DE102022115671A1

DE102022115671A1 - Speicherzelle für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, elektrischer Energiespeicher sowie Verfahren zum Herstellen einer Speicherzelle

Info

Publication number: DE102022115671A1
Application number: DE102022115671.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Born; Frederik Morgenstern; Simon Haerle; Matthias Scherer; Carolin Braig; Martin Hiller; Georg Bauer; Manfred Hoeglinger; Seokyoon Yoo; Niclas Emrich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-06-23
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2023-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speicherzelle (3) für einen elektrischen Energiespeicher (1), mit einem Zellgehäuse (4), in dessen Inneren (5) wenigstens eine Elektrode (6) zum Speichern und Bereitstellen von elektrischer Energie angeordnet ist, und mit einem separat von dem Zellgehäuse (4) und separat von der Elektrode (6) ausgebildeten und elektrisch mit der Elektrode (6) verbundenen Kontaktelement (8), wobei das Kontaktelement (8) auf einer von der Elektrode (6) wegweisenden Seite (S1) einer Wandung (9) einer sich in das Innere (5) des Zellgehäuses (4) erstreckenden Einbuchtung (10) des Zellgehäuses (4) angeordnet und mit einer von der Elektrode (6) wegweisenden Oberfläche (11) der Wandung (9) stoffschlüssig verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicherzelle für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Speicherzelle für einen elektrischen Energiespeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Der DE 10 2019 134 427 A1 ist eine Batterie zum Speichern von elektrischer Energie auf elektrochemischer Basis als bekannt zu entnehmen. Die DE 10 2014 203 070 A1 offenbart eine elektrische Speichervorrichtung. Aus der WO 2012/101153 A1 ist eine Anordnung zum Halten einer Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen bekannt. Die DE 10 2009 040 128 B4 offenbart eine Baugruppe, mit einer Vielzahl von länglich geformten Batteriezellen. Des Weiteren ist der EP 3 573 127 A1 eine Anordnung für Zellen zur Speicherung von elektrischer Energie als bekannt zu entnehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speicherzelle für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, einen elektrischen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Speicherzelle für einen elektrischen Energiespeicher zu schaffen, so dass die Speicherzelle und somit der elektrische Energiespeicher insgesamt besonders vorteilhaft hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Speicherzelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine einfach auch als Zelle bezeichnete Speicherzelle für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass der elektrische Energiespeicher in seinem vollständig hergestellten Zustand die Speicherzelle aufweist. Ferner umfasst das beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher und somit die Speicherzelle. Wie im Folgenden noch genau erläutert wird, ist in der Speicherzelle und somit in dem elektrischen Energiespeicher elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert. Hierfür weist die Speicherzelle ein einfach auch als Gehäuse bezeichnetes Zellgehäuse auf, in dessen Inneren wenigstens eine Elektrode zum Speichern und Bereitstellen der elektrischen Energie angeordnet ist. Dies bedeutet, dass mittels der Elektrode die elektrische Energie in der Speicherzelle gespeichert werden kann. Außerdem kann mittels der Elektrode die in der Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie bereitgestellt werden. Die mittels der Elektrode von der Speicherzelle bereitgestellte, elektrische Energie kann beispielsweise einem Verbraucher zugeführt werden, welcher somit mit der von der Speicherzelle bereitgestellten oder bereitstellbaren, elektrischen Energie versorgbar ist. Bei dem Verbraucher handelt es sich beispielsweise um eine elektrische Maschine, die beispielsweise durch Versorgen der elektrischen Maschine mit der in der Speicherzelle gespeicherten, elektrischen Energie in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden kann. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug mittels des Elektromotors, das heißt mittels der elektrischen Maschine im Motorbetrieb, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Somit handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug vorzugsweise um ein Hybrid-Fahrzeug oder aber um ein Elektrofahrzeug, insbesondere um ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV).
Vorzugsweise weist der Energiespeicher in seinem vollständig hergestellten Zustand die genannte Speicherzelle sowie mehrere, weitere Speicherzellen auf, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Speicherzelle ohne Weiteres auf die anderen, weiteren Speicherzellen des Energiespeichers übertragen werden können und umgekehrt. Insbesondere sind die Speicherzellen des elektrischen Energiespeichers elektrisch miteinander verbunden. Ganz vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher als eine Hochvolt-Komponente ausgebildet, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere die elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt und ganz vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Der elektrische Energiespeicher wird auch als Batterie bezeichnet oder ist eine Batterie, insbesondere eine Sekundärbatterie, wobei insbesondere dann, wenn der elektrische Energiespeicher eine Hochvolt-Komponente ist, die Batterie auch als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) bezeichnet wird. Beispielsweise umfasst der elektrische Energiespeicher in seinem vollständig hergestellten Zustand ein Speichergehäuse, in welchem die Speicherzellen und somit die Zellgehäuse der Speicherzellen angeordnet sind. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass das Speichergehäuse separat von dem jeweiligen Zellgehäuse ausgebildet und zusätzlich zu dem jeweiligen Zellgehäuse vorgesehen ist. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse als ein Festkörper ausgebildet, wobei vorzugsweise das Zellgehäuse eigensteif, das heißt formstabil ist. Insbesondere ist das Zellgehäuse beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Wenn im Folgen die Rede von der Speicherzelle ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die erfindungsgemäße Speicherzelle zu verstehen.
Die Speicherzelle weist, insbesondere wenigstens, ein separat von dem Zellgehäuse und separat von der Elektrode ausgebildetes und elektrisch mit der Elektrode verbundenes Kontaktelement auf. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Elektrode separat von dem Zellgehäuse ausgebildet ist. Somit kann beispielsweise die Speicherzelle die in der Speicherzelle gespeicherte, elektrische Energie über das Kontaktelement bereitstellen, insbesondere derart, dass die elektrische Energie von der Elektrode auf das Kontaktelement übertragen und in der Folge von dem Kontaktelement bereitgestellt, insbesondere vom Kontaktelement auf den Verbraucher übertragen, werden kann.
