DE102022103702A1 - battery cell - Google Patents
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Abstract
Eine Batteriezelle (20) weist ein Gehäuse (30), eine Elektrodenstapelanordnung (50) und mindestens ein Anschlusselement (38, 39) auf, welche Elektrodenstapelanordnung (50) im Gehäuse (30) angeordnet ist und erste Elektrodenanordnungen (51) und zweite Elektrodenanordnungen (52) aufweist, welches Gehäuse (30) eine quaderförmige Grundform mit einer ersten Gehäuseseite (33), einer zweiten Gehäuseseite (34), einer dritten Gehäuseseite (35), einer vierten Gehäuseseite (36), einer fünften Gehäuseseite (31) und einer sechsten Gehäuseseite (32) aufweist, welches mindestens eine Anschlusselement (38, 39) elektrisch leitend ausgebildet ist, von einer Außenseite (22) des Gehäuses (20) kontaktierbar ist und elektrisch mit den ersten Elektrodenanordnungen (51) oder zweiten Elektrodenanordnungen (52) verbunden ist, welches mindestens eine Anschlusselement (38, 39) ein erstes Anschlusselement (38) umfasst, welches Gehäuse (30) ein erstes Gehäuseteil (23) und ein zweites Gehäuseteil (25) umfasst, welches erste Gehäuseteil (23) mit dem ersten Anschlusselement (38) über eine erste Klebeverbindung (101) und mit dem zweiten Gehäuseteil (25) über eine zweite Klebeverbindung (102) verbunden ist. A battery cell (20) has a housing (30), an electrode stack arrangement (50) and at least one connection element (38, 39), which electrode stack arrangement (50) is arranged in the housing (30) and first electrode arrangements (51) and second electrode arrangements ( 52), which housing (30) has a cuboid basic shape with a first housing side (33), a second housing side (34), a third housing side (35), a fourth housing side (36), a fifth housing side (31) and a sixth housing side (32), which has at least one connection element (38, 39) which is electrically conductive, can be contacted from an outside (22) of the housing (20) and is electrically connected to the first electrode arrangements (51) or second electrode arrangements (52). which at least one connection element (38, 39) comprises a first connection element (38), which housing (30) comprises a first housing part (23) and a second housing part (25), which first housing part (23) is connected to the first connection element (38 ) is connected via a first adhesive connection (101) and to the second housing part (25) via a second adhesive connection (102).
Description
Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle.The invention relates to a battery cell.
Die
Die
Die
Die US 2011 / 0 171 507 A1 zeigt eine Batterie mit gestapelten Elektroden in Aufrollung und einer Gehäusekappe.US 2011/0 171 507 A1 shows a battery with stacked rolled-up electrodes and a housing cap.
Die
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Batteriezelle bereitzustellen.It is therefore an object of the invention to provide a new battery cell.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs.This object is solved by the subject matter of the independent patent claim.
Eine Batteriezelle weist ein Gehäuse, eine Elektrodenstapelanordnung und mindestens ein Anschlusselement auf, welche Elektrodenstapelanordnung im Gehäuse angeordnet ist und erste Elektrodenanordnungen und zweite Elektrodenanordnungen aufweist, welches Gehäuse eine quaderförmige Grundform mit einer ersten Gehäuseseite, einer zweiten Gehäuseseite, einer dritten Gehäuseseite, einer vierten Gehäuseseite, einer fünften Gehäuseseite und einer sechsten Gehäuseseite aufweist, welche erste Gehäuseseite zur zweiten Gehäuseseite entgegengesetzt vorgesehen ist, welche dritte Gehäuseseite zur vierten Gehäuseseite entgegengesetzt vorgesehen ist, welche fünfte Gehäuseseite zur sechsten Gehäuseseite entgegengesetzt vorgesehen ist, welche ersten Elektrodenanordnungen erste Elektroden und erste Streifenelemente aufweisen, welche zweiten Elektrodenanordnungen zweite Elektroden und zweite Streifenelemente aufweisen, welches mindestens eine Anschlusselement elektrisch leitend ausgebildet ist, von einer Außenseite des Gehäuses kontaktierbar ist und elektrisch mit den ersten Streifenelementen oder zweiten Streifenelementen verbunden ist, welches mindestens eine Anschlusselement ein erstes Anschlusselement umfasst, welches erste Anschlusselement an der ersten Gehäuseseite vorgesehen ist und elektrisch mit den ersten Streifenelementen verbunden ist, welches Gehäuse ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil umfasst, welches erste Gehäuseteil mit dem ersten Anschlusselement über eine erste Verbindung und mit dem zweiten Gehäuseteil über eine zweite Verbindung verbunden ist, wobei
