DE102022101369A1 - Batteriezelle sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen, Batteriesystem und Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem - Google Patents

Batteriezelle sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen, Batteriesystem und Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem Download PDF

Info

Publication number
DE102022101369A1
DE102022101369A1 DE102022101369.3A DE102022101369A DE102022101369A1 DE 102022101369 A1 DE102022101369 A1 DE 102022101369A1 DE 102022101369 A DE102022101369 A DE 102022101369A DE 102022101369 A1 DE102022101369 A1 DE 102022101369A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cell
battery
battery cell
electrodes
cooling channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022101369.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Werner Huhn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102022101369.3A priority Critical patent/DE102022101369A1/de
Publication of DE102022101369A1 publication Critical patent/DE102022101369A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643Cylindrical cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (10) für ein Batteriesystem, wobei die Batteriezelle (10) ein Zellengehäuse (12) und einen Zelleninnenraum (14) aufweist, wobei in dem Zelleninnenraum (14) zumindest ein Elektrodenpaar mit zwei Elektroden (22, 24) angeordnet ist. Die Batteriezelle (10) weist zumindest einen Kühlkanal (18) auf, der dazu ausgebildet ist, an ein Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems angeschlossen zu werden und ein durch das Kühlmittelleitsystem bereitgestelltes Kühlmedium aufzunehmen. Der Kühlkanal (18) tritt durch das Zellengehäuse (12) hindurch in den Zelleninnenraum (14) ein- und aus dem Zelleninnenraum (14) aus und ist dazu ausgebildet, zur Kühlung der Elektroden (22, 24) das Kühlmittel durch den Zelleninnenraum (14) hindurch zu leiten.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle für ein Batteriesystem, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batteriezelle, ein Batteriesystem mit einer solchen Batteriezelle sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriesystem.
  • Ein Batteriesystem im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst eine Batterie mit zumindest einer und insbesondere mit mehreren elektrisch leitend miteinander verschalteten Batteriezellen, wobei eine solche Batteriezelle bevorzugt eine Spannung im Bereich von 3,5 bis 4 Volt bereitstellt. Eine solche Batteriezelle kann als eine prismatische Zelle, eine Pouchzelle oder als Rundzelle ausgebildet sein. Die Batterie ist bevorzugt als eine sogenannte Hochvoltbatterie ausgestaltet, die dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung im Bereich von mehr als 60 Volt, insbesondere im Bereich von mehreren 100 Volt, bereitzustellen. Eine solche Hochvoltbatterie kann Teil eines Batteriesystems für ein Kraftfahrzeug sein, wo sie einen elektrischen Verbraucher, insbesondere einen Antriebsmotor, mit elektrischer Energie versorgen kann.
  • Eine Batteriezelle der oben beschriebenen Art weist in der Regel ein Zellengehäuse und einen Zelleninnenraum auf, wobei in dem Zelleninnenraum zumindest ein Elektrodenpaar mit zwei Elektroden angeordnet ist. Bekanntermaßen wird im Betrieb einer solchen Batteriezelle durch die im Zelleninnenraum ablaufenden physikochemischen Prozesse thermische Energie in Form von Wärme freigesetzt. Die resultierende Wärmeentwicklung findet zumeist nicht gleichmäßig überall in der Batteriezelle statt, sondern es können lokal Wärmespitzen oder Hot Spots entstehen. Diese ungleichmäßige Temperaturentwicklung und der Temperaturanstieg können einen Alterungsprozess der Batteriezelle beschleunigen.
  • Aus der DE 10 2012 212 451 A1 ist eine Lösung bekannt, wie die innerhalb einer Batteriezelle entstehende Wärme homogen innerhalb der Zelle verteilt werden kann. Hierzu ist ein Wärmeausgleichselement vorgesehen, welches mit einem Wärmeträgermedium befüllt und in die Zelle eingesetzt werden kann. Hierdurch findet ein Temperaturausgleich innerhalb der Zelle statt, wobei die Zelle sich nach wie vor insgesamt erwärmen kann, da keine Wärmeabfuhrmöglichkeit vorgesehen ist.
