DE102021131936A1 - battery cell - Google Patents

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DE102021131936A1
DE102021131936A1 DE102021131936.6A DE102021131936A DE102021131936A1 DE 102021131936 A1 DE102021131936 A1 DE 102021131936A1 DE 102021131936 A DE102021131936 A DE 102021131936A DE 102021131936 A1 DE102021131936 A1 DE 102021131936A1
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housing
connection element
battery cell
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electrode
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Benjamin Passenberg
Ilona Jipa
Eike Epler
Donato Fantauzzi
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Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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    • H01M50/547Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell

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.

Figure DE102021131936A1_0000
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.
Figure DE102021131936A1_0000

Description

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

Die DE 10 2018 207 330 A1 zeigt eine Speicherzelle mit zwei als Terminals ausgebildeten Seitenwandelementen. Zwei Elektroden sind an ihrer flächigen Seite über Fahnen elektrisch mit den Seitenwandelementen verbunden.The DE 10 2018 207 330 A1 shows a storage cell with two side wall elements designed as terminals. Two electrodes are electrically connected to the side wall elements on their flat side via lugs.

Die DE 10 2018 207 328 A1 zeigt eine prismatische Zelle mit zwei seitlich angeordneten Deckeln, die jeweils ein Anschlusselement aufweisen.The DE 10 2018 207 328 A1 shows a prismatic cell with two laterally arranged covers, each having a connection element.

Die DE 10 2018 207 327 A1 zeigt eine prismatische Batteriezelle mit Deckeln und seitlich angeordneten Anschlusselementen.The DE 10 2018 207 327 A1 shows a prismatic battery cell with covers and laterally arranged connection elements.

Die DE 10 2017 202 354 A1 zeigt ein Batteriegehäuse, in welchem mindestens ein Zellpaket mit mindestens einer Batteriezelle vorgesehen ist.The DE 10 2017 202 354 A1 shows a battery housing in which at least one cell pack with at least one battery cell is provided.

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 %.
According to a preferred embodiment
  • - 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.
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 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
ein Entlüftungsventil auf, um im Falle eines Überdrucks eine Entgasung aus der Batteriezelle zu ermöglichen. Das Entlüftungsventil lässt sich gut auf der Gehäuseseite des Anschlusselements oder der Anschlusselemente vorsehen, und insbesondere in Kombination mit den Deckelementen ergibt sich eine einfache Montage.According to a preferred embodiment, the housing
  • - 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
a vent valve to allow degassing from the battery cell in the event of excess pressure. The vent valve can easily be provided on the housing side of the connection element or the connection elements, and in particular in combination with the cover elements, assembly is simple.

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 von 1,
  • 3 in schematischer Darstellung von links die Batteriezelle von 1,
  • 4 in einer Seitenansicht eine Elektrodenanordnung,
  • 5 in einer Draufsicht die Elektrodenanordnung von 4,
  • 6 in einer in Längsrichtung geschnittenen Darstellung die Batteriezelle von 1,
  • 7 in schematischer Darstellung von links eine weitere Ausführungsform der Batteriezelle von 1,
  • 8 in einer Seitenansicht die Elektrodenanordnung von 4 mit einem Anschlusselement,
  • 9 in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform der Elektrodenanordnung von 4, und
  • 10 in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform der Elektrodenanordnung von 4.
Further details and advantageous developments of the invention result from the exemplary embodiments described below and illustrated in the drawings, which are in no way to be understood as limiting the invention, and from the dependent claims. It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention. It shows:
  • 1 a battery cell in a schematic representation from above,
  • 2 in a schematic representation from the front of the battery cell 1 ,
  • 3 in a schematic representation from the left the battery cell of 1 ,
  • 4 in a side view an electrode arrangement,
  • 5 in a plan view the electrode arrangement of FIG 4 ,
  • 6 in a longitudinally sectioned representation of the battery cell 1 ,
  • 7 in a schematic representation from the left another embodiment of the battery cell of 1 ,
  • 8th in a side view the electrode arrangement of 4 with a connection element,
  • 9 in a side view a further embodiment of the electrode arrangement of FIG 4 , and
  • 10 in a side view a further embodiment of the electrode arrangement of FIG 4 .

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.

1 zeigt eine Batteriezelle 20 von oben. Die Batteriezelle 20 ist als prismatische Zelle ausgebildet, und sie hat ein Gehäuse 30, ein Anschlusselement 38 und ein Anschlusselement 39. 1 shows a battery cell 20 from above. The battery cell 20 is designed as a prismatic cell and has a housing 30, a connection element 38 and a connection element 39.