- - die erste Verbindung,
- - die zweite Verbindung, oder
- - die erste Verbindung und die zweite Verbindung
- - the first connection,
- - the second connection, or
- - the first connection and the second connection
Die Ausbildung als Klebeverbindung ermöglicht eine vergleichsweise freie Materialwahl bei den Bauteilen, und es wird eine gute Wärmeübertragung ermöglicht. Zudem ermöglicht das erste Gehäuseteil einen guten Wärmetransport zwischen dem Anschlusselement und dem zweiten Gehäuseteil, und über die verbundenen Streifenelemente ist auch ein guter Wärmetransport von der Innenseite der Batteriezelle zum Anschlusselement möglich. Zusammen ergibt sich eine Batteriezelle mit guten Wärmeleitungseigenschaften. Zudem ermöglichen Klebeverbindungen eine Dichtigkeit, für die bisher üblicherweise eine Schweißverbindung oder eine Klemm-/Stemmverbindung erforderlich war. Die Klebeverbindungen ermöglichen größere Toleranzen, da auch größere Fugen geschlossen werden können. Zudem kann der Montagevorgang kraftfrei erfolgen, und die Anzahl der Montageschritte kann reduziert werden. Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Schweißen ist, dass beim Kleben kein Wärme- und Schmutzeintrag durch das Schweißen erfolgt.The design as an adhesive connection allows a comparatively free choice of material for the components, and good heat transfer is made possible. In addition, the first housing part enables good heat transport between the connection element and the second housing part, and good heat transport from the inside of the battery cell to the connection element is also possible via the connected strip elements. Together they form a battery cell with good heat conduction properties. In addition, glued connections enable a tightness that previously usually required a welded connection or a clamp/caulking connection. The adhesive connections allow greater tolerances, since larger joints can also be closed. In addition, the assembling process can be performed without force, and the number of assembling steps can be reduced. Another advantage compared to welding is that when gluing, there is no heat or dirt input from welding.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen
- - die erste Verbindung,
- - die zweite Verbindung, oder
- - die erste Verbindung und die zweite Verbindung
- - the first connection,
- - the second connection, or
- - the first connection and the second connection
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen
- - die erste Verbindung,
- - die zweite Verbindung, oder
- - die erste Verbindung und die zweite Verbindung
- - the first connection,
- - the second connection, or
- - the first connection and the second connection
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die mindestens zwei zusammenhängenden Klebeflächen jeweils zwischen dem ersten Gehäuseteil einerseits und dem Anschlusselement bzw. dem zweiten Gehäuseteil andererseits ausgebildet.According to a preferred embodiment, the at least two connected adhesive surfaces are each formed between the first housing part on the one hand and the connection element or the second housing part on the other hand.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform überlappt das erste Gehäuseteil bei
- - der ersten Verbindung,
- - der zweiten Verbindung, oder
- - der ersten Verbindung und der zweiten Verbindung
- - the first connection,
- - the second connection, or
- - the first connection and the second connection
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind
- - die erste Verbindung,
- - die zweite Verbindung, oder
- - die erste Verbindung und die zweite Verbindung
- - the first connection,
- - the second connection, or
- - the first connection and the second connection