  • Um die entstehende Wärme aus der Batteriezelle abführen zu können, sieht die DE 10 2018 207 328 A1 Kühlkanäle vor, welche in eine Wandung der Batteriezelle eingearbeitet sind und von einem Kühlmedium durchströmt werden können. Hierdurch kann zwar Wärme abtransportiert werden, die beschriebene Kühlung wirkt allerdings aufgrund der Positionierung der Kanäle in der Wandung in nachteiliger Weise nur im äußersten Randbereich der Batteriezelle. Im Inneren der Batteriezelle, wo die Wärmeentwicklung am größten ist, findet hingegen keine Kühlung statt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Alterungsprozesse innerhalb einer Batteriezelle zu verlangsamen.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
  • Durch die Erfindung ist eine Batteriezelle für ein Batteriesystem bereitgestellt. Die Batteriezelle weist ein Zellengehäuse und einen Zelleninnenraum auf, wobei in dem Zelleninnenraum zumindest ein Elektrodenpaar mit zwei Elektroden angeordnet ist. Die Batteriezelle weist zudem zumindest einen Kühlkanal oder Temperierkanal auf, der dazu ausgebildet ist, an ein Kühlmittelleitsystem oder Temperiermittelleitsystem des Batteriesystems angeschlossen zu werden und ein durch das Kühlmittelleitsystem bereitgestelltes Kühlmedium oder Temperiermedium aufzunehmen. Mit anderen Worten weist der Kühlkanal entsprechende, insbesondere fluidisch abdichtende Anschlüsse auf, mittels derer er mit dafür vorgesehenen Anschlüssen des Kühlmittelleitsystems fluidisch verbunden werden kann.
  • Erfindungsgemäß tritt der Kühlkanal durch das Zellengehäuse hindurch in den Zelleninnenraum ein und aus dem Zelleninnenraum aus. Hierzu kann das Zellengehäuse zumindest einen Anschluss aufweisen, der einerseits eine Anbindung an das Kühlmittelleitsystem und andererseits an den Kühlkanal bereitstellt. Somit kann das Kühlmittel von dem Kühlmittelleitsystem in den Kühlkanal und somit in den Zelleninnenraum eingeleitet und wieder aus diesem entnommen werden. Mit anderen Worten verläuft der Kühlkanal also zumindest abschnittsweise vollständig innerhalb des Zelleninnenraums. Insbesondere durchquert der Kühlkanal den Zelleninnenraum. Der Kühlkanal ist also dazu ausgebildet, zur Kühlung oder Temperierung der Elektroden das Kühlmittel durch den Zelleninnenraum hindurchzuleiten.
  • Bevorzugt weist das Zellengehäuse zumindest zwei Anschlüsse auf, wobei ein erster Anschluss oder Eintrittsanschluss dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel in den Kühlkanal einzuleiten und ein zweiter Anschluss oder Austrittsanschluss dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel aus dem Kühlkanal auszuleiten. Ein- und Austrittsanschluss befinden sich bevorzugt an einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Zellengehäuses. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Durchströmung des Zelleninnenraums, wodurch eine besonders effiziente Kühlung oder Temperierung der Elektroden in dem Zelleninnenraum ermöglicht ist.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Kühlkapazität für eine Batteriezelle gegenüber den bekannten Lösungen durch einen Kühlkanal, der nicht nur in einem Randbereich bzw. einer Wandung der Batteriezelle verläuft, sondern direkt in den Zelleninnenraum eingebracht ist und diesen zumindest abschnittsweise durchquert, erheblich gesteigert werden kann. Auf diese Weise kann eine effiziente Temperierung der Elektroden bereitgestellt werden. Die Temperierung kann nicht nur die beschriebene Kühlung umfassen, sondern ebenso eine Erwärmung der Zelle vor einem Startvorgang auf eine gewünschte Starttemperatur. Durch die Erfindung ist ein Betrieb der Batteriezelle bei einer beliebigen, gewünschten oder bauartbedingt besonders bevorzugten Betriebstemperatur ermöglicht, was in vorteilhafter Weise zu einer Verlangsamung der Alterungsprozesse in der Batteriezelle beiträgt.
  • Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Kühlkanal innerhalb des Zelleninnenraums entlang einer im Wesentlichen zentral verlaufenden Längsachse der Batteriezelle verläuft. Handelt es sich bei der Batteriezelle um eine Rundzelle, so verläuft der Kühlkanal bevorzugt derart entlang der Längsachse, dass er in radialer Richtung einen konstanten Abstand zum Zellengehäuse oder einer Wandung des Zellengehäuses aufweist, wobei der Abstand größer Null ist. Die genannten Anschlüsse können sich jeweils an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Batteriezelle befinden. Durch die beschriebene Geometrie ergibt sich der Vorteil, dass die im Zelleninnenraum angeordneten Elektroden besonders gleichmäßig gekühlt oder temperiert werden können.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Außenumfangsfläche des Kühlkanals zumindest abschnittsweise durch zumindest eine der Elektroden bereitgestellt ist. Mit anderen Worten kann der Kühlkanal innerhalb zumindest einer der Elektroden ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Kühlmittel durch die den Kühlkanal bereitstellende Elektrode hindurchgeleitet werden kann. Hierdurch wird die Effizienz der Elektrodenkühlung weiter verbessert.
  • Der Kühlkanal kann zumindest abschnittsweise durch ein Rohr oder einen ähnlich geformten Körper ausgekleidet sein, wobei das Material des Rohres oder des Körpers bevorzugt eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Kühlkanal zumindest abschnittsweise keine derartige Auskleidung aufweist, sondern dass das durch den Kühlkanal geleitete Kühlmittel direkt mit dem Elektrodenmaterial in Kontakt steht. Das kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass das genannte Rohr als ein geschlitztes Rohr ausgestaltet ist. Entsprechend sieht eine Ausführungsform vor, dass der Kühlkanal dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel zumindest abschnittsweise direkt thermisch mit zumindest einer der Elektroden zu koppeln. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass der Kühlkanal direkt in zumindest eine der Elektroden eingebracht ist, und dass das den Kühlkanal durchströmende Kühlmittel zumindest abschnittsweise in direktem Kontakt zu der Elektrode steht.
  • Bekanntermaßen können Batteriezellen der eingangs beschriebenen Art unterschiedliche Bauweisen aufweisen. Gemäß einer ersten Bauweise können die beiden Elektroden des Elektrodenpaares innerhalb des Zellengehäuses zu einem Zellwickel aufgewickelt sein. In der Art einer sogenannten Jelly-Role bilden die Elektroden und ein zwischen den Elektroden befindlicher gelartiger Elektrolyt eine galvanische Zelle.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass bei Batteriezellen der beschriebenen ersten Bauart der Kühlkanal zumindest abschnittsweise entlang einer Wickelachse eines durch die Elektroden gebildeten Zellwickels verläuft und von den Elektroden umwickelt ist. Wird das Kühlmittel durch den Kühlkanal geleitet, kann es also zumindest abschnittsweise in direkten Kontakt mit der innersten Windung des Elektrodenwickels treten und so effizient die Elektroden kühlen.
