousing
- 3131
- Gehäuseseite (oben)case side (top)
- 3232
- Gehäuseseite (unten)Housing side (bottom)
- 3333
- Gehäuseseite (links)Housing side (left)
- 3434
- Gehäuseseite (rechts)Housing side (right)
- 3535
- Gehäuseseite (vorne)Housing side (front)
- 3636
- Gehäuseseite (hinten)case side (rear)
- 3838
- erstes Anschlusselementfirst connection element
- 3939
- zweites Anschlusselementsecond connection element
- 4040
- Entgasungsventildegassing valve
- 4141
- erste Gehäusewandfirst housing wall
- 4242
- zweite Gehäusewandsecond housing wall
- 4343
- erstes Isolationselementfirst insulation element
- 4444
- zweites Isolationselementsecond insulation element
- 4545
- erstes Abdichtelementfirst sealing element
- 4646
- zweites Abdichtelementsecond sealing element
- 5050
- Elektrodenstapelanordnungelectrode stack arrangement
- 5151
- erste Elektrodenanordnungfirst electrode arrangement
- 5252
- zweite Elektrodenanordnungsecond electrode arrangement
- 5353
- erste Foliefirst slide
- 5454
- Aktivmaterialschichtactive material layer
- 5555
- erstes Streifenelementfirst strip element
- 5656
- zweites Streifenelementsecond strip element
- 5757
- erster Bereichfirst area
- 5858
- zweiter Bereichsecond area
- 6161
- erste Elektrodefirst electrode
- 6262
- zweite Elektrodesecond electrode
- 6363
- Separatorseparator
- 6464
- Elektrolytelectrolyte
- 6565
- Elektrodenbreiteelectrode width
- 6666
- Streifenelementbreitestrip element width
- 9191
- Längsrichtunglongitudinal direction
- 9292
- Querrichtungtransverse direction
- 9393
- Dicke der Elektrodethickness of the electrode
- 9494
- Dicke des StreifenelementsThickness of strip element
- 9595
- BereichArea
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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- DE 102017202354 A1 [0005]DE 102017202354 A1 [0005]
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-
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