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 housing 30 has a cuboid basic shape with a housing side 31 (top), a housing side 33 (left), a housing side 34 (right), a housing side 35 (front) and a housing side 36 (rear). The housing side 33 is provided opposite to the housing side 34, so they are on opposite sides of the housing 30. The connection element 38 is provided on the housing side 33 and can be contacted on the housing side 33 from the outside. The connecting element 39 is provided on the housing side 34 and can be contacted from the outside on the housing side 34 . The battery cell 20 can provide electrical energy via the connection elements 38, 39, and the connection elements 38, 39 can also be referred to as poles.

2 zeigt die Batteriezelle 20 von 1 in einer Darstellung von der Gehäuseseite 35 (vorne). 2 shows the battery cell 20 of FIG 1 in an illustration from the housing side 35 (front).

Der Gehäuseseite 31 (oben) entgegengesetzt ist die Gehäuseseite 32 (unten) vorgesehen.The housing side 32 (bottom) is provided opposite the housing side 31 (top).

3 zeigt die Batteriezelle 20 von 1 in einer Darstellung von der Gehäuseseite 33 (links). Auf der Gehäuseseite 33 sind eine Gehäusewand 42 und das Anschlusselement 38 vorgesehen. Zwischen dem Anschlusselement 38 und der Gehäusewand 42 ist ein Isolationselement 43 schematisch dargestellt, und das Isolationselement 43 ermöglicht eine elektrische Isolation zwischen dem Anschlusselement 38 und der Gehäusewand 42. Dies ermöglicht eine Ausbildung der Gehäusewand 42 aus einem leitenden Material, bspw. aus einem Metall. Eine Ausbildung der Gehäusewand 42 aus einem thermisch gut leitenden Material wie Metall ermöglicht eine gute Wärmeabfuhr der in der Batteriezelle 36 im Betrieb entstehenden Wärme. 3 shows the battery cell 20 of FIG 1 in an illustration from the housing side 33 (left). A housing wall 42 and the connection element 38 are provided on the housing side 33 . An insulation element 43 is shown schematically between the connection element 38 and the housing wall 42, and the insulation element 43 enables electrical insulation between the connection element 38 and the housing wall 42. This enables the housing wall 42 to be formed from a conductive material, e.g. from a metal. Forming the housing wall 42 from a material with good thermal conductivity, such as metal, allows for good heat dissipation of the heat generated in the battery cell 36 during operation.

Das Anschlusselement 38 nimmt bevorzugt einen vergleichsweise großen Flächenanteil der Gehäuseseite 33 ein, beispielsweise 80 % oder 90 %The connection element 38 preferably occupies a comparatively large proportion of the area of the housing side 33, for example 80% or 90%.

4 zeigt in einer Seitenansicht eine Elektrodenanordnung 51 bzw. 52, welche eine Elektrode 61 bzw. 62 und ein Streifenelement 55 bzw. 56 aufweist. Derartige Streifenelemente 55, 56 werden im Englischen als „tab“ bezeichnet und dienen zur Kontaktierung der Elektrode 61 bzw. 62. 4 shows a side view of an electrode arrangement 51 or 52, which has an electrode 61 or 62 and a strip element 55 or 56. Such strip elements 55, 56 are referred to in English as "tab" and are used to contact the electrode 61 or 62.

Die Elektrode 61, 62 hat eine Längsrichtung 91 und eine Querrichtung 92 quer zur Längsrichtung.The electrode 61, 62 has a longitudinal direction 91 and a transverse direction 92 transverse to the longitudinal direction.

5 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Elektrodenanordnung 51, 52 von 4. 5 shows the electrode arrangement 51, 52 from FIG 4 .

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 electrode arrangement 51 or 52 has a film 53, which is also referred to as a conductor film and allows current to flow as an electrical conductor. In the area of the electrodes 61, 62, an active material layer 54 is provided on one side of the film 53 or on both sides. The thickness 93 of the electrodes 61, 62 is preferably in the range of 15 μm to 2 mm.

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 strip element 55 or 56 is preferably at least partially or completely free of the active material layer 54, since this region is not effective for the galvanic cell and is also usually less electrically conductive than the film 53. In addition, the strip element 55 or .

Die Dicke 94 liegt bevorzugt im Bereich 4 µm bis 50 µm.The thickness 94 is preferably in the range of 4 μm to 50 μm.

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.
Here, the positive electrode assembly 51 preferably has a foil 53 made of aluminum or an aluminum alloy, and the active material layer 54 preferably has an active material such as
  • - 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.
The negative electrode assembly 52 preferably includes a copper or copper alloy foil 53, and the active material layer 54 preferably includes an active material such as
  • - 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.
The battery cell 20 can also be constructed as a different cell type, for example as a
  • - 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 battery cell 20 is preferably rechargeable, and such a battery cell 20 is also referred to as a secondary cell or secondary element.

6 zeigt die Batteriezelle 20 von oben in einem Längsschnitt. 6 shows the battery cell 20 from above in a longitudinal section.

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 electrode stack assembly 50 is provided in the case 30 , and the electrode stack assembly 50 includes the electrode assemblies 51 and the electrode assemblies 52 . Separators 63 are provided between the electrodes 61 of the electrode assemblies 51 and the electrodes 62 of the electrode assemblies 52 . In the exemplary embodiment, electrodes 61 and electrodes 62 are always provided alternately. It is also possible, at least partially, for example in the middle, to provide two identical electrodes 61 or two identical electrodes 63 adjacent to one another.

Im Gehäuse 30 ist zudem ein Elektrolyt 64 vorgesehen, um einen lonenfluss zu ermöglichen.An electrolyte 64 is also provided in the housing 30 in order to enable an ion flow.

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 electrodes 61 and 62 extend in their longitudinal direction 91 between the housing side 33 and the housing side 34. The longitudinal direction 91 is therefore defined relative to the housing sides 33, 34. All electrodes 61, 62 preferably extend in the same longitudinal direction 91, but the longitudinal direction 91 can also be at least partially different. The strip members 55 of the electrode assemblies 51 are positioned on the side associated with the case 33 side, and the strip members 56 are positioned on the side associated with the case 34 side. The terminal member 38 is electrically connected to the electrodes 61 via the strip members 55 and the terminal member 39 is electrically connected to the electrodes 62 via the strip members 56 .

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 housing 30 has a housing wall 41 on the housing side 33 and a housing wall 42 on the housing side 34 . The housing 30 has the insulating element 43 and an insulating element 44 . The connection element 38 is electrically insulated from the housing wall 41 by the insulation element 43 , and the connection element 39 is electrically insulated from the housing wall 42 by the insulation element 44 . This preferably provided electrical insulation by the insulation elements 43, 44 allows a comparatively free choice of material for the housing walls of the housing 30. In particular, a short circuit of the two connection elements 33, 34 via a possibly electrically conductive housing wall is prevented. Because of their good thermal conductivity, metals are well suited as a housing wall for the housing 30, for example aluminum nium, an aluminum alloy or titanium. The insulation of the housing 30 from the connection elements 38, 39 is particularly advantageous when battery cells are connected in series, since in such a series connection the individual connection elements 38, 39 can be at a comparatively high voltage compared to the reference point on the chassis.

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 insulation elements 43, 44 are preferably also designed as sealing elements 45, 46, and they prevent the electrolyte 64 from escaping between the respective connection element 38, 39 and the associated housing wall 41, 42. The sealing function can also be provided by additional sealing elements 45, 46 independently of be realized with the insulation elements.

Das Gehäuse 30 weist bevorzugt ein Deckelement 71 und ein Deckelement 72 auf.The housing 30 preferably has a cover element 71 and a cover element 72 .

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 cover element 71 forms the housing wall 41 and the connection element 38 at least in sections. The insulation element 43 is preferably also formed by the cover element 71 .

In gleicher Weise bildet das Deckelement 72 bevorzugt zumindest abschnittsweise die Gehäusewand 42 und das Anschlusselement 38 aus. In the same way, the cover element 72 preferably forms the housing wall 42 and the connection element 38 at least in sections.

Bevorzugt wird auch das Isolationselement 44 durch das Deckelement 72 ausgebildet.The insulation element 44 is preferably also formed by the cover element 72 .

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 cover elements 71, 72 enables the housing 30 to be closed in order to prevent the electrolyte 64 from escaping, and the insulating elements 43, 44 can advantageously be formed in the respective cover element 71 or 72, on the other hand.