  • Gemäß einer zweiten Bauart kann das Elektrodenpaar aus einer entlang einer Batteriezellenlängsachse verlaufenden ersten Elektrode und einer die erste Elektrode ummantelnden zweiten Elektrode gebildet sein.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass in Batteriezellen der beschriebenen zweiten Bauart der Kühlkanal zumindest abschnittsweise als eine Bohrung innerhalb zumindest einer der Elektroden, bevorzugt innerhalb der ersten entlang der Batteriezellenlängsachse verlaufenden Elektrode, ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann diese zentrale Elektrode hohl ausgeführt sein. In dem Hohlraum kann das Kühlmedium oder Kühlmittel strömen und bevorzugt zumindest abschnittsweise in direkten Kontakt mit dem Elektrodenmaterial treten.
  • Die Erfindung umfasst auch ein Batteriesystem mit zumindest einer Batteriezelle der oben beschriebenen Art. Zudem umfasst die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriesystem.
  • Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Batteriesystems und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batteriezelle beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Batteriesystems und/oder des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
  • Die Erfindung umfasst ferner ein erstes Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle. Die Batteriezelle weist ein Zellengehäuse und einen Zelleninnenraum auf, wobei in dem Zelleninnenraum zumindest ein Elektrodenpaar mit zwei Elektroden angeordnet ist.
  • Die gemäß dem hier beschriebenen ersten Herstellungsverfahren hergestellte Batteriezelle ist dergestalt ausgeführt, dass in ihrem Zelleninnenraum die Elektroden zu einem Zellwickel aufgewickelt sind.
  • Außerdem weist die Batteriezelle zumindest einen Kühlkanal auf, der dazu ausgebildet ist, an ein Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems angeschlossen zu werden und ein durch das Kühlmittelleitsystem bereitgestelltes Kühlmedium aufzunehmen.
  • Das hier beschriebene erste Herstellungsverfahren sieht vor, dass beim Aufwickeln des Zellwickels ein Wickelkörper eingewickelt wird. Der Wickelkörper kann eine beliebige Geometrie aufweisen und je nach der äußeren Form der Batteriezelle gewählt werden. Handelt es sich um eine Rundzelle, wird bevorzugt ein stabförmiger Wickelkörper mit einem kreisförmigen Querschnitt verwendet. Handelt es sich um eine prismatische Zelle, kann ein plattiger Wickelkörper verwendet werden.
  • Nach dem Aufwickeln wird der Wickelkörper entfernt, wobei nach dem Entfernen des Wickelkörpers ein Hohlraum entlang einer Wickellängsachse oder Wickelebene bestehen bleibt. Dieser Hohlraum kann als Kühlkanal verwendet werden. Hierzu wird er mit zumindest einem Anschluss zum Anschließen an das Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems ausgestattet. Der Hohlraum kann also als Kühlkanal an das Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems angeschlossen werden.
  • Das erste Herstellungsverfahren bietet den Vorteil einer besonders einfachen Fertigung einer Batteriezelle mit zentral verlaufendem Kühlkanal.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein zweites Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle. Die derart hergestellte Batteriezelle weist ein Zellengehäuse und einen Zelleninnenraum auf, wobei in dem Zelleninnenraum zumindest ein Elektrodenpaar mit einer entlang einer Batteriezellenlängsachse verlaufenden ersten Elektrode und einer die erste Elektrode ummantelnden zweiten Elektrode angeordnet ist. Die Batteriezelle weist zudem zumindest einen Kühlkanal auf, der dazu ausgebildet ist, an ein Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems angeschlossen zu werden und ein durch das Kühlmittelleitsystem bereitgestelltes Kühlmedium aufzunehmen.
  • Das hier beschriebene zweite Herstellungsverfahren sieht vor, dass der Kühlkanal in die erste Elektrode eingeformt, insbesondere eingebohrt oder eingefräst wird. Mit anderen Worten wird die erste Elektrode zumindest bereichsweise ausgehöhlt oder hohl ausgestaltet. Dieser Hohlraum kann als Kühlkanal verwendet werden. Hierzu wird mit zumindest einem Anschluss zum Anschließen an das Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems ausgestattet. Somit kann der Hohlraum als Kühlkanal an das Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems angeschlossen werden.