Um nun die Speicherzelle besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig herstellen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kontaktelement auf einer von der Elektrode, insbesondere in Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses, wegweisenden Seite einer Wandung einer sich in das Innere des Zellgehäuses erstreckenden Einbuchtung des Zellgehäuses angeordnet und mit einer von der Elektrode, insbesondere entlang der Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses, wegweisenden Oberfläche des Wandungsbereiches stoffschlüssig verbunden ist. Mit anderen Worten weist das Zellgehäuse, insbesondere ein einstückig ausgebildeter Wandungsbereich des Zellgehäuses die genannte Einbuchtung auf. Unter dem Merkmal, dass der Wandungsbereich des Zellgehäuses einstückig ausgebildet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass der Wandungsbereich aus einem einzigen Stück gebildet, das heißt integral ausgebildet ist, so dass der Wandungsbereich vorzugsweise als ein Monoblock oder durch einen Monoblock gebildet ist. Die Einbuchtung erstreckt sich dabei, insbesondere entlang einer schräg oder senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses verlaufenden Erstreckungsrichtung, in das Innere des Zellgehäuses hinein, mithin von außen nach innen. Die Einbuchtung umfasst die genannte Wandung. Mit anderen Worten ist die genannte Einbuchtung zumindest teilweise durch die genannte Wandung des Zellgehäuses gebildet, wobei die Wandung ein Teil des zuvor genannten Wandungsbereichs ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist die Einbuchtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch die genannte Wandung gebildet. Die Wandung weist die genannte Oberfläche auf, welche, insbesondere entlang der Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses betrachtet, von der Elektrode wegweist. Dabei ist das Kontaktelement, insbesondere direkt, stoffschlüssig mit der Oberfläche verbunden. Insbesondere weist die Oberfläche weg von dem Inneren und hin zu einer Umgebung des Zellgehäuses, wodurch das Kontaktelement auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise stoffschlüssig mit der Oberfläche verbunden werden kann. Dadurch kann die Speicherzelle besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig hergestellt werden.
Insbesondere ist es denkbar, dass sich das Zellgehäuse entlang der genannten Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses länglich erstreckt, so dass beispielsweise das Zellgehäuse entlang der Längserstreckungsrichtung und somit entlang einer mit der Längserstreckungsrichtung zusammenfallenden, ersten Raumrichtung eine erste Abmessung aufweist. Entlang einer senkrecht zur ersten Raumrichtung verlaufenden, zweiten Raumrichtung weist das Zellgehäuse eine zweite Abmessung auf, und entlang einer senkrecht zur ersten Raumrichtung und senkrecht zur zweiten Raumrichtung verlaufenden, dritten Raumrichtung weist das Zellgehäuse eine dritte Abmessung auf, wobei die jeweilige Abmessung auch als jeweilige Erstreckung bezeichnet wird. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Zellgehäuse sich entlang der ersten Raumrichtung zumindest somit länglich erstreckt, so dass die erste Abmessung größer als die zweite Abmessung, größer als die dritte Abmessung ist, wobei es insbesondere vorgesehen ist, dass die erste Abmessung mindestens doppelt so groß, insbesondere mindestens drei Mal so groß, wie die zweite Abmessung und mindestens doppelt so groß, insbesondere mindestens drei Mal so groß, wie die zweite Abmessung ist.
Die Erfindung ermöglicht eine besonders vorteilhafte und dabei eine besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Herstellung der Speicherzelle, da zum einen die Einbuchtung besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann. Damit kann die Oberfläche besonders zeit- und kostengünstig bereitgestellt oder ausgebildet werden, wobei dadurch, dass die Oberfläche von dem Inneren wegweist, das Kontaktelement besonders zeit- und kostengünstig mit der Oberfläche stoffschlüssig verbunden werden kann. Ferner ist es denkbar, dass der Einbuchtung eine Doppelfunktion zukommt. Zum einen wird die Oberfläche der Einbuchtung genutzt, um das Kontaktelement stoffschlüssig mit der Oberfläche und somit stoffschlüssig mit dem Zellgehäuse zu verbinden. Zum anderen kann beispielsweise die Einbuchtung genutzt werden, um beispielsweise wenigstens zwei in dem Inneren des Zellgehäuses angeordnete und beispielsweise separat voneinander separat von dem Zellgehäuse ausgebildete Bauteile der Speicherzelle aneinander zu halten. Dabei ist es denkbar, dass es sich bei einem der Bauteile um die Elektrode handelt. Durch die Erfindung kann eine besonders hohe Prozesssicherheit eines Prozesses oder Verfahrens zum Herstellen der Speicherzelle realisiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, insbesondere bei gegebener erster Abmessung, ein besonders großes Volumen des Inneren der Speicherzelle zu schaffen, so dass eine besonders hohe Leistungsfähigkeit der Speicherzelle insbesondere im Hinblick auf das Speichern und Bereitstellen der elektrischen Energie realisiert werden kann. In der Folge kann die Speicherzelle besonders vorteilhaft für Hochleistungsanwendungen verwendet werden, wie sie beispielsweise in der AutomobilIndustrie zum Einsatz kommen. Ganz insbesondere ist beispielsweise die Speicherzelle als Lithium-Ionen-Zelle ausgebildet.
Da die Oberfläche von dem Inneren des Zellgehäuses beziehungsweise von der Elektrode wegweist, kann beispielsweise ein übermäßiger Wärmeeintrag in einen insbesondere im Inneren des Zellgehäuses angeordneten Bereich vermieden werden, wobei beispielsweise eine Beschädigung einer beispielsweise als einer Nickelbeschichtung ausgebildeten Beschichtung vermieden werden kann. In der Folge kann vermieden werden, dass eine beispielsweise aus Stahl gebildete Fläche, insbesondere des Zellgehäuses, freigelegt wird, wodurch eine Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer unerwünschten Korrosion der Speicherzelle kommen kann, besonders gering gehalten werden kann.
Um das Kontaktelement besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig stoffschlüssig mit der Oberfläche verbinden und in der Folge die Speicherzelle besonders zeit- und kostengünstig herstellen zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Oberfläche eben ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die Oberfläche vorzugsweise in einer Ebene, welche vorzugsweise senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses beziehungsweise senkrecht zur ersten Raumrichtung verläuft. Somit ist die Oberfläche eine zweidimensionale Struktur oder durch eine zweidimensionale Struktur gebildet, wodurch das Kontaktelement mit der Oberfläche und somit mit dem Zellgehäuse besonders großflächig und somit prozesssicher verbunden werden kann. Die zweidimensionale Struktur wird auch als 2D-Struktur bezeichnet. Dabei kann die Oberfläche besonders zeit- und kostengünstig eben hergestellt werden.
Beispielsweise ist die Einbuchtung durch Krimpen hergestellt. Mit anderen Worten ist es beispielsweise vorgesehen, dass beispielsweise bei dem zuvor genannten Verfahren das Zellgehäuse gekrimpt wird, wodurch die Einbuchtung zeit- und kostengünstig hergestellt wird. Ferner ist es denkbar, dass die Einbuchtung durch Auskehlen oder Rillen des Zellgehäuses gebildet ist, so dass beispielsweise bei dem zuvor genannten Verfahren das Zellgehäuse ausgekehlt oder gerillt wird, wodurch die Einbuchtung zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann. Ferner ist es denkbar, dass die Einbuchtung durch Bördeln hergestellt ist, so dass beispielsweise bei dem zuvor genannten Verfahren das Zellgehäuse gebördelt wird, wodurch die Einbuchtung zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Kontaktelement mit der Oberfläche verschweißt und dadurch stoffschlüssig mit der Oberfläche verbunden ist. Hierdurch kann das Kontaktelement besonders zeit- und kostengünstig sowie besonders fest und prozesssicher mit der Oberfläche und somit mit dem Zellgehäuse verbunden werden.
Dadurch, dass das separat von dem Zellgehäuse und separat von der Elektrode ausgebildete Kontaktelement mit der Oberfläche und somit mit dem Zellgehäuse stoffschlüssig verbunden ist, ist das Kontaktelement sozusagen mechanisch mit der Oberfläche und somit mit dem Zellgehäuse verbunden, mithin an der Oberfläche und somit an dem Zellgehäuse gehalten. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Kontaktelement auch elektrisch, mithin elektrisch leitend mit dem Zellgehäuse verbunden ist, so dass beispielsweise über das Kontaktelement das Zellgehäuse elektrisch, mithin elektrisch leitend mit der Elektrode verbunden ist. Dadurch kann beispielsweise die Speicherzelle die in der Speicherzelle gespeicherte, elektrische Energie über das Zellgehäuse bereitstellen. Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass das Kontaktelement elektrisch mit dem Zellgehäuse beziehungsweise dass das Zellgehäuse über das Kontaktelement elektrisch mit der Elektrode verbunden ist, zu verstehen, dass das Kontaktelement zumindest mit einem Teilbereich des Zellgehäuses elektrisch verbunden beziehungsweise zumindest der genannte Teilbereich des Zellgehäuses über das Kontaktelement elektrisch mit der Elektrode verbunden ist. Es ist denkbar, dass wenigstens ein zweiter Teilbereich des Zellgehäuses von dem genannten, ersten Teilbereich des Zellgehäuses galvanisch getrennt beziehungsweise elektrisch isoliert ist. Hierdurch können beispielsweise unerwünschte Kurzschlüsse vermieden werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Kontaktelement durch ein Energiestrahlschweißverfahren mit der Oberfläche verschweißt ist. Hierdurch kann das Kontaktelement besonders zeit- und kostengünstig und prozesssicher mit der Oberfläche und somit mit dem Zellgehäuse verbunden werden. Ganz vorzugsweise handelt es sich bei dem Energiestrahlschweißverfahren um ein Laserschweißverfahren, mithin um Laserschweißen, wodurch das Kontaktelement besonders zeit- und kostengünstig und besonders fest und prozesssicher mit dem Zellgehäuse verbunden werden kann. Hierdurch kann die Speicherzelle besonders zeit- und kostengünstig sowie prozesssicher hergestellt werden.
Um eine besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Herstellung der Speicherzelle realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Elektrode eine Anode ist. Somit sind die Elektrode und in der Folge auch das Kontaktelement beispielsweise auch das Zellgehäuse beziehungsweise der erste Teilbereich in einem so genannten negativen Strompfad angeordnet, welcher durch die Erfindung besonders zeit- und kostengünstig ausgebildet werden kann.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Zellgehäuse, insbesondere die Speicherzelle insgesamt, außenumfangsseitig prismatisch ausgebildet ist, so dass es sich bei der Speicherzelle um eine prismatische Speicherzelle handeln kann. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die äußerste außenumfangsseitige Mantelfläche des Zellgehäuses, insbesondere der Speicherzelle, prismatisch ausgebildet ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn das Zellgehäuse, insbesondere die Speicherzelle insgesamt, außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist, so dass vorzugsweise die äußerste außenumfangsseitige Mantelfläche des Zellgehäuses, insbesondere der Speicherzelle, zylindrisch, mithin in Form eines geraden Kreiszylinders ausgebildet ist. Dadurch kann eine besonders kostengünstige Herstellung der Speicherzelle dargestellt werden.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Elektrode ein Bestandteil eines Elektrodenwickels, welcher auch als Jelly-Roll bezeichnet wird. Der Elektrodenwickel weist die genannte Elektrode als erste Elektrode und wenigstens oder genau eine zweite Elektrode auf, wobei die Elektroden insbesondere um eine beispielsweise gedachte Wickelachse zu dem Elektrodenwickel aufgewickelt sind. Beispielsweise umfasst der Elektrodenwickel auch einen Separator, welcher zwischen den Elektroden angeordnet und insbesondere mit den Elektroden insbesondere um die gedachte Wickelachse zu dem Elektrodenwickel aufgewickelt ist. Somit kann die Speicherzelle besonders zeit- und kostengünstig sowie prozesssicher hergestellt werden.
Schließlich hat es sich zur Realisierung einer besonders zeit- und kostengünstigen Herstellung einer Speicherzelle als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Einbuchtung durch Umformen des Zellgehäuses, insbesondere durch Krimpen, Auskehlen, Nuten, Rillen oder Bördeln, ausgebildet ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug. Der elektrische Energiespeicher gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist mehrere, elektrisch miteinander verbundene und zum, insbesondere elektrochemischen, Speichern der elektrischen Energie ausgebildeten Speicherzellen auf, welche jeweils eine Speicherzelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sind beziehungsweise wie eine Speicherzelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sind. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Speicherzelle, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Bei dem Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Zellgehäuse der Speicherzelle bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird in einem Inneren des Zellgehäuses wenigstens eine Elektrode zum Speichern und Bereitstellen der elektrischen Energie angeordnet. Des Weiteren wird bei dem Verfahren ein separat von dem Zellgehäuse und separat von der Elektrode ausgebildetes Kontaktelement bereitgestellt, wobei das Kontaktelement elektrisch mit der Elektrode verbunden wird. Insbesondere ist die Elektrode separat von dem Zellgehäuse ausgebildet.
Um die Speicherzelle besonders zeit- und kostengünstig herstellen können, ist es bei dem dritten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass das Kontaktelement auf einer von der Elektrode wegweisende Seite einer Wandung einer sich in das Inneren des Zellgehäuses erstreckenden Einbuchtung des Zellgehäuses angeordnet und mit einer von der Elektrode wegweisenden Oberfläche der Wandung stoffschlüssig verbunden wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 eine schematische und geschnittene Seitenansicht eines elektrischen Energiespeichers zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug;
2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer Speicherzelle des elektrischen Energiespeichers;
3 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der Speicherzelle gemäß 2;
4 eine schematische Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform eines Kontaktelements der Speicherzelle;
5 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Kontaktelements gemäß 4;
6 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Speicherzelle;
7 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der Speicherzelle gemäß 6;
8 eine schematische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform des Kontaktelements;
9 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Kontaktelements gemäß 8;
10 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Zellgehäuses der Speicherzelle;
11 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Schnittansicht des Zellgehäuses gemäß 10;
12 eine schematische Perspektivansicht einer dritten Ausführungsform des Kontaktelements; und
13 eine schematische Perspektivansicht einer vierten Ausführungsform des Kontaktelements.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht einen elektrischen Energiespeicher 1 für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den elektrischen Energiespeicher 1 aufweist. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist in dem elektrischen Energiespeicher 1 beziehungsweise mittels des elektrischen Energiespeichers 1 elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert. Der elektrische Energiespeicher 1 ist eine Hochvolt-Komponente und wird daher auch als Hochvolt-Speicher (HVS) bezeichnet. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, insbesondere um ein batterieelektrisches Fahrzeug, so dass das Kraftfahrzeug vorzugsweise, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Hierzu umfasst das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Vorzugsweise ist auch die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente. Die elektrische Maschine kann mit der in dem elektrischen Energiespeicher 1 gespeicherten, elektrischen Energie versorgt werden, wodurch die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs betrieben werden kann.
Der Energiespeicher 1 weist ein Speichergehäuse 2 sowie mehrere Speicherzellen 3 auf, welche separat von dem Speichergehäuse 2 ausgebildet und in dem Speichergehäuse 2 angeordnet sind. Die Speicherzellen 3 sind elektrisch miteinander verbunden. In der jeweiligen Speicherzelle 3 beziehungsweise mittels der jeweiligen Speicherzelle 3 kann die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert werden. Beispielsweise ist die jeweilige, einfach auch als Zelle bezeichnete Speicherzelle 3 eine Lithium-Ionen-Zelle.
Die jeweilige Speicherzelle 3 weist ein separat von dem Speichergehäuse 2 ausgebildetes Zellgehäuse 4 auf, in dessen Inneren 5 (2) eine erste Elektrode 6 angeordnet ist. Die erste Elektrode 6 ist beispielsweise ein erster Bestandteil einer in dem Inneren 5 und somit in dem Zellgehäuse 4 angeordneten Speichereinrichtung, mittels welcher die elektrische Energie gespeichert sowie bereitgestellt werden kann. Unter dem Bereitstellen der elektrischen Energie ist zu verstehen, dass die jeweilige Speicherzelle 3 die in ihr, insbesondere elektrochemisch, gespeicherte elektrische Energie mittels der Speichereinrichtung 7, aber insbesondere mittels der jeweiligen Elektrode 6 bereitstellen, mithin an einen Verbraucher wie beispielsweise die elektrische Maschine übertragen kann. Die elektrische Maschine ist beispielsweise in einem Generatorbetrieb und somit als Generator betreibbar, mittels welchem elektrische Energie bereitstellbar ist. Die von dem Generator bereitgestellte oder bereitstellbare elektrische Energie kann der jeweiligen Speicherzelle 3 zugeführt und insbesondere mittels der Elektrode 6 beziehungsweise der Speichereinrichtung 7 in der jeweiligen Speicherzelle 3 gespeichert werden.
Besonders gut aus 2 ist erkennbar, dass die Speichereinrichtung 7 und somit die erste Elektrode 6 separat von dem Zellgehäuse 4 der jeweiligen Speicherzelle 3 ausgebildet ist. Des Weiteren ist besonders gut aus 2 erkennbar, dass die jeweilige Speicherzelle 3 außerdem wenigstens ein separat von der Speichereinrichtung 7 und somit separat von der ersten Elektrode 6 und separat von dem Zellgehäuse 4 ausgebildetes Kontaktelement 8 aufweist, welches elektrisch mit der ersten Elektrode 6 verbunden ist.
2 und 3 zeigen eine erste Ausführungsform der jeweiligen Speicherzelle 3. 4 und 5 zeigen eine erste Ausführungsform des Kontaktelements 8, dessen erste Ausführungsform beispielsweise bei der ersten Ausführungsform der Speicherzelle 3 zum Einsatz kommt. In 2 ist mit B1 ein aktiver Bereich bezeichnet, in welchem beispielsweise ein Aktivmaterial, insbesondere die erste Elektrode 6, angeordnet ist. Somit ist beispielsweise der aktive Bereich B1 ein erster Bereich der Elektrode 6, die in dem Bereich B1 das genannte Aktivmaterial aufweist. In 2 ist mit B2 ein inaktiver Bereich bezeichnet, welcher beispielsweise frei von einem Aktivmaterial ist. Insbesondere ist beispielsweise der inaktive Bereich B2 ein zweiter Bereich der Elektrode 6, welche in dem zweiten Bereich kein Aktivmaterial aufweist. Beispielsweise ist der Bereich B2 elektrisch mit dem Kontaktelement 8 verbunden, so dass beispielsweise die erste Elektrode 6 über den Bereich B2 elektrisch mit der Elektrode 8 verbunden ist.
Beispielsweise weist die jeweilige Speichereinrichtung 7 der jeweiligen Speicherzelle 3 eine in den Figuren nicht dargestellte, zweite Elektrode zum Speichern und Bereitstellen der elektrischen Energie auf. Beispielsweise ist die Speichereinrichtung 7 ein Elektrodenwickel, so dass beispielsweise die erste Elektrode 6 und die zweite Elektrode, insbesondere um eine gedachte Wickelachse, zu dem Elektrodenwickel aufgewickelt sind. Der Elektrodenwickel wird beispielsweise auch als Jelly Roll bezeichnet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Elektrode 6 eine Anode ist, so dass die erste Elektrode 6 beispielsweise zu einem negativen Strompfad gehört oder einen negativen Strompfad bildet. Somit ist es beispielsweise denkbar, dass die zweite Elektrode eine Kathode ist und somit einen positiven Strompfad bildet oder zu einem positiven Strompfad gehört. Somit ist beispielsweise die erste Elektrode 6 mit einem elektrischen Minuspol der Speicherzelle 3 elektrisch verbunden oder die Elektrode 6 bildet den elektrischen Minuspol der Speicherzelle 3, wobei beispielsweise die zweite Elektrode elektrisch mit einem elektrischen Pluspol der Speicherzelle 3 verbunden ist oder den elektrischen Pluspol der Speicherzelle 3 bildet.
Um nun die jeweilige Speicherzelle 3 besonders zeit- und kostengünstig herstellen zu können, ist das Kontaktelement 8 auf einer von der ersten Elektrode 6, insbesondere von der Speichereinrichtung 7, wegweisenden Seite S1 einer Wandung 9 einer sich in das Inneren 5 des Zellgehäuses 4 erstreckenden Einbuchtung 10 des Zellgehäuses 4 angeordnet und mit einer von der ersten Elektrode 6, insbesondere von der Speichereinrichtung 7, wegweisenden Oberfläche 11 der Wandung 9 stoffschlüssig verbunden. Bei der in 2 und 3 gezeigten, ersten Ausführungsform ist die Wandung 9 Bestandteil eines einstückigen Wandungsbereiches 12 des Zellgehäuses 4, wobei die Einbuchtung 10 durch den Wandungsbereich 12 gebildet ist, insbesondere dadurch, dass der Wandungsbereich 12 umgeformt ist. Somit ist die Wandung 9 einstückig ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet.
Bei der ersten Ausführungsform der Speicherzelle 3 weist die Seite S1 in Längserstreckungsrichtung der Speicherzelle 3 und somit des Zellgehäuses 4 von der Speichereinrichtung 7 weg, wobei die Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses 4 beziehungsweise der Speicherzelle 3 insgesamt in 2 durch einen Doppelpfeil 13 veranschaulicht ist. Außerdem ist bei der ersten Ausführungsform die Speicherzelle 3 als eine Rundzelle ausgebildet, so dass das Zellgehäuse 4 außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist. Mit anderen Worten weist das Zellgehäuse 4 außenumfangsseitig die Form eines geraden Kreiszylinders auf, dessen auch als Mittelachse bezeichnete Zylinderachse mit der Längserstreckungsrichtung (Doppelpfeil 13) zusammenfällt. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass die Oberfläche 11 zumindest in einem Teilbereich, mit welchem das Kontaktelement stoffschlüssig verbunden ist, eben ist, mithin in einer gedachten Ebene verläuft, welche sich vorzugsweise senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses 4 (Doppelpfeil 13) erstreckt. Bei der ersten Ausführungsform ist es außerdem vorgesehen, dass das Kontaktelement 8 mit der Oberfläche 11 verschweißt und dadurch stoffschlüssig mit der Oberfläche 11 verbunden ist. Dabei ist das Kontaktelement 8 durch ein Energiestrahlschweißverfahren, insbesondere durch Laserschweißen, mit der Oberfläche 11 verschweißt. Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der jeweiligen Speicherzelle 3 beschrieben. Bei dem Verfahren wird das Kontaktelement 8 mit der Oberfläche 11 beispielsweise durch das zuvor genannte Energiestrahlschweißverfahren stoffschlüssig verbunden, indem ein beispielsweise als Laserstrahl ausgebildeter und in 3 besonders schematisch dargestellter Energiestrahl 14 beispielsweise von einer Strahlenquelle ausgestrahlt und beispielsweise von der Seite S1 her auf oder gegen das Kontaktelement 8 gestrahlt wird. Hierdurch wird das Kontaktelement 8 mit der Oberfläche 11 verschweißt und somit stoffschlüssig verbunden Aus 3 ist auch erkennbar, dass beispielsweise mittels des Energiestrahls 14 das Kontaktelement 8 mit dem Bereich B2 und somit mit der Elektrode 6 verschweißt und dadurch mit der Elektrode 6, insbesondere mechanisch, verbunden wird. Insbesondere wird hierdurch das Kontaktelement 8 elektrisch mit der Elektrode 6 verbunden. Ferner ist es denkbar, dass das Kontaktelement 8 elektrisch mit zumindest einem Teilbereich des Zellgehäuses 4 verbunden ist. Insbesondere ist aus 3 erkennbar, dass der Energiestrahl 14 gegen eine insbesondere entlang der Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses 4 von der Elektrode 6 wegweisende Oberfläche 15 des Kontaktelements 8, insbesondere direkt, gestrahlt wird, um dadurch das Kontaktelement 8 mit der Oberfläche 11 und/oder das Kontaktelement 8 mit der Elektrode 6 zu verschweißen und somit stoffschlüssig zu verbinden. Hierdurch wird beispielsweise die Elektrode 8 auch elektrisch mit dem Zellgehäuse 4 beziehungsweise mit der Elektrode 6 verbunden.
Wie besonders gut aus 2 und 3 erkennbar ist, ist die Einbuchtung 10 durch Umformen des Zellgehäuses 4, insbesondere des Wandungsbereichs 12, ausgebildet. Bei dem Umformen handelt es sich beispielsweise um Krimpen, wodurch die Einbuchtung 10 zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann. Insbesondere kann durch das Krimpen zumindest der zuvor genannte Teilbereich der Oberfläche 11 zeit- und kostengünstig eben ausgebildet werden.
Bei der in 2 und 3 gezeigten ersten Ausführungsform der Speicherzelle 3 ist das Kontaktelement 8 einstückig ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet, so dass das Kontaktelement 8 durch einen Monoblock gebildet oder als ein Monoblock ausgebildet ist. Dabei zeigen 4 und 5 eine erste Ausführungsform des Kontaktelements 8, wobei die erste Ausführungsform des Kontaktelements 8 bei der ersten Ausführungsform der Speicherzelle 3 verwendet wird. Insbesondere aus 4 ist erkennbar, dass das Kontaktelement 8 beispielsweise zumindest im Wesentlichen als eine Scheibe ausgebildet ist. Das Kontaktelement 8 ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Kupfer, gebildet, so dass das Kontaktelement 8 beispielsweise als eine Kupferscheibe ausgebildet ist. Aus 4 und 5 ist erkennbar, dass das Kontaktelement 8 einen Randbereich R aufweist, welcher in Umfangsrichtung des Kontaktelements 8, dessen Umfangsrichtung in 4 durch einen Doppelpfeil 16 veranschaulicht ist, in Randbereichsabschnitte RA unterteilt ist, derart, dass zwei in Umfangsrichtung des Kontaktelements 8 benachbarte Randabschnitte RA unter Ausbildung einer jeweiligen, einfach auch Trennfuge bezeichneten Fuge 23 bereichsweise voneinander getrennt, insbesondere voneinander beabstandet, sind. Dadurch können beispielsweise die Randbereichsabschnitte RA relativ zueinander bewegt werden, insbesondere unter elastischem Verformen des jeweiligen Randbereichsabschnitts RA. Dabei ist beispielsweise das Kontaktelement 8 über die Randbereichsabschnitte RA mit der Oberfläche 11 verschweißt und dadurch verbunden. Des Weiteren weist das Kontaktelement 8 gemäß der ersten Ausführungsform Kontaktflügel 17 auf, welche in einem jeweiligen Teilbereich 18 mit einem Grundkörper 19 des Kontaktelements 8 verbunden sind, wobei der einstückig ausgebildete Grundkörper 19 die Randbereichsabschnitte RA bildet oder aufweist. Im Übrigen beziehungsweise in einem jeweiligen, zweiten Teilbereich 20 ist der jeweilige Kontaktflügel 17 von dem Grundkörper 19 getrennt, insbesondere unter Ausbildung einer jeweiligen Fuge 21, die sich in Umfangsrichtung des jeweiligen Kontaktflügels 17 über mehr als die Hälfte des jeweiligen Kontaktflügels 17 herum erstreckt und beidseitig an den jeweiligen Teilbereich 18 anschließt. Dadurch kann beispielsweise der jeweilige Kontaktflügel 17, insbesondere unter elastischem Verformen des jeweiligen Kontaktflügels 17, relativ zu dem Grundkörper 19 bewegt werden. Beispielsweise ist der jeweilige Kontaktflügel 17 mit der Elektrode 6 verschweißt und dadurch stoffschlüssig und elektrisch mit der Elektrode 6 verbunden. Der Grundkörper 19 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 35 auf.
Außerdem ist in Umfangsrichtung des Kontaktelements 8 zwischen benachbarten Kontaktflügeln 17 eine jeweilige, weitere Durchgangsöffnung 22 des Grundkörpers 19 angeordnet. Somit kann eine besonders vorteilhafte, insbesondere elastische, Verformbarkeit des Kontaktelements 8 geschaffen werden. Mittels des Kontaktelements 8 kann elektrischer Strom beziehungsweise elektrische Energie besonders vorteilhaft gesammelt werden. Außerdem ist eine vorteilhafte Lastdämpfung möglich, insbesondere dadurch, dass zum einen die Randbereichsabschnitte RA teilweise miteinander verbunden und teilweise voneinander getrennt und somit relativ zueinander bewegbar sind, und dadurch, dass die Kontaktflügel 17 jeweils teilweise mit dem Grundkörper 19 und somit miteinander verbunden und teilweise von dem Grundkörper 19 getrennt sind, wodurch die Kontaktflügel 17 relativ zueinander und relativ zu dem Grundkörper 19 bewegt werden können. Durch das Aufteilen oder Unterteilen des Randbereichs R in die Randbereichsabschnitte RA, insbesondere durch Ausbildung der beispielsweise als Schlitze oder Ausschnitte ausgebildeten, auch als Trennfugen bezeichneten Fugen 23 können übermäßige Lücken zwischen der Oberfläche 11 und dem Kontaktelement 8 vermieden werden.
6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der Speicherzelle 3. 8 und 9 zeigen eine zweite Ausführungsform des Kontaktelements 8, wobei die zweite Ausführungsform des Kontaktelements 8 bei der zweiten Ausführungsform der Speicherzelle 3 zum Einsatz kommt. Wie aus 8 erkennbar ist, ist das Kontaktelement 8 gemäß der zweiten Ausführungsform mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet, wobei das Kontaktelement 8 ein erstes Kontaktteil 24 und ein zweites Kontaktteil 25 aufweist. Die Kontaktteile 24, 25 sind separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden, insbesondere derart, dass die Kontaktteile 24, 25 mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind. Insbesondere sind die Kontaktteile 24 und 25 beispielsweise stoffschlüssig miteinander verbunden. Dabei ist es denkbar, dass die Kontaktteile 24 und 25 miteinander verschweißt und dadurch stoffschlüssig und elektrisch miteinander verbunden sind. Insbesondere ist es denkbar, dass, wie in 7 angedeutet ist, die Kontaktteile 24 und 25 mittels des beispielsweise als Laserstrahl ausgebildeten Energiestrahls 15 miteinander verschweißt und dadurch, insbesondere mechanisch und elektrisch, miteinander verbunden sind. Ferner ist es denkbar, dass das Kontaktteil 25 und somit auch das Kontaktteil 24 mittels des Energiestrahls 15 mit der Elektrode 6 verschweißt und dadurch mit der Elektrode 6, insbesondere mechanisch und elektrisch, verbunden sind.
Das jeweilige Kontaktteil 24, 25 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, ist einstückig ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet. Dabei weist das Kontaktteil 25 Durchgangsöffnungen 26 und 27 auf, wobei die Durchgangsöffnung 26 eine zentrale Durchgangsöffnung ist. Es ist erkennbar, dass das Kontaktteil 25 als eine Scheibe ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Kontaktteil 25 aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Kupfer, gebildet. Das Kontaktteil 24 ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Kupfer, gebildet, wobei es denkbar ist, dass die Kontaktteile 24, 25 aus dem gleichen, insbesondere metallischen, Werkstoff gebildet sind. Das Kontaktteil 24 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, ist einstückig ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. Wie bei der ersten Ausführungsform ist auch bei der zweiten Ausführungsform des Kontaktelements 8 der Randbereich R des Kontaktelements 8 in Umfangsrichtung des Kontaktelements 8 in die Randbereichsabschnitte RA unterteilt, welche teilweise voneinander getrennt und teilweise miteinander verbunden sind. Die Randbereichsabschnitte RA sind durch jeweilige Arme 28 des Kontaktteils 24 gebildet, dessen Arme 28 strahlenartig von einem zentralen Mittelbereich 29 des Kontaktteils 24 abstehen und in Umfangsrichtung des Kontaktteils 24 gleichmäßig verteilt um den Mittelbereich 29 angeordnet sind. Die Arme 28 und somit die Randbereichsabschnitte RA sind relativ zueinander und relativ zu Mittelbereich 29, insbesondere unter elastischem Verformen, bewegbar, wodurch eine vorteilhafte Lastdämpfung möglich ist. Beispielsweise ist der Mittelbereich 29, insbesondere stoffschlüssig, mit dem Kontaktteil 25, insbesondere mechanisch und elektrisch, verbunden. Wie bei der ersten Ausführungsform des Kontaktelements 8 sind beispielsweise die Randbereichsabschnitte RA mit der Oberfläche 11 stoffschlüssig und dadurch mechanisch und vorzugsweise auch elektrisch verbunden, insbesondere verschweißt. Wie bei der ersten Ausführungsform der Speicherzelle 3 wird hierfür beispielsweise aber auch bei der zweiten Ausführungsform der Speicherzelle 3 der Energiestrahl 14 von der Seite S1 her gegen das Kontaktelement 8, insbesondere gegen das Kontaktteil 24, insbesondere direkt, gestrahlt, wobei beispielsweise der Energiestrahl 14 von der Seite S1 her gegen den jeweiligen Randbereichsabschnitt RA gestrahlt wird, um dadurch den jeweiligen Randbereichsabschnitt RA mit der Oberfläche 11 zu verbinden, und wobei beispielsweise der Energiestrahl 14 von der Seite S1 her gegen den Mittelbereich 29, insbesondere direkt, gestrahlt wird, um dadurch den Mittelbereich 29 mit dem Kontaktteil 25 zu verschweißen. Während beispielsweise bei der ersten Ausführungsform des Kontaktelements 8 das Kontaktelement 8 als einstückiges Bauteil sowohl den elektrischen Strom beziehungsweise die elektrische Energie sammelt und sowohl zur Sammlung der elektrischen Energie beziehungsweise des Stroms als auch zur elektrischen Verbindung mit dem Zellgehäuse 4 verwendet wird, ist bei der zweiten Ausführungsform des Kontaktelements 8 eine Funktionstrennung oder Funktionsteilung vorgesehen. Dabei wird das Kontaktteil 25 verwendet, um die Elektrode 6 elektrisch zu kontaktieren und somit die elektrische Energie beziehungsweise den elektrischen Strom zu sammeln, wobei das Kontaktteil 24 zur elektrischen Kontaktierung des Zellgehäuses 4 verwendet wird. Dabei sind die Kontaktteile 24, 25 mechanisch und auch elektrisch miteinander verbunden.
Aus 6 ist erkennbar, dass das Kontaktteil 25 auf einer der Elektrode 6 insbesondere in Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses 4 zugewandten Seite S2 der Einbuchtung 10 angeordnet sein kann, wobei die Seite S2 von der Seite S1 wegweist. Jedoch ist auf der Seite S2 das Kontaktelement 8 beispielsweise nicht mit der Wandung 9 verbunden. Dabei ist das Kontaktteil 24 mit einer insbesondere in Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses 4 von der Elektrode 6 wegweisenden Oberfläche 36 des Kontaktteils 25 mechanisch und elektrisch verbunden, insbesondere derart, dass das Kontaktteil 24 mit der Oberfläche 36 stoffschlüssig verbunden ist. Beispielsweise ist das Kontaktteil 24 mit der Oberfläche 36 verschweißt und dadurch stoffschlüssig verbunden, insbesondere durch den Energiestrahl 14. Dadurch kann eine besonders hohe Prozesssicherheit beim Herstellen der Speicherzelle 3 realisiert werden.
Aus 9 ist erkennbar, dass auch bei der zweiten Ausführungsform des Kontaktelements 8 die Randbereichsabschnitte RA in Umfangsrichtung des Kontaktelements 8 voneinander getrennt sind, insbesondere in der Ausbildung der jeweiligen Fuge 23, welche in Umfangsrichtung des Kontaktelements 8 zwischen zwei benachbarten Randbereichsabschnitten RA angeordnet ist. Somit sind die Randbereichsabschnitte RA teilweise miteinander verbunden und teilweise voneinander getrennt, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Randbereichsabschnitte RA derart miteinander verbunden sind, dass sie einstückig miteinander ausgebildet sind, mithin durch ein einziges Stück gebildet sind beziehungsweise aus einem einzigen Stück gebildet und somit integral ausgebildet sind.
10 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht das Zellgehäuse 4. Besonders gut aus 10 erkennbar ist die Einbuchtung 10, die sich in das Innere 5 des Zellgehäuses 4 hinein erstreckt. Auch aus 10 besonders gut erkennbar ist die von der Elektrode 6 wegweisende Oberfläche 11, mit welcher das Kontaktelement 8, insbesondere die Randbereichsabschnitte RA, stoffschlüssig verbunden ist. Wie besonders gut aus 11 erkennbar ist, ist die Oberfläche 11 zumindest in dem genannten Teilbereich, in welchem die Oberfläche 11 mit dem Kontaktelement 8 stoffschlüssig verbunden ist, eben ausgebildet, so dass sich die Oberfläche 11 zumindest in dem genannten Teilbereich, in welchem die Oberfläche 11 stoffschlüssig mit dem Kontaktelement 8 verbunden ist, in einer gedachten Ebene erstreckt, welche vorzugsweise senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Zellgehäuses 4 verläuft.
Schließlich zeigen 12 und 13 eine dritte und vierte Ausführungsform des Kontaktelements 8. Auch bei der dritten Ausführungsform und bei der vierten Ausführungsform ist das Kontaktelement 8 an sich einstückig ausgebildet. Bei der dritten Ausführungsform weist das Kontaktelement 8 die Arme 28 auf, welche die Randbereichsabschnitte RA bilden. Bei der dritten Ausführungsform weist das Kontaktelement 8 auch die Kontaktflügel 17 auf, wobei die Arme 28 und die Kontaktflügel 17 in Umfangsrichtung des Kontaktelements 8 abwechselnd aufeinander folgen und gleichmäßig verteilt angeordnet sind, insbesondere um den zentralen Mittelbereich 29 herum. Wie bei der zweiten Ausführungsform weist der zentrale Mittelbereich 29 eine zentrale Durchgangsöffnung 30 auf. Während beispielsweise der zentrale Mittelbereich 29 und/oder die Kontaktflügel 17 elektrisch und beispielsweise auch mechanisch mit der Elektrode 6 verbunden sind, insbesondere dadurch, dass der Mittelbereich 29 und/oder die Kontaktflügel 17 mit der Elektrode 6 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, sind, sind die Randbereichsabschnitte RA stoffschlüssig mit der Oberfläche 11 verbunden, insbesondere mit der Oberfläche 11 verschweißt. Die Kontaktflügel 17 können sich relativ zueinander und relativ zu den Randbereichsabschnitten RA beziehungsweise relativ zu den Armen 28 bewegen, und die Arme 28 können sich relativ zueinander und relativ zu den Kontaktflügeln 17 bewegen, wodurch eine besonders vorteilhafte Lastdämpfung darstellbar ist.
Beispielsweise ist zwischen dem jeweiligen Arm 28 und dem zentralen Mittelbereich 29 eine jeweilige, erste Rille 31 vorgesehen, und ferner ist beispielsweise zwischen dem jeweiligen Randbereichsabschnitt RA und einem Mittelbereich 32 des jeweiligen Arms 28 eine jeweilige zweite Rille 33 angeordnet. Somit ist beispielsweise der jeweilige Mittelbereich 32 zwischen Rillen 31 und 33 angeordnet. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte, insbesondere elastische, Verformbarkeit des Kontaktelements 8 realisiert werden, so dass eine besonders vorteilhafte Lastdämpfung vorgesehen ist.
Bei der in 13 gezeigten vierten Ausführungsform sind die Rillen 33 und 31 vorgesehen, und beispielsweise weist der jeweilige Mittelbereich 32 wenigstens oder genau eine dritte Rille 34 auf, welche beispielsweise zwischen Rillen 31 und 33 angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte, insbesondere elastische, Verformbarkeit des Kontaktelements 8 gewährleistet werden.
Bezugszeichenliste

1: elektrischer Energiespeicher
2: Speichergehäuse
3: Speicherzelle
4: Zellgehäuse
5: Inneres
6: erste Elektrode
7: Speichereinrichtung
8: Kontaktelement
9: Wandung
10: Einbuchtung
11: Oberfläche
12: Wandungsbereich
13: Doppelpfeil
14: Energiestrahl
15: Oberfläche
16: Doppelpfeil
17: Kontaktflügel
18: Teilbereich
19: Grundkörper
20: Teilbereich
21: Fuge
22: Durchgangsöffnung
23: Fuge
24: Kontaktteil
25: Kontaktteil
26: Durchgangsöffnung
27: Durchgangsöffnung
28: Arm
29: Mittelbereich
30: Durchgangsöffnung
31: Rille
32: Mittelbereich
33: Rille
34: Rille
35: Durchgangsöffnung
36: Oberfläche
R: Randbereich
RA: Randbereichsabschnitt
S1: Seite
S2: Seite
B1: Bereich
B2: Bereich

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 102019134427 A1 [0002]
DE 102014203070 A1 [0002]
WO 2012101153 A1 [0002]
DE 102009040128 B4 [0002]
EP 3573127 A1 [0002]

Claims

Speicherzelle (3) für einen elektrischen Energiespeicher (1), mit einem Zellgehäuse (4), in dessen Inneren (5) wenigstens eine Elektrode (6) zum Speichern und Bereitstellen von elektrischer Energie angeordnet ist, und mit einem separat von dem Zellgehäuse (4) und separat von der Elektrode (6) ausgebildeten und elektrisch mit der Elektrode (6) verbundenen Kontaktelement (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (8) auf einer von der Elektrode (6) wegweisenden Seite (S1) einer Wandung (9) einer sich in das Innere (5) des Zellgehäuses (4) erstreckenden Einbuchtung (10) des Zellgehäuses (4) angeordnet und mit einer von der Elektrode (6) wegweisenden Oberfläche (11) der Wandung (9) stoffschlüssig verbunden ist.
Speicherzelle (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (11) eben ist.
Speicherzelle (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (8) mit der Oberfläche (11) verschweißt und dadurch stoffschlüssig mit der Oberfläche (11) verbunden ist.
Speicherzelle (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (8) durch ein Energiestrahlschweißverfahren mit der Oberfläche (11) verschweißt ist.
Speicherzelle (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (6) eine Anode ist.
Speicherzelle (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellgehäuse (4) außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist.
Speicherzelle (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (6) Bestandteil eines Elektrodenwickels (7) ist, welcher die Elektrode (6) als erste Elektrode (6) und eine zweite Elektrode aufweist, die zu dem Elektrodenwickel (7) aufgewickelt sind.
Speicherzelle (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbuchtung (10) durch Umformen des Zellgehäuses (4) ausgebildet ist.
Elektrischer Energiespeicher (1) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren, elektrisch miteinander verbundenen und zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildeten Speicherzellen (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Herstellen einer Speicherzelle (3) für einen elektrischen Energiespeicher (1), bei welchem: - ein Zellgehäuse (4) der Speicherzelle (3) bereitgestellt wird; - in einem Inneren (5) des Zellgehäuses (4) wenigstens eine Elektrode (6) zum Speichern und Bereitstellen der elektrischen Energie angeordnet wird; und - ein separat von dem Zellgehäuse (4) und separat von der Elektrode (6) ausgebildetes Kontaktelement (8) bereitgestellt und elektrisch mit der Elektrode (6) verbunden wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (8) auf einer von der Elektrode (6) wegweisenden Seite (S1) einer Wandung (9) einer sich in das Innere (5) des Zellgehäuses (4) erstreckenden Einbuchtung (10) des Zellgehäuses (4) angeordnet und mit einer von der Elektrode (6) wegweisenden Oberfläche (11) der Wandung (9) stoffschlüssig verbunden wird.