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 housing 30 can be formed in the area of the housing sides 31, 32, 35, 36, for example, by a profile or by a plurality of housing walls connected to one another.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Batteriezelle 20 in einer Seitenansicht von der Gehäuseseite 33 her. Das Anschlusselement 38 nimmt im Vergleich zur Ausführungsform von 6 einen geringeren Flächenanteil der Gesamtfläche der Gehäuseseite 33 ein, beispielsweise 60 %. An der Gehäuseseite 33 ist im Ausführungsbeispiel zusätzlich ein Entlüftungsventil 40 vorgesehen, um im Falle eines Überdrucks eine Entgasung aus der Batteriezelle 20 zu ermöglichen. Bei Batteriezellen 20 kann es bei einem Defekt oder einer Beschädigung zu einer starken Erhitzung kommen, und eine solche Erhitzung kann dazu führen, dass das Elektrolyt 64 verdampft und ein hoher Druck entsteht. Aus Sicherheitsgründen ist es vorteilhaft, in einem solchen Fall den hohen Druck über das Entlüftungsventil 40 kontrolliert abzulassen. Das Entlüftungsventil 40 kann bspw. ein Überdruckventil sein. Es kann bevorzugt durch eine flächige Wand ausgebildet werden, welche aufgrund der Dicke und/oder des Materials weniger stabil ist als die Gehäusewand 41. Alternativ ist bspw. eine Ausbildung durch eine nicht dargestellte Öffnung in Kombination mit einer Feder und einem durch die Feder gegen die Öffnung mit einer Kraft beaufschlagten Abdichtelement möglich, beispielsweise in Form einer Kugel oder eines Halbkreises. 7 shows a further embodiment of the battery cell 20 in a side view from the housing side 33 . The connection element 38 takes in comparison to the embodiment of 6 a smaller proportion of the total area of the housing side 33, for example 60%. In the exemplary embodiment, a ventilation valve 40 is additionally provided on the housing side 33 in order to enable degassing from the battery cell 20 in the event of excess pressure. Battery cells 20 can experience significant heating when defective or damaged, and such heating can cause the electrolyte 64 to vaporize and create high pressure. For safety reasons, it is advantageous in such a case to release the high pressure via the vent valve 40 in a controlled manner. The vent valve 40 can be a pressure relief valve, for example. It can preferably be formed by a flat wall which is less stable than the housing wall 41 due to the thickness and/or the material Opening with a force applied sealing possible, for example in the form of a sphere or a semicircle.

Beispielhaft hat das Gehäuse 30 in diesem Ausführungsbeispiel eine quaderförmige Grundform mit abgerundeten Ecken.By way of example, the housing 30 in this exemplary embodiment has a cuboid basic shape with rounded corners.

8 zeigt die Elektrodenanordnung 51 bzw. 52, und die maximale Elektrodenbreite 65 ist eingezeichnet. Im Ausführungsbeispiel entspricht die maximale Elektrodenbreite 65 auch der durchschnittlichen Elektrodenbreite, da die Elektrode 61 bzw. 62 eine rechteckige Grundform aufweist. 8th shows the electrode arrangement 51 or 52, and the maximum electrode width 65 is indicated. In the exemplary embodiment, the maximum electrode width 65 also corresponds to the average electrode width, since the electrode 61 or 62 has a rectangular basic shape.

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 strip element 55 or 56 has a minimum strip element width 66, which in the exemplary embodiment also corresponds to the average strip element width, since the strip element 55 or 56 has a rectangular basic shape. In addition to the electrode arrangement 51, 52, the connection element 39 is drawn in by way of example, with no contact having yet taken place between the connection element 39 and the electrode arrangement 62.

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 strip element width 66 is preferably at least 40% of the maximum first electrode width 65, more 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 particularly preferably at least 100% . The strip element width 66 can also be larger than the electrode width 65.

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 strip element width 66 results in a comparatively low electrical resistance for the current flow through the strip element 55 or 56. The flow of heat over the strip element 55 or 56 can also be increased by a large strip element width 66 .