  • Das zweite Herstellungsverfahren bietet den Vorteil, dass kein zusätzlicher Wickelkörper zur Herstellung des Hohlraums benötigt wird.
  • Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der gemäß den beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellten Batteriezellen, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batteriezelle beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der derart hergestellten Batteriezellen hier nicht noch einmal beschrieben.
  • Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
  • Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
    • 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Rundzelle gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
    • 2 eine schematische Längsschnittdarstellung einer Batteriezelle gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;
    • 3 eine schematische Darstellung des ersten erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Herstellung einer Batteriezelle; und
    • 4 eine schematische Darstellung des zweiten erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Herstellung einer Batteriezelle.
  • Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Batteriezelle 10 für ein Batteriesystem. Die Batteriezelle 10 weist ein Zellengehäuse 12 und einen Zelleninnenraum 14 auf. Im Inneren des Zelleninnenraums 14 ist in der hier dargestellten Ausführungsform ein Elektrodenpaar zu einem Zellwickel 16 aufgewickelt. Im Zentrum des Zellwickels 16, insbesondere entlang einer Längsachse der Batteriezelle 10, ist ein Kühlkanal 18 angeordnet. Der Kühlkanal 18 kann durch ein Rohr 20 ausgekleidet sein. Insbesondere kann der Kühlkanal 18 durch Aufwickeln des Zellwickels 16 um einen nicht dargestellten Wickelkörper gebildet worden sein. Ein derartig zentral angeordneter Kühlkanal 18 kann dazu beitragen, eine Kühlung oder Temperierung der Batteriezelle 10 zu verbessen. Insbesondere kann mithilfe eines solchen Kühlkanals 18 eine im Zentrum der Batteriezelle 10 entstehende Wärme abgeführt werden.
  • 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 10 mit einem zentralen Kühlkanal 18. Die Batteriezelle 10 der 2 unterscheidet sich in ihrer Bauart von der in 1 dargestellten Batteriezelle 10.
  • Die in 2 dargestellte Batteriezelle 10 umfasst ebenfalls ein Elektrodenpaar, wobei eine erste Elektrode 22 zentral entlang einer Batteriezellenlängsachse verläuft. Eine zweite Elektrode 24 ummantelt die erste Elektrode 22 innerhalb des Zelleninnenraums 14. Der Kühlkanal 18 kann als eine Bohrung entlang der ersten Elektrode 22 ausgeführt sein. Mit anderen Worten kann die erste Elektrode 22 hohl ausgeführt sein. Innerhalb des Hohlraums oder Kühlkanals 18 kann nach Anschluss des Kühlkanals 18 an ein hier nicht dargestelltes Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems ein durch dieses bereitgestelltes Kühlmedium den Zelleninnenraum 14 durchströmen. Der Kühlkanal 18 kann eine Wandung aufweisen, insbesondere eine Wandung aus einem thermisch leitfähigen Material. Alternativ kann der Kanal 18 auch wandungslos als Bohrung derart in die erste Elektrode 22 eingebracht sein, dass das Kühlmittel beim Durchströmen des Kühlkanals 18 das Material der ersten Elektrode 22 direkt kontaktiert und somit besonders effizient kühlt.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrens zur Herstellung einer Batteriezelle 10. Wie oben beschrieben, kann die Batteriezelle 10 ein Zellengehäuse 12 und einen Zelleninnenraum 14 aufweisen. Gemäß dem hier beschriebenen Verfahren kann eine Batteriezelle 10 hergestellt werden, in deren Zelleninnenraum 14 zumindest ein Elektrodenpaar mit zwei zu einem Zellwickel 16 aufgewickelten Elektroden 22, 24 angeordnet ist.