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Gehäuseteil einen ersten Werkstoff auf, welcher erste Werkstoff ein elektrisch nichtleitender Werkstoff ist, insbesondere ein keramischer Werkstoff oder ein Kunststoff. Ein solcher Werkstoff erhöht die Sicherheit vor Kurzschlüssen und erlaubt die Verwendung eines elektrisch leitenden zweiten Gehäuseteils.According to a preferred embodiment, the first housing part has a first material, which first material is an electrically non-conductive material, in particular a ceramic material or a plastic. Such a material increases the security against short circuits and allows the use of an electrically conductive second housing part.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Gehäuseteil zumindest abschnittsweise auf der vierten Gehäuseseite vorgesehen. Bei dieser seitlichen Anbringung kann eine gute Kühlwirkung erzielt werden.According to a preferred embodiment, the second housing part is provided at least in sections on the fourth side of the housing. With this lateral attachment, a good cooling effect can be achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet das erste Gehäuseteil zumindest abschnittsweise die erste Gehäuseseite und die vierte Gehäuseseite aus. Das erste Gehäuseteil bildet somit nicht nur die erste Gehäuseseite aus, sondern mindestens eine weitere benachbarte Gehäuseseite.According to a preferred embodiment, the first housing part forms the first housing side and the fourth housing side at least in sections. The first housing part thus forms not only the first side of the housing, but also at least one other adjacent side of the housing.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Gehäuseteil durch die zweite Verbindung zumindest abschnittsweise auf der vierten Gehäuseseite mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden. Das zweite Gehäuseteil kann hierdurch einfacher ausgebildet werden.According to a preferred embodiment, the first housing part is connected to the second housing part at least in sections on the fourth housing side by the second connection. As a result, the second housing part can be designed more simply.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das zweite Gehäuseteil zumindest abschnittsweise auf die dritte Gehäuseseite, auf die vierte Gehäuseseite, auf die fünfte Gehäuseseite und auf die sechste Gehäuseseite. Ein solches umlaufendes Gehäuse ermöglicht eine einfache Montage.According to a preferred embodiment, the second housing part extends at least in sections to the third side of the housing, to the fourth side of the housing, to the fifth side of the housing and to the sixth side of the housing. Such an all-round housing enables simple assembly.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Gehäuseteil zumindest abschnittsweise auf der dritten Gehäuseseite, auf der vierten Gehäuseseite, auf der fünften Gehäuseseite und auf der sechsten Gehäuseseite durch die zweite Verbindung mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden. Eine solche umlaufende Verbindung ermöglicht eine gute Abdichtung.According to a preferred embodiment, the first housing part is connected to the second housing part at least in sections on the third housing side, on the fourth housing side, on the fifth housing side and on the sixth housing side by the second connection. Such a peripheral connection enables a good seal.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Gehäuseteil einen zweiten Werkstoff auf, welcher zweite Werkstoff ein metallischer Werkstoff ist. Ein metallischer Werkstoff wie Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder Stahl ermöglicht eine sehr gute Kühlwirkung.According to a preferred embodiment, the second housing part has a second material, which second material is a metallic material. A metallic material such as aluminium, an aluminum alloy or steel enables a very good cooling effect.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Werkstoff mindestens einen Werkstoff auf aus der ersten Werkstoffgruppe bestehend aus:
- - Polyethylen,
- - Polypropylen,
- - Polyamid,
- - Polyethylenterephthalat,
- - Polybutylenterephthalat,
- - Phenoplaste,
- - Epoxidharze,
- - Aluminiumoxid,
- - Aluminiumnitrid,
- - Berylliumoxid,
- - Zirconium(IV)-Oxid,
- - Titan(IV)-Oxid,
- - Siliciumcarbid,
- - Siliciumnitrid,
- - Bornitrid, und
- - Borcarbid.
- - polyethylene,
- - polypropylene,
- - polyamide,
- - polyethylene terephthalate,
- - polybutylene terephthalate,
- - phenolic,
- - epoxy resins,
- - aluminum oxide,
- - aluminum nitride,
- - beryllium oxide,
- - zirconium(IV) oxide,
- - titanium(IV) oxide,
- - silicon carbide,
- - silicon nitride,
- - boron nitride, and
- - boron carbide.