9 zeigt beispielhaft eine weitere Ausführungsform der Elektrodenanordnung 51 bzw. 52. Das Streifenelement 55 bzw. 56 wird zum Ende hin etwas schmaler, und dies kann bspw. erforderlich sein, wenn im Gehäuse 30 kein ausreichender Bauraum in diesem Bereich vorhanden ist. Die minimale Streifenelementbreite 66 ist damit geringer als im Ausführungsbeispiel von 8. Bei der Ermittlung der minimalen Streifenelementbreite 66 kommt es auf den Bereich 95 des Streifenelements 55 bzw. 56 zwischen der zugeordneten Elektrode 61 bzw. 62 und dem zugeordneten Anschlusselement 38 bzw. 39 an. Wenn somit - wie dargestellt - vom Streifenelement 55 bzw. 56 der äußere Bereich für eine Kontaktierung mit dem zugeordneten Anschlusselement 38 bzw. 39 verwendet wird, wird im Ausführungsbeispiel die minimale Streifenelementbreite 66 damit größer, da der äußerste Bereich des Streifenelements 55 bzw. 56 mit dem zugeordneten Anschlusselement 38 bzw. 39 verbunden ist. 9 shows an example of a further embodiment of the electrode arrangement 51 or 52. The strip element 55 or 56 becomes somewhat narrower towards the end, and this may be necessary, for example, if there is insufficient installation space in the housing 30 in this area. The minimal streak fenelementbreite 66 is thus less than in the embodiment of 8th . When determining the minimum strip element width 66, the region 95 of the strip element 55 or 56 between the associated electrode 61 or 62 and the associated connection element 38 or 39 is important. If - as shown - the outer area of the strip element 55 or 56 is used for contacting with the associated connection element 38 or 39, the minimum strip element width 66 is thus greater in the exemplary embodiment, since the outermost area of the strip element 55 or 56 with the associated connection element 38 or 39 is connected.

10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnung 51 bzw. 52. Das Streifenelement 55 bzw. 56 wird in diesem Ausführungsbeispiel abschnittsweise kleiner und auch wieder größer. Wie zu sehen ist, sind unterschiedliche Ausführungsformen möglich, und der vorhandene Bauraum kann gut ausgenutzt werden. 10 shows a further embodiment of an electrode arrangement 51 or 52. In this embodiment, the strip element 55 or 56 becomes smaller in sections and also larger again. As can be seen, different embodiments are possible and the available installation space can be well utilized.

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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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018207330 A1 [0002]DE 102018207330 A1 [0002]
  • DE 102018207328 A1 [0003]DE 102018207328 A1 [0003]
  • DE 102018207327 A1 [0004]DE 102018207327 A1 [0004]
  • DE 102017202354 A1 [0005]DE 102017202354 A1 [0005]

Claims (13)

Batteriezelle (20), welche als prismatische Batteriezelle mit einem Gehäuse (30), einer Elektrodenstapelanordnung (50), einem ersten Anschlusselement (38) und einem zweiten Anschlusselement (39) ausgebildet ist, welches Gehäuse (30) eine quaderförmige Grundform mit einer ersten Gehäuseseite (33) und einer zweiten Gehäuseseite (34) aufweist, welche erste Gehäuseseite (33) eine erste Gehäusewand (41) und welche zweite Gehäuseseite (34) eine zweite Gehäusewand (42) aufweist, welche erste Gehäuseseite (33) zur zweiten Gehäuseseite (34) entgegengesetzt vorgesehen ist, welches erste Anschlusselement (38) an der ersten Gehäuseseite (33) vorgesehen ist und auf der ersten Gehäuseseite (33) von außen kontaktierbar ist, welches zweite Anschlusselement (39) an der zweiten Gehäuseseite (34) vorgesehen ist und auf der zweiten Gehäuseseite (34) von außen kontaktierbar ist, welche Elektrodenstapelanordnung (50) im Gehäuse (30) angeordnet ist und erste Elektrodenanordnungen (51) und zweite Elektrodenanordnungen (52) aufweist, welche ersten Elektrodenanordnungen (51) erste Elektroden (61) und erste Streifenelemente (55) aufweisen, welche zweiten Elektrodenanordnungen (52) zweite Elektroden (62) und zweite Streifenelemente (56) aufweisen, welche ersten Elektroden (61) und zweiten Elektroden (62) sich in einer ersten Längsrichtung (91) zwischen der ersten Gehäuseseite (33) und der zweiten Gehäuseseite (34) erstrecken, welches erste Anschlusselement (38) über die ersten Streifenelemente (55) mit den ersten Elektroden (61) elektrisch verbunden ist, und welches zweite Anschlusselement (39) über die zweiten Streifenelemente (56) mit den zweiten Elektroden (62) elektrisch verbunden ist. Battery cell (20), which is designed as a prismatic battery cell with a housing (30), an electrode stack arrangement (50), a first connection element (38) and a second connection element (39), which housing (30) has a cuboid basic shape with a first housing side (33) and a second housing side (34), which first housing side (33) has a first housing wall (41) and which second housing side (34) has a second housing wall (42). , which first housing side (33) is provided opposite to the second housing side (34), which first connection element (38) is provided on the first housing side (33) and can be contacted from the outside on the first housing side (33), which second connection element (39) is provided on the second housing side (34) and can be contacted from the outside on the second housing side (34), which electrode stack arrangement (50) is arranged in the housing (30) and has first electrode arrangements (51) and second electrode arrangements (52), which first electrode arrangements (51) have first electrodes (61) and first strip elements (55), which second electrode arrangements (52 ) have second electrodes (62) and second strip elements (56), which first electrodes (61) and second electrodes (62) extend in a first longitudinal direction (91) between the first housing side (33) and the second housing side (34), which first connection element (38) is electrically connected to the first electrodes (61) via the first strip elements (55), and which second connection element (39) is electrically connected to the second electrodes (62) via the second strip elements (56). Batteriezelle (20) nach Anspruch 1, welche als Lithium-Ionen-Batteriezelle ausgebildet ist.Battery cell (20) after claim 1 , which is designed as a lithium-ion battery cell. Batteriezelle (20) nach Anspruch 1 oder 2, welche ein erstes Isolationselement (43) und ein zweites Isolationselement (44) aufweist, bei welcher das erste Anschlusselement (38) gegenüber der ersten Gehäusewand (41) durch das erste Isolationselement (43) elektrisch isoliert ist, und bei welcher das zweite Anschlusselement (39) gegenüber der zweiten Gehäusewand (42) durch das zweite Isolationselement (44) elektrisch isoliert ist.Battery cell (20) after claim 1 or 2 , which has a first insulation element (43) and a second insulation element (44), in which the first connection element (38) is electrically insulated from the first housing wall (41) by the first insulation element (43), and in which the second connection element ( 39) is electrically insulated from the second housing wall (42) by the second insulating element (44). Batteriezelle (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher in der Elektrodenstapelanordnung (50) Separatoren (63) zwischen den ersten Elektroden (61) und zweiten Elektroden (62) vorgesehen sind.Battery cell (20) according to one of the preceding claims, in which separators (63) are provided between the first electrodes (61) and second electrodes (62) in the electrode stack arrangement (50). Batteriezelle (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher - das erste Anschlusselement (38), - das zweite Anschlusselement (39), oder - das erste Anschlusselement (38) und das zweite Anschlusselement (39) mindestens 30 % der gesamten Außenfläche der zugeordneten Gehäuseseite (33, 34) einnimmt, bevorzugt mindestens 40 %, weiter bevorzugt mindestens 50 %, weiter bevorzugt mindestens 60 %, weiter bevorzugt mindestens 70 %, weiter bevorzugt mindestens 80 % und weiter bevorzugt mindestens 90 %.Battery cell (20) according to any one of the preceding claims, wherein - the first connection element (38), - The second connection element (39), or - the first connection element (38) and the second connection element (39) take up at least 30% of the entire outer surface of the associated housing side (33, 34), 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%. Batteriezelle (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher sich die ersten Streifenelemente (55) in einen ersten Bereich (57) zwischen den ersten Elektroden (61) und dem ersten Anschlusselement (38) erstrecken, und bei welcher sich die zweiten Streifenelemente (56) in einen zweiten Bereich (58) zwischen den zweiten Elektroden (62) und dem zweiten Anschlusselement (39) erstrecken.Battery cell (20) according to one of the preceding claims, in which the first strip elements (55) extend into a first region (57) between the first electrodes (61) and the first connection element (38), and in which the second strip elements ( 56) extend into a second area (58) between the second electrodes (62) and the second connection element (39). Batteriezelle (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Gehäuse (30) ein erstes Deckelement (71) aufweist, welches erste Deckelement (71) zumindest abschnittsweise die erste Gehäusewand (41) und das erste Anschlusselement (38) ausbildet.Battery cell (20) according to one of the preceding claims, in which the housing (30) has a first cover element (71), which first cover element (71) forms the first housing wall (41) and the first connection element (38) at least in sections. Batteriezelle (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Gehäuse (30) ein zweites Deckelement (72) aufweist, welches zweite Deckelement (72) zumindest abschnittsweise die zweite Gehäusewand (42) und das zweite Anschlusselement (38) ausbildet.Battery cell (20) according to one of the preceding claims, in which the housing (30) has a second cover element (72), which second cover element (72) forms the second housing wall (42) and the second connection element (38) at least in sections. Batteriezelle (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die ersten Elektroden (61) quer zur ersten Längsrichtung zwischen der ersten Gehäuseseite (33) und der zweiten Gehäuseseite (34) eine maximale erste Elektrodenbreite (65) aufweisen, und bei welcher die ersten Streifenelemente (55) zwischen der zugeordneten ersten Elektrode (61) und dem ersten Anschlusselement (38) eine minimale Streifenelementbreite (66) aufweisen, welche mindestens 40 % der maximalen ersten Elektrodenbreite (65) 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 %.Battery cell (20) according to one of the preceding claims, in which the first electrodes (61) have a maximum first electrode width (65) transversely to the first longitudinal direction between the first housing side (33) and the second housing side (34), and in which the first Strip elements (55) between the associated first electrode (61) and the first connection element (38) have a minimum strip element width (66) which is at least 40% of the maximum first electrode width (65), 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%. Batteriezelle (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die ersten Elektroden (61) quer zur ersten Längsrichtung zwischen der ersten Gehäuseseite (33) und der zweiten Gehäuseseite (34) eine maximale erste Elektrodenbreite (65) aufweisen, und bei welcher - das erste Anschlusselement (38), - das zweite Anschlusselement (39), oder - das erste Anschlusselement (38) und das zweite Anschlusselement (39) eine maximale Anschlusselementbreite (67) aufweisen, welche maximale Anschlusselementbreite mindestens 40 % der ersten Elektrodenbreite (65) 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 %.Battery cell (20) according to one of the preceding claims, in which the first electrodes (61) have a maximum first electrode width (65) transversely to the first longitudinal direction between the first housing side (33) and the second housing side (34), and in which - the first connection element (38), - the second connection element (39), or - the first connection element (38) and the second connection element (39) have a maximum connection element width (67), which maximum connection element width is at least 40% of the first electrode width (65), 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%. Batteriezelle (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Gehäuse (30) - auf der ersten Gehäuseseite (33), - auf der zweiten Gehäuseseite (34), oder - auf der ersten Gehäuseseite (33) und auf der zweiten Gehäuseseite (34) ein Entlüftungsventil (40) aufweist, um im Falle eines Überdrucks eine Entgasung aus der Batteriezelle (20) zu ermöglichen.Battery cell (20) according to one of the preceding claims, in which the housing (30) - on the first side of the housing (33), - on the second side of the housing (34), or - On the first housing side (33) and on the second housing side (34) has a vent valve (40) in order to allow degassing from the battery cell (20) in the event of excess pressure. Batteriezelle (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die ersten Elektrodenanordnungen (51) jeweils eine erste Folie (53) aufweisen, welche elektrisch leitfähig ist, welche das erste Streifenelement (55) ausbildet und welche sich in einen dritten Bereich der ersten Elektrode (61) erstreckt, wobei im dritten Bereich mindestens eine erste Aktivmaterialschicht (54) auf der ersten Folie (53) vorgesehen ist.Battery cell (20) according to one of the preceding claims, in which the first electrode arrangements (51) each have a first foil (53) which is electrically conductive, which forms the first strip element (55) and which extends into a third region of the first electrode (61), at least one first active material layer (54) being provided on the first film (53) in the third region. Batteriezelle (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher ein erstes Abdichtelement (45) zwischen dem ersten Anschlusselement (38) und der ersten Gehäusewand (41) vorgesehen ist, und bei welcher ein zweites Abdichtelement (46) zwischen dem zweiten Anschlusselement (39) und der zweiten Gehäusewand (42) vorgesehen ist, welches erste Abdichtelement (45) und welches zweite Abdichtelement (46) dazu vorgesehen sind, einen Durchtritt eines Elektrolyts zwischen dem jeweiligen Anschlusselement (38, 39) und der zugeordneten Gehäusewand (41, 42) zu verhindern.Battery cell (20) according to one of the preceding claims, in which a first sealing element (45) is provided between the first connection element (38) and the first housing wall (41), and in which a second sealing element (46) between the second connection element (39 ) and the second housing wall (42) is provided, which first sealing element (45) and which second sealing element (46) are provided to prevent the passage of an electrolyte between the respective connection element (38, 39) and the associated housing wall (41, 42) to prevent.
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