  • Gemäß dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt S1.1 der Zellwickel 16 aufgewickelt. Hierbei wird entlang einer zentralen Wickelachse des Zellwickels 16 ein Wickelkörper eingewickelt. In einem darauffolgenden Verfahrensschritt S1.2 wird der Wickelkörper entfernt. Zurück bleibt ein zentral im Zellwickel 16 angeordneter Hohlraum oder Kühlkanal 18. In einem weiteren Verfahrensschritt S1.3 wird der Hohlraum mit Anschlüssen zum Anschließen des Hohlraums als Kühlkanal 18 an das Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems ausgestattet.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Herstellungsverfahrens zum Herstellen einer Batteriezelle 10. Eine derart hergestellte Batteriezelle 10 weist ein Zellengehäuse 12 und einen Zelleninnenraum 14 auf, wobei in dem Zelleninnenraum 14 zumindest ein Elektrodenpaar mit einer entlang einer Batteriezellenlängsachse verlaufenden ersten Elektrode 22 und einer die erste Elektrode 22 ummantelnden zweiten Elektrode 24 angeordnet ist. Auch diese Batteriezelle 10 weist zumindest einen Kühlkanal 18 auf, der dazu ausgebildet ist, an ein Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems angeschlossen zu werden und ein durch das Kühlmittelleitsystem bereitgestelltes Kühlmedium aufzunehmen.
  • Gemäß dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren ist es vorgesehen, dass in einem Verfahrensschritt S2.1 der Kühlkanal 18 in die erste Elektrode 22 eingeformt, insbesondere eingebohrt, wird. In einem weiteren Verfahrensschritt S2.2 wird der derart gebildete Kühlkanal 18 mit Anschlüssen zum Anschließen des Kühlkanals 18 an das Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems ausgestattet.
  • Die beiden beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle 10 sehen also vor, einen Kühlkanal 18 zentral in die Batteriezelle 10 bzw. in eine der Elektroden 22, 24 einzubringen. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, eine Kühlkapazität erheblich zu steigern und damit die Leistung der Batteriezelle 10 länger auf einem hohen Niveau zu halten. Insbesondere kann der Kühlkanal 18 durch Benutzung eines Wickelkörpers, dessen Querschnitt frei gestaltet und der nach dem Wickeln entfernt werden kann, hergestellt werden.
  • Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine effektive Elektrodenkühlung in einer Batteriezelle bereitgestellt werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012212451 A1 [0004]
    • DE 102018207328 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Batteriezelle (10) für ein Batteriesystem, wobei die Batteriezelle (10) ein Zellengehäuse (12) und einen Zelleninnenraum (14) aufweist, wobei in dem Zelleninnenraum (14) zumindest ein Elektrodenpaar mit zwei Elektroden (22, 24) angeordnet ist, wobei die Batteriezelle (10) zumindest einen Kühlkanal (18) aufweist, der dazu ausgebildet ist, an ein Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems angeschlossen zu werden und ein durch das Kühlmittelleitsystem bereitgestelltes Kühlmedium aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (18) durch das Zellengehäuse (12) hindurch in den Zelleninnenraum (14) ein- und aus dem Zelleninnenraum (14) austritt und dazu ausgebildet ist, zur Kühlung der Elektroden (22, 24) das Kühlmittel durch den Zelleninnenraum (14) hindurch zu leiten.
  2. Batteriezelle (10) nach Anspruch 1, wobei der Kühlkanal (18) innerhalb des Zelleninnenraums (14) entlang einer Längsachse der Batteriezelle (10) verläuft.
  3. Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Außenumfangsfläche des Kühlkanals (18) zumindest abschnittsweise durch zumindest eine der Elektroden (22, 24) bereitgestellt ist.
  4. Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (18) dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel zumindest abschnittsweise direkt thermisch mit zumindest einer der Elektroden (22, 24) zu koppeln.
  5. Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (18) zumindest abschnittsweise entlang einer Wickelachse eines durch die Elektroden (22, 24) gebildeten Zellwickels (16) verläuft und von den Elektroden (22, 24) umwickelt ist.