Dies sind gut geeignete Kunststoffe und Keramiken, wobei Keramiken eine besonders gute Wärmeleitung ermöglichen.These are well suited plastics and ceramics, with ceramics enabling particularly good heat conduction.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das erste Gehäuseteil zu mindestens 50 % aus dem ersten Werkstoff, bevorzugt zu mindestens 60 %, weiter bevorzugt zu mindestens 70 %, weiter bevorzugt zu mindestens 80 % und besonders bevorzugt zu mindestens 90 %. Dies ermöglicht eine gute Wärmeleitung.According to a preferred embodiment, the first housing part consists of at least 50% of the first material, preferably at least 60%, more preferably at least 70%, more preferably at least 80% and particularly preferably at least 90%. This enables good heat conduction.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mindestens eine Anschlusselement ein zweites Anschlusselement, welches zweite Anschlusselement elektrisch mit den zweiten Streifenelementen verbunden ist, welches Gehäuse ein drittes Gehäuseteil umfasst, welches dritte Gehäuseteil einen dritten Werkstoff aufweist, und welches dritte Gehäuseteil mit dem zweiten Anschlusselement über eine dritte Verbindung und mit dem zweiten Gehäuseteil über eine vierte Verbindung verbunden ist. Hierdurch wird ein vorteilhafter Aufbau der Batteriezelle ermöglicht.According to a preferred embodiment, the at least one connection element comprises a second connection element, which second connection element is electrically connected to the second strip elements, which housing comprises a third housing part, which third housing part has a third material, and which third housing part is connected to the second connection element via a third Connection and is connected to the second housing part via a fourth connection. This enables an advantageous structure of the battery cell.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Anschlusselement an der zweiten Gehäuseseite vorgesehen. Diese Ausbildung ermöglicht einen platzsparenden Anschluss der ersten und zweiten Elektrodenanordnungen auf entgegengesetzten Seiten und kurze Kontaktierungswege mit damit verbundenem niedrigem elektrischem Widerstand und guter Wärmeleitfähigkeit.According to a preferred embodiment, the second connection element is provided on the second side of the housing. This design enables a space-saving connection of the first and second electrode arrangements on opposite sides and short contact paths with the associated low electrical resistance and good thermal conductivity.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der dritte Werkstoff ein elektrisch nichtleitender Werkstoff, insbesondere ein keramischer Werkstoff oder ein Kunststoff. Dies hat die Vorteile wie beim ersten Werkstoff.According to a preferred embodiment, the third material is an electrically non-conductive material, in particular a ceramic material or a plastic. This has the same advantages as the first material.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das dritte Gehäuseteil zu mindestens 50 % aus dem ersten Werkstoff, bevorzugt zu mindestens 60 %, weiter bevorzugt zu mindestens 70 %, weiter bevorzugt zu mindestens 80 % und besonders bevorzugt zu mindestens 90 %. Dies ermöglicht eine gute Wärmeleitung.According to a preferred embodiment, the third housing part consists of at least 50% of the first material, preferably at least 60%, more preferably at least 70%, more preferably at least 80% and particularly preferably at least 90%. This enables good heat conduction.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das mindestens eine Anschlusselement Kupfer oder eine Kupferlegierung auf. Kupfer und Kupferlegierungen sind gute Wärmeleiter und elektrische Leiter und haben sich als vorteilhaft erwiesen.According to a preferred embodiment, the at least one connection element has copper or a copper alloy. Copper and copper alloys are good conductors of heat and electricity and have been found to be beneficial.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten Elektroden positiv und die zweiten Elektroden negativ, oder umgekehrt. Die Aufteilung auf die Anschlusselemente wird hierdurch vorteilhaft ausgenutzt.According to a preferred embodiment, the first electrodes are positive and the second electrodes are negative, or vice versa. The allocation to the connecting elements is advantageously used as a result.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die Batteriezelle einen IP-Schutz der Schutzklasse IP67 oder höher nach DIN EN 60529.According to a preferred embodiment, the battery cell has IP protection class IP67 or higher according to DIN EN 60529.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Streifenelemente auf der Innenseite des Gehäuses mit dem zugeordneten Anschlusselement verbunden. Diese Ausführungsform bietet einen Schutz des Verbindungsbereichs und erhöht die Lebensdauer der Batteriezelle.According to a preferred embodiment, the strip elements are connected to the associated connection element on the inside of the housing. This embodiment offers protection of the connection area and increases the service life of the battery cell.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben das erste Gehäuseteil und/oder das dritte Gehäuseteil Kontakt zu mindestens einem ersten Streifenelement oder zweiten Streifenelement. Dies ist aufgrund der Isolierwirkung des ersten Gehäuseteils und/oder des dritten Gehäuseteils möglich, und die Streifenelemente ermöglichen einen sehr guten Wärmetransport im Hinblick auf die Elektroden.According to a preferred embodiment, the first housing part and/or the third housing part are in contact with at least one first strip element or second strip element. This is possible because of the insulating effect of the first housing part and/or the third housing part, and the strip elements enable very good heat transport with regard to the electrodes.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es zeigt:
-
1 in schematischer Darstellung von oben eine Batteriezelle, -
2 in schematischer Darstellung von vorne die Batteriezelle von1 , -
3 in schematischer Darstellung von links die Batteriezelle von1 , -
4 in einer Seitenansicht eine Elektrodenanordnung, -
5 in einer Draufsicht die Elektrodenanordnung von4 , -
6 in einer in Längsrichtung geschnittenen Darstellung die Batteriezelle von1 , -
7 in schematischer Draufsicht von oben die Batteriezelle von1 mit einer ersten Ausführungsform eines Gehäuseteils, -
8 in schematischer raumbildlicher Darstellung die Batteriezelle von7 , und -
9 in schematischer Draufsicht von oben die Batteriezelle von1 mit einer zweiten Ausführungsform eines Gehäuseteils.
-
1 a battery cell in a schematic representation from above, -
2 in a schematic representation from the front of the battery cell1 , -
3 in a schematic representation from the left the battery cell of1 , -
4 in a side view an electrode arrangement, -
5 in a plan view the electrode arrangement of FIG4 , -
6 in a longitudinally sectioned representation of the battery cell1 , -
7 in a schematic plan view from above the battery cell of1 with a first embodiment of a housing part, -
8th in a schematic three-dimensional representation of the battery cell7 , and -
9 in a schematic plan view from above the battery cell of1 with a second embodiment of a housing part.
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.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 ben. The description builds on one another across figures in order to avoid unnecessary repetition.
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. Die Gehäuseseite 35 ist zur Gehäuseseite 36 entgegengesetzt vorgesehen. Das Anschlusselement 38 ist an der Gehäuseseite 33 vorgesehen und auf der Gehäuseseite 33 von außen kontaktierbar. Das Anschlusselement 39 ist an der Gehäuseseite 34 vorgesehen und auf der Gehäuseseite 34 von außen kontaktierbar. Die Batteriezelle 20 kann über die Anschlusselemente 38, 39 elektrische Energie bereitstellen, und die Anschlusselemente 38, 39 können auch als Pole bezeichnet werden.The
Der Gehäuseseite 31 (oben) entgegengesetzt ist die Gehäuseseite 32 (unten) vorgesehen.The housing side 32 (bottom) is provided opposite the housing side 31 (top).
Die Elektrode 61 bzw. 62 hat eine Längsrichtung 91 und eine Querrichtung 92 quer zur Längsrichtung 91.The electrode 61 or 62 has a
Die Elektrodenanordnung 51 bzw. 52 weist eine Folie 53 auf, die auch als Ableiterfolie bezeichnet wird und als elektrischer Leiter einen Stromfluss ermöglicht. Im Bereich der Elektrode 61, 62 ist auf einer Seite der Folie 53 bzw. auf beiden Seiten eine Aktivmaterialschicht 54 vorgesehen. Die Dicke 93 der Elektrode 61, 62 liegt bevorzugt im Bereich 15 µm bis 2 mm.The
Das Streifenelement 55 bzw. 56 ist bevorzugt zumindest bereichsweise oder vollständig frei von der Aktivmaterialschicht 54, da dieser Bereich zum einen nicht wirksam für die galvanische Zelle ist und zum anderen auch üblicherweise schlechter elektrisch leitend ist als die Folie 53. Zudem hat das Streifenelement 55 bzw. 56 ohne die Aktivmaterialschicht 54 eine geringere Dicke 94 als im Bereich der Elektrode 61 bzw. 62, und dies ermöglicht ein besseres Biegen des Streifenelements 55 bzw. 56 und einen kompakteren Aufbau im Kontaktierungsbereich mit dem zugeordneten Anschlusselement 38 bzw. 39.The
Die Dicke 94 liegt bevorzugt im Bereich 4 µm bis 50 µm.The
Bevorzugt ist die Batteriezelle als Lithium-Ionen-Batteriezelle ausgebildet.The battery cell is preferably designed as a lithium-ion battery cell.
Hierbei weist die positive Elektrodenanordnung 51 bevorzugt eine Folie 53 aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung auf, und die Aktivmaterialschicht 54 weist bevorzugt ein Aktivmaterial auf wie
- - Lithium-Cobalt(III)-Oxid,
- - Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid,
- - Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid, oder
- - Lithiumeisenphosphat.
- - lithium cobalt(III) oxide,
- - lithium nickel manganese cobalt oxide,
- - lithium nickel cobalt aluminum oxide, or
- - lithium iron phosphate.
Die negative Elektrodenanordnung 52 weist bevorzugt eine Folie 53 aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung auf, und die Aktivmaterialschicht 54 weist bevorzugt ein Aktivmaterial auf wie
- - Graphit,
- - nanokristallines, amorphes Silicium,
- - Lithiumtitanat, oder
- - Zinndioxid.
- - graphite,
- - nanocrystalline, amorphous silicon,
- - lithium titanate, or
- - tin dioxide.
Die Aktivmaterialschichten 54 können jeweils zusätzlich Additive aufweisen.The active material layers 54 can each additionally have additives.
Die Batteriezelle 20 kann auch als ein anderer Zelltyp aufgebaut werden, beispielsweise als
- - Natrium-Schwefel-Batteriezelle,
- - Nickel-Eisen-Batteriezelle, oder
- - Nickel-Zink-Batteriezelle.
- - sodium-sulphur battery cell,
- - Nickel-iron battery cell, or
- - Nickel-zinc battery cell.
Bevorzugt ist die Batteriezelle 20 wiederaufladbar, und eine solche Batteriezelle 20 wird auch als Sekundärzelle oder Sekundärelement bezeichnet.The
Die Elektrodenanordnung 51 kann auch negativ und die Elektrodenanordnung 52 positiv ausgebildet werden, so dass das Anschlusselement 38 negativ und das Anschlusselement 39 positiv ist.The
Im Gehäuse 30 ist eine Elektrodenstapelanordnung 50 vorgesehen, und die Elektrodenstapelanordnung 50 weist die Elektrodenanordnungen 51 und die Elektrodenanordnungen 52 auf. Zwischen den Elektroden 61 der Elektrodenanordnungen 51 und den Elektroden 62 der Elektrodenanordnungen 52 sind bevorzugt 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 62 benachbart zueinander vorzusehen.An
Im Gehäuse 30 ist zudem ein Elektrolyt 64 vorgesehen, um einen lonenfluss zu ermöglichen.An
Die Elektroden 61 und 62 erstrecken sich in ihrer Längsrichtung 91 zwischen der Gehäuseseite 33 und der Gehäuseseite 34. Die Längsrichtung 91 kann also relativ zu den Gehäuseseiten 33, 34 definiert werden. Alternativ kann die Längsrichtung 91 relativ zu den Anschlusselementen 38, 39 definiert werden, da diese an den Gehäuseseiten 33, 34 vorgesehen sind. Bevorzugt erstrecken sich alle Elektroden 61, 62 in die gleiche Längsrichtung 91. Die Längsrichtung 91 kann aber auch zumindest teilweise etwas 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.The electrodes 61 and 62 extend in their
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. Hierbei sind eine erste Mehrzahl 551 der ersten Streifenelemente 55 und eine zweite Mehrzahl 552 der ersten Streifenelemente 55 mit dem ersten Anschlusselement 38 verbunden, und eine erste Mehrzahl 561 der zweiten Streifenelemente 56 und eine zweite Mehrzahl 562 der zweiten Streifenelemente 56 sind mit dem zweiten Anschlusselement 39 verbunden.The
Die Anschlusselemente 38, 39 weisen bevorzugt Kupfer oder eine Kupferlegierung auf. Diese Werkstoffe ermöglichen eine gute Wärmeleitung, und sie haben einen niedrigen elektrischen Widerstand.The connecting
Das Gehäuse 30 definiert eine Innenseite 21 und eine Außenseite 22. Die Anschlusselemente 38, 39 sind von der Außenseite 22 des Gehäuses 20 kontaktierbar.The
Das Gehäuse 30 hat bevorzugt das Gehäuseteil 23, ein Gehäuseteil 24 und ein Gehäuseteil 25. Die Gehäuseteile 23 und 24 weisen bevorzugt einen ersten Werkstoff auf, welcher erste Werkstoff ein elektrisch nichtleitender Werkstoff ist, insbesondere ein keramischer Werkstoff oder ein Kunststoff. Hierdurch wirken die Gehäuseteile 23, 24 als Isolatoren, und dies ermöglicht eine vergleichsweise freie Materialwahl für das Gehäuseteil 25. Insbesondere wird ein Kurzschluss der beiden Anschlusselemente 38, 39 über ein ggf. elektrisch leitfähiges Gehäuseteil 25 verhindert. Metalle sind aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit gut geeignet als Werkstoff für das Gehäuseteil 25, 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 eines Fahrzeugs sein können.The
Das Gehäuseteil 23 ist mit dem Anschlusselement 38 über eine Verbindung 101 und mit dem Gehäuseteil 25 über eine Verbindung 102 verbunden. Das Gehäuseteil 24 ist mit dem Anschlusselement 39 über eine Verbindung 103 und mit dem Gehäuseteil 25 über eine Verbindung 104 verbunden.The
Der erste Werkstoff ist bevorzugt ein Kunststoff aus der Werkstoffgruppe bestehend aus:
- - Polyethylen,
- - Polypropylen,
- - Polyamid,
- - Polyethylenterephthalat,
- - Polybutylenterephthalat,
- - Phenoplaste, und
- - Epoxidharze.
- - polyethylene,
- - polypropylene,
- - polyamide,
- - polyethylene terephthalate,
- - polybutylene terephthalate,
- - phenolic, and
- - epoxy resins.
Der erste Werkstoff ist bevorzugt ein keramischer Werkstoff aus der Werkstoffgruppe bestehend aus:
- - Aluminiumoxid,
- - Aluminiumnitrid,
- - Berylliumoxid,
- - Zirconium(IV)-Oxid,
- - Titan(IV)-Oxid,
- - Siliciumcarbid,
- - Siliciumnitrid,
- - Bornitrid, und
- - Borcarbid.
- - aluminum oxide,
- - aluminum nitride,
- - beryllium oxide,
- - zirconium(IV) oxide,
- - titanium(IV) oxide,
- - silicon carbide,
- - silicon nitride,
- - boron nitride, and
- - boron carbide.
Diese Werkstoffe ermöglichen eine vergleichsweise gute Wärmeübertragung und eine elektrische Isolation.These materials enable comparatively good heat transfer and electrical insulation.
Das Gehäuseteil 23 und das Gehäuseteil 24 können auch aus unterschiedlichen ersten Werkstoffen ausgebildet sein.The
Bevorzugt bestehen die Gehäuseteile 23, 24 zu mindestens 50 % aus dem ersten Werkstoff, bevorzugt zu mindestens 60 %, weiter bevorzugt zu mindestens 70 %, weiter bevorzugt zu mindestens 80 % und besonders bevorzugt zu mindestens 90 %.The
Das zweite Gehäuseteil 25 ist bevorzugt zumindest abschnittsweise auf der vierten Gehäuseseite 36 vorgesehen, und weiter bevorzugt erstreckt es sich zumindest abschnittsweise auf die dritte Gehäuseseite 35, auf die vierte Gehäuseseite 36, auf die fünfte Gehäuseseite 31 und auf die sechste Gehäuseseite 32.The
Bevorzugt bildet das erste Gehäuseteil 23 zumindest abschnittsweise die erste Gehäuseseite 33 und die vierte Gehäuseseite 36 aus, und besonders bevorzugt bildet das erste Gehäuseteil 23 zumindest abschnittsweise die erste Gehäuseseite 33, die dritte Gehäuseseite 35, die vierte Gehäuseseite 36, die fünfte Gehäuseseite 31 und die sechste Gehäuseseite 32 aus.The
Bevorzugt ist das erste Gehäuseteil 23 zumindest abschnittsweise auf der vierten Gehäuseseite 36 mit dem zweiten Gehäuseteil 25 verbunden, und besonders bevorzugt ist es zumindest abschnittsweise auf der dritten Gehäuseseite 35, auf der vierten Gehäuseseite 36, auf der fünften Gehäuseseite 31 und auf der sechsten Gehäuseseite 32 mit dem zweiten Gehäuseteil 25 verbunden.The
Die Anschlusselemente 38, 39 sind schematisch angedeutet. Im Folgenden kommen konkrete Ausführungsbeispiele für die Anschlusselemente 38, 39 und die Verbindung mit den Gehäuseteilen 23, 24.The
Das Gehäuseteil 23 ist mit dem Anschlusselement 38 über die erste Verbindung 101 und mit dem Gehäuseteil 25 über die zweite Verbindung 102 verbunden. Im Ausführungsbeispiel sind die erste Verbindung 101 und die zweite Verbindung 102 als Klebeverbindungen ausgebildet, es kann aber auch nur eine der beiden Verbindungen 101, 102 als Klebeverbindung ausgebildet sein.The
Die erste Verbindung 101 und die zweite Verbindung 102 weisen bevorzugt zumindest abschnittsweise mindestens eine Klebefläche 111, 112, 113, 114 und weiter bevorzugt genau eine einzige Klebefläche 111 oder 112 bzw. 113 oder 114 auf. Das Vorsehen einer einzigen Klebefläche kann den Klebeprozess vereinfachen.The
Die erste Verbindung 101 und die zweite Verbindung 102 weisen bevorzugt zumindest abschnittsweise mindestens zwei zusammenhängende Klebeflächen 111, 112 bzw. 113, 114 auf, welche mindestens zwei zusammenhängenden Klebeflächen 111, 112 bzw. 113, 114 einen Winkel 120 zueinander aufweisen. Die Klebeflächen 111, 112 bzw. 113, 114 sind also nicht parallel sondern schräg zueinander. Der Winkel 120 liegt bei beiden Verbindungen 101, 102 bevorzugt im Bereich 20° bis 160°. Die Qualität der Klebeverbindungen 111, 112 und die Prozesssicherheit können durch den Winkel 120 erhöht werden.The
Das erste Gehäuseteil 23 überlappt bevorzugt bei der ersten Verbindung 101 und/oder der zweiten Verbindung 102 zumindest abschnittsweise mit dem ersten Anschlusselement 38 oder mit dem zweiten Gehäuseteil 25. Hierdurch ergeben sich mindestens zwei Klebeflächen 111, 112 bzw. 113, 114 an der Stirnseite und an der Seite der Bauteile.The
Im Ausführungsbeispiel hat das Anschlusselement 38 einen Kragen 381, welcher eine Überlappung ermöglicht.In the exemplary embodiment, the
Das Gehäuseteil 23 ist als Formteil mit einer Stufe im Bereich der Verbindung 102 ausgebildet.The
Durch die Ausbildung der ersten Verbindung 101 und der zweiten Verbindung 102 als Klebeverbindungen können diese vorteilhaft als gasdichte Verbindungen ausgeführt werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf das Elektrolyt 64 im Gehäuse 30 vorteilhaft, vgl.
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.
Die Ausführungsbeispiele wurden an mehreren Stellen ausschließlich anhand des Anschlusselements 38 und des Gehäuseteils 23 erläutert. Bevorzugt gelten alle Ausführungen entsprechend für das Anschlusselement 39 und das Gehäuseteil 24. Alternativ können das Anschlusselement 39 und das Gehäuseteil 24 unterschiedlich ausgebildet werden.The exemplary embodiments were explained at several points solely on the basis of the
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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