  6. Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (18) zumindest abschnittsweise als eine Bohrung innerhalb zumindest einer der Elektroden (22, 24) ausgebildet ist.
  7. Batteriesystem mit zumindest einer Batteriezelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem nach Anspruch 7.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (10) für ein Batteriesystem, wobei die Batteriezelle (10) ein Zellengehäuse (12) und einen Zelleninnenraum (14) aufweist, wobei in dem Zelleninnenraum (14) zumindest ein Elektrodenpaar mit zwei zu einem Zellwickel (16) aufgewickelten Elektroden (22, 24) angeordnet ist, wobei die Batteriezelle (10) zumindest einen Kühlkanal (18) aufweist, der dazu ausgebildet ist, an ein Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems angeschlossen zu werden und ein durch das Kühlmittelleitsystem bereitgestelltes Kühlmedium aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass, beim Aufwickeln des Zellwickels (16) ein Wickelkörper eingewickelt wird, wobei nach Entfernen des Wickelkörpers entlang einer Wickellängsachse ein Hohlraum bestehen bleibt, wobei der Hohlraum mit zumindest einem Anschluss zum Anschließen des Hohlraums als Kühlkanal (18) an das Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems ausgestattet wird.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (10) für ein Batteriesystem, wobei die Batteriezelle (10) ein Zellengehäuse (12) und einen Zelleninnenraum (14) aufweist, wobei in dem Zelleninnenraum (14) zumindest ein Elektrodenpaar mit einer entlang einer Batteriezellenlängsachse verlaufenden ersten Elektrode (22) und einer die erste Elektrode (22) ummantelnden zweiten Elektrode (24) angeordnet ist, wobei die Batteriezelle (10) zumindest einen Kühlkanal (18) aufweist, der dazu ausgebildet ist, an ein Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems angeschlossen zu werden und ein durch das Kühlmittelleitsystem bereitgestelltes Kühlmedium aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (18) in die erste Elektrode (22) eingeformt und mit zumindest einem Anschluss zum Anschließen des Kühlkanals (18) an das Kühlmittelleitsystem des Batteriesystems ausgestattet wird.
DE102022101369.3A 2022-01-21 2022-01-21 Batteriezelle sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen, Batteriesystem und Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem Pending DE102022101369A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022101369.3A DE102022101369A1 (de) 2022-01-21 2022-01-21 Batteriezelle sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen, Batteriesystem und Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022101369.3A DE102022101369A1 (de) 2022-01-21 2022-01-21 Batteriezelle sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen, Batteriesystem und Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022101369A1 true DE102022101369A1 (de) 2023-07-27

Family

ID=87068538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022101369.3A Pending DE102022101369A1 (de) 2022-01-21 2022-01-21 Batteriezelle sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen, Batteriesystem und Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022101369A1 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10358582A1 (de) 2003-12-15 2005-07-07 Robert Bosch Gmbh Batterie mit Mitteln zum Wärmetransport
DE102005041746A1 (de) 2005-09-02 2007-03-08 Bayerische Motoren Werke Ag Elektrochemische Energiespeicherzelle
DE102006047926A1 (de) 2006-10-10 2008-04-17 Robert Bosch Gmbh Batterievorrichtung mit wenigstens einer Batteriezelle
DE102011000449A1 (de) 2011-02-02 2012-08-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Galvanische Zelle sowie entsprechendes Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102012212451A1 (de) 2012-07-17 2014-02-06 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle
DE102017207553A1 (de) 2017-05-04 2018-11-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Energiespeicherzelle
DE102018207328A1 (de) 2018-05-09 2019-11-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speicherzelle für eine zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildete Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Speichereinrichtung sowie Kraftfahrzeug
DE102019001520B3 (de) 2019-03-04 2020-02-06 Friedrich Grimm Akkumulatorzelle als eine röhrenzelle und als ein wärmeübertrager, elektrofahrzeug mit einer röhrenzelle

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10358582A1 (de) 2003-12-15 2005-07-07 Robert Bosch Gmbh Batterie mit Mitteln zum Wärmetransport
DE102005041746A1 (de) 2005-09-02 2007-03-08 Bayerische Motoren Werke Ag Elektrochemische Energiespeicherzelle
DE102006047926A1 (de) 2006-10-10 2008-04-17 Robert Bosch Gmbh Batterievorrichtung mit wenigstens einer Batteriezelle
DE102011000449A1 (de) 2011-02-02 2012-08-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Galvanische Zelle sowie entsprechendes Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102012212451A1 (de) 2012-07-17 2014-02-06 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle
DE102017207553A1 (de) 2017-05-04 2018-11-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Energiespeicherzelle
DE102018207328A1 (de) 2018-05-09 2019-11-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speicherzelle für eine zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildete Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Speichereinrichtung sowie Kraftfahrzeug
DE102019001520B3 (de) 2019-03-04 2020-02-06 Friedrich Grimm Akkumulatorzelle als eine röhrenzelle und als ein wärmeübertrager, elektrofahrzeug mit einer röhrenzelle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015221571A1 (de) Vorrichtung zum Kühlen einer elektrischen Steckverbindung
DE112007002809T5 (de) Elektrisches Leistungszuführsystem
DE102020004357A1 (de) Kontaktierungseinrichtung für einen elektrischen Akkumulator und Akkumulatoranordnung
DE202018006878U1 (de) Batterie-Modul
DE102015222703A1 (de) Ladestation zum Aufladen von Energiespeichern von Kraftwagen sowie Speichereinrichtung für einen Kraftwagen
EP0149448A2 (de) Galvanisches Element, insbesondere Sekundärelement und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102021106470A1 (de) Elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug
DE102009004103A1 (de) Energiespeicheranordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie für Hybridelektrokraftfahrzeuge und Herstellungsverfahren der Energiespeicheranordnung
DE102018003173A1 (de) Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
DE102021104787A1 (de) Batteriezelle für eine Batterie, Batterie und Verfahren zum Fertigen einer Batteriezelle
DE102022101369A1 (de) Batteriezelle sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen, Batteriesystem und Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem
DE102018006412A1 (de) Temperiereinheit für eine Batterie
DE102020109872B3 (de) Elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen elektrischen Energiespeichers
DE102021120074A1 (de) Kühlanordnung, Batterie und Verfahren zum Temperieren von Batteriezellen
DE102021112307A1 (de) Dorn zum Wickeln eines Flachwickels einer Energiespeicherzelle, Energiespeicherzelle, Energiespeicherzellenmodul und Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicherzelle
DE102020117034A1 (de) Batterieanordnung mit integrierter Temperiereinrichtung
WO2021073922A1 (de) Batteriezelle, batterieanordnung und verfahren zum entwärmen einer batteriezelle
DE102018221330A1 (de) Batteriezelle mit seitlichen Anschlüssen und Strukturfunktion sowie Batteriemodul mit derartigen Batteriezellen
DE102018114417A1 (de) Technik zur Erwärmung eines Traktionsenergiespeichers
DE102019130800A1 (de) Kraftfahrzeug, insbesondere Kraftwagen, sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahrzeugs
DE102017215990A1 (de) Batteriezellenanordnung
DE102022200318A1 (de) Zelle, zur Verwendung in einem Batteriemodul, und Verfahren zur Herstellung einer Zelle
DE102017004463A1 (de) Hochvoltbatterievorrichtung für einen Kraftwagen und Verfahren zum Kühlen wenigstens einer Hochvoltbatterie einer Hochvoltbatterievorrichtung für einen Kraftwagen
DE102021130182A1 (de) Flüssigkeitsgekühltes elektrisches Ladesystem für zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge
DE102021125470A1 (de) Kühleinheit, Batteriemodul und Batteriemodulanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified