DE102022207146A1 - Batteriezelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (14) mit einem Zellgehäuse (16), innerhalb dessen eine Elektrodenanordnung (18) angeordnet ist, und in das zwei Anschlüsse (28) eingebracht sind, die elektrisch mit der Elektrodenanordnung (18) kontaktiert sind. Das Zellgehäuse (16) weist einen aus einem Laminat (34) erstellten Gehäusekörper (17) aufweist, das eine Pappschicht (36) und eine Polymerschicht (38) umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (2).

Description

• Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle mit einem Zellgehäuse, innerhalb dessen eine Elektrodenanordnung angeordnet ist. Auch betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Batteriezelle.
• In zunehmendem Maße werden Kraftfahrzeuge zumindest teilweise mittels eines Elektromotors angetrieben, sodass diese als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgestaltet sind. Zur Bestromung des Elektromotors wird üblicherweise eine Hochvoltbatterie herangezogen, die mehrere einzelne Batteriemodule umfasst. Die Batteriemodule sind meist zueinander baugleich sowie miteinander elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet, sodass die an der Hochvoltbatterie anliegende elektrische Spannung einem Vielfachen der mittels jedes der Batteriemodule bereitgestellten elektrischen Spannung entspricht. Jedes Batteriemodul wiederum umfasst mehrere Batteriezellen, die meist in einem gemeinsamen Modulgehäuse angeordnet sind, und die miteinander elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.
• Jede der Batteriezellen wiederum umfasst üblicherweise mehrere galvanische Elemente. Diese weisen jeweils zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode, sowie einen dazwischen angeordneten Separator als auch einen Elektrolyten mit freibeweglichen Ladungsträgern auf. Als ein derartiger Elektrolyt wird beispielsweise eine Flüssigkeit herangezogen. In einer Alternative ist die Batteriezelle als Festkörperbatterie ausgestaltet, und der Elektrolyt liegt als Festkörper vor. Die Anode und die Kathode, die die Elektroden der Batteriezelle bilden, umfassen üblicherweise einen Träger, der als Stromableiter fungiert. An diesem ist üblicherweise ein Aktivmaterial befestigt, das ein Bestandteil einer auf den Träger, der auch als Ableiter bezeichnet wird, aufgebrachten Schicht ist. Hierbei ist es möglich, dass in der Schicht bereits der Elektrolyt vorhanden ist, oder dieser wird nachträglich eingebracht. Zumindest jedoch ist das Aktivmaterial zur Aufnahme der Arbeitsionen, z.B. Lithium-Ionen, geeignet. Je nach Verwendung als Anode oder Kathode wird ein anderes Material für den Träger und eine unterschiedliche Art des Materials der Schicht verwendet.
• Zum Schutz der galvanischen Elemente sind diese üblicherweise in einem Zellgehäuse der Batteriezelle angeordnet, mittels dessen auch der Elektrolyt vor Umwelteinflüssen geschützt wird.
• In einer Ausgestaltung ist das Zellgehäuse flexibel und aus einer Folie erstellt, die hierfür, beispielsweise mittels Tiefziehens, zu einem Beutel oder Tasche gefaltet ist, wobei die aufeinandergelegten Ränder versiegelt werden. Als Material wird dabei meist eine beschichtete Aluminiumfolie verwendet, und eine derartige Batteriezelle wird als Pouchzelle bezeichnet. Bei einer alternativen Ausgestaltungsform ist das Zellgehäuse starr ausgebildet und zum Beispiel quaderförmig. Das Zellgehäuse ist in diesem Fall meist aus einem Aluminium erstellt, beispielsweise teilweise mittels Tiefziehens. Zum Verschließen wird dieses meist verschweißt, wofür vergleichsweise hohe Temperaturen erforderlich sind.
• Bei beiden Ausgestaltungsformen ist einerseits ein vergleichsweise hoher Bedarf an Aluminium vorhanden, weswegen ein Energiebedarf zum Herstellen vergleichsweise hoch ist. Auch werden derartige Batteriezellen am Ende des Lebenszyklus meist vollständig mittels eines Shredders zerlegt, damit ein Zeitaufwand vergleichsweise gering ist. Somit ist jedoch nachfolgend erforderlich, die geschredderten Bestandteile der Batteriezelle zu sortieren, weswegen ein Aufwand erhöht ist. Alternativ erfolgt kein Sortieren, weswegen eine Wiederverwertbarkeit verringert ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Batteriezelle und ein besonders geeignetes Kraftfahrzeug anzugeben, wobei vorteilhafterweise eine Umweltverträglichkeit und/oder Wiederverwertbarkeit erhöht ist.
• Hinsichtlich der Batteriezelle wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Kraftfahrzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
• Die Batteriezelle, die im nachfolgend insbesondere auch lediglich als Batterie bezeichnet ist, ist vorzugsweise wiederladbar ausgestaltet und zweckmäßigerweise eine Sekundärbatterie. Vorzugsweise ist die Batteriezelle im bestimmungsgemäßen Zustand ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Hierfür ist die Batteriezelle geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Im bestimmungsgemäßen Zustand ist die Batteriezelle beispielsweise ein Bestandteil eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs, der mehrere derartige Batteriezellen aufweist. Vorzugsweise sind hierbei die Batteriezellen auf mehrere Batteriemodule aufgeteilt, die zueinander wiederum baugleich sind. Die Batteriezellen sind insbesondere in einem Gehäuse des Energiespeichers bzw. des jeweiligen Batteriemoduls angeordnet und miteinander elektrisch parallel und/oder in Reihe geschaltet. Somit ist die an dem Energiespeicher/Batteriemodul anliegende elektrische Spannung ein Vielfaches der mittels jeder der Batteriezellen bereitgestellten elektrischen Spannung. Zweckmäßigerweise sind sämtliche Batteriezellen dabei zueinander baugleich, was eine Fertigung vereinfacht.
• Das Gehäuse des Energiespeichers bzw. des jeweiligen Batteriemoduls, die somit insbesondere einen Verbund derartiger Batteriezellen bilden, ist bevorzugt aus einem Metall gefertigt, beispielsweise einem Stahl, wie einem Edelstahl, oder einer Aluminiumlegierung. Zur Herstellung wird zum Beispiel ein Druckgussverfahren, Tiefzugverfahren, Gießpressen oder Strangpressen verwendet. Insbesondere ist das Gehäuse des Energiespeichers bzw. des jeweiligen Batteriemoduls verschlossen ausgestaltet. Zweckmäßigerweise ist in das Gehäuse des Energiespeichers bzw. des jeweiligen Batteriemoduls eine Schnittstelle eingebracht, die zum Beispiel einen Stecker des Energiespeichers/Batteriemoduls bildet. Die Schnittstelle ist dabei elektrisch mit den Batteriezellen kontaktiert, sodass ein Einspeisen von elektrischer Energie und/oder eine Entnahme von elektrischer Energie aus den Batteriezellen von außerhalb des Energiespeichers möglich ist, sofern an den Stecker ein entsprechender Gegenstecker gesteckt ist.
• Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Fluggerät, wie ein Flugzeug, Hubschrauber oder Multicopter, Schiff oder Boot. Bevorzugt jedoch ist das Kraftfahrzeug landgebunden und weist vorzugsweise eine Anzahl an Rädern auf, von denen zumindest eines, geeigneterweise mehrere oder alle, mittels eines Antriebs, angetrieben sind. Insbesondere ist eines, vorzugsweise mehrere, der Räder steuerbar ausgestaltet. Somit ist es möglich, das Kraftfahrzeug unabhängig von einer bestimmten Fahrbahn, beispielsweise Schienen oder dergleichen, zu bewegen. Dabei ist es zweckmäßigerweise möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen beliebig auf einer Fahrbahn zu positionieren, die insbesondere aus einem Asphalt, einem Teer oder Beton gefertigt ist. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder ein Bus. Besonders bevorzugt jedoch ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw).
• Mittels des Antriebs erfolgt zweckmäßigerweise eine Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. Zum Beispiel ist der Antrieb, insbesondere der Hauptantrieb, zumindest teilweise elektrisch ausgestaltet, und das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Elektrofahrzeug. Der Elektromotor wird zum Beispiel mittels des Energiespeichers betrieben, der geeigneterweise als eine Hochvoltbatterie ausgestaltet ist. Mittels der Hochvoltbatterie wird zweckmäßigerweise eine elektrische Gleichspannung bereitgestellt, wobei die elektrische Spannung zum Beispiel zwischen 200 V und 800 V und beispielsweise im Wesentlichen 400 V beträgt. Vorzugsweise ist zwischen dem Energiespeicher und dem Elektromotor ein elektrischer Umrichter angeordnet, mittels dessen die Bestromung des Elektromotors eingestellt wird. In einer Alternative weist der Antrieb zusätzlich einen Verbrennungsmotor auf, sodass das Kraftfahrzeug als Hybrid-Kraftfahrzeug ausgestaltet ist. In einer Alternative wird mittels des Energiespeichers ein Niedervoltbordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist, und mittels des Energiespeichers wird insbesondere eine elektrische Gleichspannung von 12 V, 24 V oder 48 V bereitgestellt. Zusammenfassend wird, unabhängig von der jeweiligen Ausgestaltung, zweckmäßigerweise der Antrieb des Kraftfahrzeugs mittels der Batteriezelle gespeist.
• In einer weiteren Alternative ist die Batteriezelle ein Bestandteil eines Flurförderfahrzeug, einer Industrieanlage, eines handgeführten Geräts, wie beispielsweise eines Werkzeugs, insbesondere eines Akkuschraubers. In einer weiteren Alternative ist die Batteriezelle ein Bestandteil einer Energieversorgung und wird dort beispielsweise als sogenannte Pufferbatterie verwendet. Hierbei wird die Batteriezelle beispielsweise innerhalb eines Kraftwerks oder eines Haushalts/Industrieanlage verwendet. In einer weiteren Alternative ist die Batteriezelle ein Bestandteil eines tragbaren Geräts, beispielsweise eines tragbaren Mobiltelefons oder eines Wearables, oder eines Computers. Auch ist es möglich, eine derartige Batteriezelle im Campingbereich, Modellbaubereich oder für sonstige Outdoor-Aktivitäten zu verwenden.
• Die Batteriezelle weist eine Elektrodenanordnung auf, die zwei oder bevorzugt mehr Elektroden umfasst. Die Elektroden sind dabei insbesondere auf Anoden und Kathoden aufgeteilt, wobei beispielsweise genauso viele Anoden wie Kathoden, oder bevorzugt eine zusätzliche Anode vorhanden ist. Besonders bevorzugt sind sämtliche Anoden und sämtliche Kathoden jeweils zueinander baugleich, was eine Herstellung vereinfacht. Die Elektroden, also die Anoden und die Kathoden, sind beispielsweise flächig ausgestaltet. Die Anoden und Kathoden weisen zweckmäßigerweise jeweils einen Träger auf, der auch als Ableiter bezeichnet ist. Insbesondere ist der jeweilige Träger mittels einer Metallfolie gebildet, die einseitig oder beidseitig mit einer Schicht zumindest abschnittsweise beschichtet ist. Als Metall des Trägers/Ableiters der Kathoden wird beispielsweise Aluminium und als Metall des Ableiters der Anoden vorzugsweise Kupfer verwendet.
• Die Schicht weist hierbei eine Dicke unter 1 mm auf. Zweckmäßigerweise weisen die Träger eine Dicke unter 0,1 mm auf. Vorzugsweise weist die jeweilige Schicht ein Aktivmaterial, einen Binder und/oder ein Leitadditiv, wie Leitruß, auf. Das Aktivmaterial dient der Aufnahme von Arbeitsionen, wie Lithium-Ionen, und ist hierfür geeignet sowie vorgesehen und eingerichtet. Als Aktivmaterial wird für die Kathode beispielsweise ein Lithium-Metall-Oxid, wie Lithium-Cobalt(III)-Oxid (LiCoO2), NMC, beispielsweise NMC622 oder NMC811, NCA oder LFP, und/oder für die Anode Graphit, Li-legierende Materialien wie Si- basiert oder Sn-basiert oder LTO verwendet.
• Die Elektroden, also die Anoden und Kathoden, sind insbesondere im Wesentlichen rechteckförmig und beispielsweise übereinander zu einem Zellstapel gestapelt, wobei die Stapelrichtung senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Elektroden ist, die zueinander parallel angeordnet sind. Hierbei wechseln sich die Anoden und Kathoden in der Stapelrichtung des Zellstapels ab. Zwischen benachbarten Elektroden, also zwischen jeweils einer der Anoden und einer der Kathoden, ist jeweils ein Separator des Zellstapels angeordnet, der vorzugsweise ebenfalls flächig ausgestaltet. Beispielsweise sind sämtliche Separatoren zueinander baugleich. Insbesondere sind die Elektroden im Wesentlichen bündig übereinander gestapelt, wobei beispielsweise sämtliche Anoden zumindest geringfügig über die Kathoden überstehen. Somit ist eine unerwünschte Materialanlagerung an den Randbereichen der Anoden bei Betrieb vermieden. Aufgrund der Stapelung der Elektroden ist der Zellstapel somit ebenfalls im Wesentlichen quaderförmig. Insbesondere bildet der Zellstapels die Elektrodenanordnung.
• In einer alternativen Ausgestaltungsform sind beispielsweise sämtliche Anoden, sämtliche Kathoden oder der Separator mittels eines gemeinsamen Bandes gebildet, oder diese sind an einem gemeinsamen Band befestigt. Das Band selbst ist zu einer Zylinderform oder dergleichen aufgerollt, sodass ein Zellwickel, eine sogenannte „Jelly Roll“, gebildet ist, die die Elektrodenanordnung zweckmäßigerweise bildet. Der Querschnitt des Zellwickels ist dabei beispielsweise rund oder stadionförmig.
• In einer weiteren Ausführungsform ist der Separator mittels eines Bandes, eines sogenannten Separatorbandes, gebildet, das mehrmals Z-förmig gefaltet ist. In die auf diese Weise gebildeten Taschen sind die einzelnen Elektroden eingelegt, die insbesondere blattförmig ausgestaltet sind.
• Die Batteriezelle weist ferner ein Zellgehäuse auf, innerhalb dessen die Elektrodenanordnung vollständig angeordnet ist. In das Zellgehäuse sind zwei Anschlüsse eingebracht, die somit insbesondere durch eine Wand des Zellgehäuses geführt sind und oder durch diese reichen. Die beiden Anschlüsse sind mit der Elektrodenanordnung elektrisch kontaktiert und beispielsweise direkt mechanisch an dieser angebunden. Alternativ hierzu ist zwischen zumindest einem der Anschlüsse und der Elektrodenanordnung zumindest ein weiteres Bauteil angeordnet, das jedoch elektrisch leitfähig ausgestaltet ist. Zum Beispiel ist einer der Anschlüsse mit sämtlichen Anoden und der andere der Anschlüsse mit sämtlichen Kathoden elektrisch kontaktiert. Zumindest jedoch ist einer der Anschlüsse mit einer der Anoden und der andere mit einer der Kathoden elektrisch kontaktiert. Somit ist über die Anschlüsse ein Einspeisen und/oder Entnahme von elektrischer Energie in die Elektrodenanordnung von außerhalb des Zellgehäuses möglich. Zum Beispiel sind in das Zellgehäuse noch weitere Anschlüsse eingebracht, die mit anderen Elektroden der Elektrodenanordnung elektrisch kontaktiert sind.
• Insbesondere ist das Zellgehäuse mit einem Elektrolyten teilweise befüllt, wobei der Elektrolyt auf die Elektrodenanordnung, insbesondere das jeweils verwendete Aktivmaterial, abgestimmt ist. Mittels des Elektrolyten werden dabei insbesondere Arbeitsionen bereitgestellt. Der Elektrolyt ist insbesondere flüssig, also eine Flüssigkeit. Alternativ hierzu liegt der Elektrolyt als Festkörper vor. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse fluid- und/oder elektrolytdicht ausgestaltet, sodass insbesondere ein ungewollter Austritt des Elektrolyten und/oder von Bestandteilen der Elektrodenanordnung verhindert ist. Auch ist auf diese Weise ein Eintritt von Fremdpartikeln in das Zellgehäuse vermieden, die zu einer Beeinträchtigung der Funktionsweise der Batteriezelle führen könnten. Zweckmäßigerweise umfasst das Zellgehäuse eine Einfüllöffnung zum Be- und/oder Nachfüllen des Elektrolyten. Alternativ oder in Kombination hierzu umfasst das Zellgehäuse eine Entgasungsöffnung, über die bei Betrieb ungewollt entstehende Gase aus dem Zellgehäuse entweichen können.
• Das Zellgehäuse weist einen Gehäusekörper auf. Vorzugsweise ist mittels des Gehäusekörpers die Elektrodenanordnung aufgenommen. Beispielsweise ist das Zellgehäuse lediglich mittels des Gehäusekörpers sowie der beiden Anschlüsse gebildet. Alternativ hierzu umfasst das Zellgehäuse noch weitere Bestandteile. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse, insbesondere der Gehäusekörper, verschlossen ausgestaltet oder zumindest verschließbar, sodass ein Austritt des Elektrolyten und/oder ein Eintritt von Fremdpartikeln in das Zellgehäuse vermieden ist.
• Der Gehäusekörper ist aus einem Laminat erstellt, das eine Pappschicht aufweist. Die Pappschicht ist aus Pappe, Papier oder einem Karton erstellt und weist beispielsweise mehrere Lagen auf. Besonders bevorzugt ist die Pappschicht lediglich aus einer Lage erstellt und somit zusammengepresst (gegautscht). Sofern die Pappschicht aus Pappe besteht, ist somit zum Beispiel das Quadratmetergewicht größer als 225 g/Quadratmeter, und/oder die Pappschicht weist somit eine Dicke größer als 0,1 mm auf. Wenn die Pappschicht aus Karton besteht, ist das Quadratmetergewicht zwischen 100 g/Quadratmeter und 600 g/Quadratmeter. Insbesondere ist eine Dicke der Pappschicht zwischen 0,05 mm und 3 mm. Zudem weist das Laminat eine Polymerschicht auf. Die Schicht und die Polymerschicht sind dabei, zumindest abschnittsweise, zueinander parallel. Vorzugsweise ist die Dicke der Polymerschicht zwischen 0,1 mm und 2 mm. Vorzugsweise wird ist das Polymer ein Polyethylen. Beispielsweise ist die Pappschicht und die Polymerschicht durchgehend ausgestaltet. Alternativ hierzu sind diese zumindest teilweise in bestimmten Bereichen des Gehäusekörpers ausgespart, sodass ein Materialbedarf verringert ist.
• Das Laminat ist insbesondere zunächst flächig ausgestaltet und wird bei der Herstellung zu dem Gehäusekörper geformt, wofür das Laminat beispielsweise geschnitten, gebogen, gefaltet oder in sonstiger Weise umgeformt wird. Zum Beispiel wird bei der Herstellung ein Bogen des Laminats geschnitten, und die auf diese Weise erstellten Teile zu dem Gehäusekörper zusammengesetzt. Insbesondere ist ein Dicke des Laminats und folglich insbesondere des Gehäusekörpers zwischen 0,5 mm und 5 mm.
• Aufgrund der Verwendung des Laminats mit der Pappschicht und der Polymerschicht ist es möglich, ein vergleichsweise robustes Zellgehäuse oder zumindest einen robusten Gehäusekörper bereitzustellen. Hierbei wird mittels der Pappschicht insbesondere eine Stabilität des Gehäusekörpers bereitgestellt, wobei mittels der Polymerschicht die Pappschicht insbesondere geschützt wird. Dabei werden mittels der Pappschicht Fremdpartikel und/oder Bestandteile der Elektrodenanordnung und/oder des Elektrolyten von der Pappschicht ferngehalten, sodass eine Reaktion mit dieser vermieden wird, die zu einer Auflösung oder Zersetzung der Pappschicht führen könnte. Dabei ist zur Herstellung des Gehäusekörpers kein Metall, wie Aluminium, erforderlich, weswegen ein Energiebedarf zur Herstellung im Vergleich zur Herstellung aus einem Metall verringert ist. Somit ist eine Umweltverträglichkeit erhöht. Auch ist es möglich, am Ende des Lebenszyklus der Batteriezelle den Gehäusekörper vergleichsweise zeitsparend und einfach zu öffnen, nämlich indem die Pappschicht durchtrennt wird, beispielsweise mittels eines Messers oder einer Schere. Somit ist es zum Beispiel möglich, die Elektrodenanordnung aus dem Zellgehäuse zu entfernen und separat weiter zu zerlegen, weswegen eine Wiederverwertbarkeit erhöht ist.
• Beispielsweise ist das Zellgehäuse, insbesondere der Gehäusekörper, zumindest teilweise flexibel ausgestaltet. Dabei ist das Zellgehäuse zweckmäßigerweise taschen- und/oder beutelförmig. Somit handelt es sich bei der Batteriezelle geeigneterweise um eine sogenannte Pouch-Zelle. Alternativ ist das Zellgehäuse, insbesondere der Gehäusekörper, starr. Zum Beispiel ist das Zellgehäuse zylinderförmig ausgestaltet. Folglich handelt es sich bei der Batteriezelle um eine sogenannte Rundzelle. Besonders bevorzugt jedoch ist das Zellgehäuse, insbesondere der Gehäusekörper, quaderförmig, sodass es sich bei der Batteriezelle um eine sogenannte prismatische Zelle handelt. Je nachdem, ob der Gehäusekörper/ das Zellgehäuse flexibel oder starr ausgestaltet ist, ist insbesondere eine Dicke der Pappschicht entsprechend angepasst. Alternativ oder in Kombination hierzu wird beispielsweise je nach gewünschter Starrheit des Gehäusekörpers für die Pappschicht entweder Pappe oder Karton verwendet.
• Beispielsweise ist die Polymerschicht außenseitig bezüglich der Pappschicht angeordnet. Somit wird die Pappschicht von der Außenseite her mittels der Polymerschicht geschützt, und es ist möglich, die Batteriezelle in vergleichsweise korrosiven Umgebungen einzusetzen. Besonders bevorzugt jedoch ist die Polymerschicht innenseitig der Pappschicht angeordnet, sodass die Pappschicht mittels der Polymerschicht vor einer (chemischen) Reaktion mit der Elektrodenanordnung und/oder dem etwaigen Elektrolyten geschützt ist.
• Besonders bevorzugt ist die Pappschicht mit der Polymerschicht versehen, sodass eine direkte Anlage der Polymerschicht an der Pappschicht erfolgt. Zweckmäßigerweise ist dabei die Pappschicht innenseitig mit der Polymerschicht versehen. Somit wird die Polymerschicht mittels der Pappschicht direkt stabilisiert, und eine Dicke der Polymerschicht kann vergleichsweise gering gewählt werden. Auch ist ein Eindringen von Fremdpartikeln zwischen der Pappschicht und der Polymerschicht verhindert. Zudem ist auf diese Weise eine Herstellung vereinfacht, und bei dem Laminat handelt es sich insbesondere um einen kunststofflaminierten Karton. Somit können bereits vorhandene Bauteile/Ausgangsstoffe verwendet werden, weswegen Herstellungskosten verringert sind.
• In einer Weiterbildung ist die Pappschicht außenseitig mit einer weiteren Polymerschicht versehen. Besonders bevorzugt sind dabei die beiden Polymere gleich, und bei diesen handelt es sich zum Beispiel jeweils um ein Polyethylen. Somit ist ein Bedarf an unterschiedlichen Materialien verringert, weswegen Herstellungskosten weiter verringert sind. Aufgrund der weiteren Polymerschicht ist die Pappschicht somit beidseitig mittels der Polymere umgeben, weswegen eine Robustheit weiter erhöht ist.
• Beispielsweise ist das Laminat lediglich mittels der Pappschicht und der Polymerschicht gebildet. Alternativ hierzu ist noch zusätzlich die weitere Polymerschicht vorhanden. In einer Weiterbildung umfasst das Laminat eine Aluminiumschicht, wobei das Laminat beispielsweise mittels der Aluminiumschicht, der Pappschicht und der Polymerschicht gebildet ist. Alternativ hierzu ist zum Beispiel zusätzlich noch die weitere Polymerschicht oder weitere Schichten vorhanden.
• Mittels des Aluminiums wird insbesondere ein Austritt des Elektrolyten aus dem Zellgehäuse oder zumindest des Gehäusekörpers vermieden. Aufgrund der Pappschicht ist es hierbei nicht erforderlich, dass die Aluminiumschicht selbsttragend ist, sondern diese kann vergleichsweise dünn gewählt werden. Die Dicke der Aluminiumschicht ist insbesondere zwischen 2 µm und 20 µm. Auf diese Weise ist ein Bedarf an Aluminium vergleichsweise gering.
• Insbesondere ist die Aluminiumschicht vorhanden, sofern der etwaige Elektrolyt flüssig ist. Vorzugsweise ist die Aluminiumschicht auf der Innenseite der Pappschicht angeordnet, sodass der Elektrolyt vergleichsweise weit aus dem Gehäusekörper herausgehalten wird. Mit anderen Worten wird ein Eindringen des Elektrolyten in die Pappschicht verhindert. Besonders bevorzugt ist die Innenseite des Laminats mittels der Aluminiumschicht gebildet. Somit wird der Elektrolyt im Wesentlichen vollständig innerhalb des Gehäusekörpers gehalten und ein Eindringen in den Gehäusekörper ist vollständig verhindert. Zweckmäßigerweise ist die Aluminiumschicht innenseitig zusätzlich beschichtet, beispielsweise mittels eines Polymers. Auf diese Weise ist ein mechanischer Kontakt der Aluminiumschicht mit der Elektrodenanordnung und somit auch ein Kurzschluss der Elektrodenanordnung/des Elektrolyten über die Aluminiumschicht verhindert.
• Zum Beispiel ist die Pappschicht innenseitig mit der Polymerschicht versehen, und die Polymerschicht ist zwischen der Aluminiumschicht und der Pappschicht angeordnet. Insbesondere liegen dieses jeweils direkt aneinander an, und es sind lediglich diese drei Schichten vorhanden. Alternativ hierzu ist das Laminat mittels der Pappschicht, die zwischen der Polymerschicht und der Aluminiumschicht angeordnet. Mittels der Aluminiumschicht wird dabei insbesondere von der Innenseite her ein Eintritt von Bestandteilen der Elektrodenanordnung und/oder des Elektrolyten zu der Pappschicht unterbunden, wobei mittels der Polymerschicht die Pappschicht vor Umwelteinflüssen geschützt ist. In einer weiteren Weiterbildung ist die Aluminiumschicht auf der der Pappschicht gegenüberliegenden Seite mit einer zusätzlichen Schicht versehen, beispielsweise einer zusätzlichen Polymerschicht, sodass eine, insbesondere mechanische, Beschädigung des Aluminiums vermieden wird, und eine Dicke der Aluminiumschicht somit weiter verringert werden kann. Auch wird auf diese Weise ein Kurzschluss mit der Elektrodenanordnung verhindert
• Beispielsweise ist der Gehäusekörper umlaufend geschlossen, sodass mittels des Gehäusekörpers die Elektrodenanordnung vollständig umgeben ist. Hierbei ist die Pappschicht beispielsweise unversehrt oder weist alternativ eine oder mehrere Aussparungen auf, sodass ein Gewicht und eine Größe verringert sind. Bevorzugt ist dabei jedoch die Polymerschicht durchgängig, sodass dennoch ein Materialaustausch zwischen der Umgebung der Batteriezelle und dem Inneren der Batteriezelle unterbunden ist.
• In einer Weiterbildung ist der Gehäusekörper topfförmig ausgestaltet und weist somit eine Öffnung auf. Über die Öffnung wird bei Montage zweckmäßigerweise die Elektrodenanordnung innerhalb des Gehäusekörpers angeordnet. Geeigneterweise weist hierbei das Zellgehäuse einen Deckel auf, mittels dessen im Montagezustand die Öffnung verschlossen ist. Zum Beispiel ist dabei der Deckel ebenfalls aus dem Laminat erstellt und beispielsweise mittels eines Filmscharniers an dem Gehäusekörper gehalten. Alternativ hierzu ist der Deckel separat zu dem Gehäusekörper und wird bei Montage an diesem befestigt, vorzugsweise mittels einer umlaufenden stoffschlüssigen Verbindung, beispielsweise einer Klebeverbindung. In einer Weiterbildung ist der Deckel aus einem Metall erstellt. Dabei ist mittels des Deckels einer der Anschlüsse gebildet. Beispielsweise ist wird als Metall ein Kupfer, also reines Kupfer oder eine Kupferlegierung, oder ein Aluminium, wie reines Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, verwendet. Insbesondere ist das Material das gleiche, wie das Material der etwaigen Ableiter der Elektroden, mit denen der Deckel elektrisch kontaktiert ist, vorzugsweise direkt. Zum Beispiel wird bei der Herstellung die Elektrodenanordnung an dem Deckel befestigt, der nachfolgend an dem Gehäusekörper montiert wird, wobei der Gehäusekörper über die Elektrodenanordnung gestülpt wird. Somit ist eine Montage vereinfacht.
• Der andere Anschluss ist zum Beispiel mittels eines Bolzens gebildet, der durch einen Durchbruch des Gehäusekörpers geführt ist. Insbesondere ist hierbei der Bereich zwischen dem Rand des Durchbruchs und des Anschlusses fluiddicht ausgestaltet, beispielsweise mittels einer Manschette.
• Insbesondere ist mittels des Deckels eine Seite des Zellgehäuses gebildet, und der Deckel ist beispielsweise flach oder gebogen/gewölbt. Insbesondere ist zwischen dem Gehäusekörper und dem Deckel eine fluiddichte Verbindung erstellt. Zum Beispiel ist, sofern die Aluminiumschicht vorhanden ist, diese mit dem Deckel kontaktiert, sodass diese das gleiche elektrische Potential aufweisen. Zweckmäßigerweise erfolgt hierbei die Kontaktierung mittels einer umlaufenden Schweißnaht, sodass im Bereich des Übergangs zwischen dem Deckel und dem Gehäusekörper ein Austritt des etwaigen Elektrolyten vermieden ist.
• Beispielsweise ist die Polymerschicht aus petrochemischen Materialien erstellt. Besonders bevorzugt jedoch ist die Polymerschicht und die Pappschicht, vorzugsweise das vollständige Laminat, aus erneuerbaren Rohstoffen erstellt. Mit anderen Worten stammt die Biomasse, die zur Herstellung der Polymerschicht verwendet wird, aus nachwachsenden Rohstoffen. Das Grundmaterial der Pappschicht ist insbesondere Zellulose, und die Pappschicht besteht beispielsweise lediglich aus Zellulose oder weist noch weitere Bestandteile auf. Die Zellulose ist dabei zum Beispiel aus Holz, Kokos- oder Getreidepflanzenteilen gewonnen. Alternativ oder in Kombination ist die Pappschicht bereits aus zumindest teilweise recyceltem Material, wie Altpapier, erstellt. Die Polymerschicht ist insbesondere aus Zuckerrohr erstellt, aus dem somit insbesondere die Polymere extrahiert werden. Zusammenfassend handelt sich somit bei der Polymerschicht um einen biobasierten Kunststoff, der zweckmäßigerweise biologisch abbaubar ist. Somit ist eine Umweltverträglichkeit weiter erhöht. Zudem ist eine Abhängigkeit von Rohöl verringert und auch von sonstigen Bodenschätzen.
• Die Erfindung betrifft ferner einen Verbund derartiger Batteriezellen, wobei der Verbund vorzugsweise ein Batteriemodul oder eine Hochvoltbatterie ist. Das Batteriemodul weist mehrere Batteriezellen auf, die insbesondere elektrisch miteinander kontaktiert sind. Die Anschlüsse der Batteriezellen sind vorzugsweise gegen einen elektrischen Anschluss des Batteriemoduls geführt, sodass an dem elektrischen Anschluss des Batteriemoduls die mittels der Batteriezellen bereitgestellte elektrische Spannung anliegt. Zum Beispiel weist das Batteriemodul zwischen zwei Batteriezellen und 100 Batteriezellen auf, die insbesondere zueinander baugleich sind. Insbesondere weist das Batteriemodul ein Gehäuse oder zumindest eine Vorrichtung zur Stabilisierung der Batteriezellen zueinander auf, sodass das Batteriemodul als einziges Bauteil montiert werden kann. Auch wird auf diese Weise das Laminat, insbesondere die Pappschicht, zumindest teilweise mittels des Gehäuses des Batteriemoduls geschützt.
• Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise landgebunden. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder Bus. Bevorzugt ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw). Das Kraftfahrzeug weist einen Antrieb mit einem Elektromotor auf. Beispielsweise ist der Antrieb ein Bestandteil eines Nebenaggregats oder besonders bevorzugt ein Hauptantrieb, mittels dessen eine Fortbewegung des Kraftfahrzeugs erfolgt. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug eine Batteriezelle, mittels derer der Elektromotor bestromt ist. Die Batteriezelle umfasst ein Zellgehäuse, innerhalb dessen eine Elektrodenanordnung angeordnet ist. In das Zellgehäuse sind zwei Anschlüsse eingebracht, die elektrisch mit der Elektrodenanordnung kontaktiert sind. Ferner umfasst das Zellgehäuse einen aus einem Laminat erstellten Gehäusekörper, das eine Pappschicht und eine Polymerschicht aufweist.
• Die im Zusammenhang mit der Batteriezelle beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen sind sinngemäß auch auf das Batteriemodul / das Kraftfahrzeug sowie untereinander zu übertragen und umgekehrt.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
• 1 schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug, das mehrere baugleiche Batteriezellen umfasst,
• 2 in einer Schnittdarstellung eine der Batteriezellen,
• 3, 4 gemäß 2 alternative Ausführungsformen der Batteriezelle,
• 5 perspektivisch eine weitere Ausführungsform der Batteriezelle,
• 6 in einer Draufsicht ausschnittsweise die Batteriezelle gemäß 5, und
• 7 gemäß 6 eine Abwandlung der letzten Ausführungsform.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• In 1 ist schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 in Form eines Personenkraftwagens (Pkw) dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 weist eine Anzahl an Rädern 4 auf, von denen zumindest einige mittels eines Antriebs 6 angetrieben sind, der einen Elektromotor umfasst. Somit ist das Kraftfahrzeug 2 ein Elektrofahrzeug oder ein Hybrid-Fahrzeug. Der Antrieb 6 weist einen Umrichter auf, mittels dessen der Elektromotor gespeist ist. Der Umrichter des Antriebs 6 wiederum ist mittels eines Energiespeichers 8 in Form einer Hochvoltbatterie bestromt. Hierfür ist der Antrieb 6 mit einer Schnittstelle 10 des Energiespeichers 8 verbunden, die in ein Energiespeichergehäuse 12 des Energiespeichers 8 eingebracht ist, das aus einem Edelstahl erstellt ist.
• Innerhalb des Energiespeichergehäuses 12 des Energiespeichers 8 sind mehrere nicht näher dargestellte zueinander baugleiche Batteriemodule angeordnet, die jeweils mehrerer Batteriezellen 14 umfassen. Die Batteriezellen 14 jedes Batteriemoduls sind dabei zueinander teilweise elektrisch in Reihe sowie teilweise zueinander elektrisch parallel geschaltet. Ein Teil der Batteriemodule wiederum ist zueinander elektrisch in Reihe und diese wiederum elektrisch zueinander parallel geschaltet sind. Der elektrische Verband der Batteriemodule ist mit der Schnittstelle 10 elektrisch kontaktiert, sodass bei Betrieb des Antriebs 6 ein Entladen oder Laden (Rekuperation) der Batteriemodule und somit auch der Batteriezellen 14 erfolgt. Folglich ist der Elektromotor des Antriebs 6 mittels der Batteriezellen 14 bestromt. Aufgrund der elektrischen Verschaltung ist dabei die an der Schnittstelle 10 bereitgestellte elektrische Spannung, die 400 V beträgt, ein Vielfaches der mit jedem der Batteriemodule und auch mit jeder der Batteriezellen 14 bereitgestellten elektrischen Spannung.
• In 2 ist in einer Schnittdarstellung schematisch vereinfacht eine der zueinander baugleichen Batteriezellen 14 dargestellt. Die Batteriezelle 14 weist ein Zellgehäuse 16 auf, das einen starren, im Wesentlichen quaderförmigen Gehäusekörper 17 umfasst. Somit handelt es sich bei der Batteriezelle 14 um eine prismatische Zelle. Innerhalb des Zellgehäuses 16 ist eine Elektrodenanordnung 18 angeordnet, die mehrere Elektroden 20 umfasst. Die Elektroden 20 sind auf Anoden 22 und Kathoden 24 aufgeteilt, die übereinandergestapelt sind, wobei zwischen diesen jeweils ein nicht näher dargestellter Separator angeordnet ist.
• Sämtliche Anoden 22 sind an einer Stromschiene 26 und sämtliche Kathoden 24 an einer hierzu separaten Stromschiene 26 angeschweißt, die jeweils aus einem Aluminium erstellt sind, angeschweißt. An jede der Stromschienen 26 ist ein Anschluss 28 angeformt, der somit einstückig mit der jeweiligen Stromschiene 26 ist. Die beiden Anschlüsse 28 sind durch die gleiche Seite des Gehäusekörpers 17 geführt, sodass die beiden Anschlüsse 28 in das Zellgehäuses 16 eingebracht sind. Der Bereich zwischen jedem Anschlüssen 28 und dem jeweils zugeordneten Durchbruch des Gehäusekörpers 17, durch den der jeweilige Anschluss 28 geführt ist, ist jeweils fluiddicht ausgestaltet. Bei Betrieb liegt zwischen den Anschlüssen 28 eine elektrische Spannung an, und über die Anschlüsse 18 ist ein Einspeisen und Entnahmen von elektrischer Energie in bzw. aus der in dem Zellgehäuse 16 angeordneten Elektrodenanordnung 18 von außerhalb möglich. In eine weitere Wand des Gehäusekörpers 17 ist eine Einfüllöffnung 30 eingebracht, die mit einem Verschluss 32 fluiddicht verschlossen ist. Über die Einfüllöffnung 30 kann der nicht näher dargestellte Elektrolyt eingefüllt werden, sodass ein Betrieb Elektrodenanordnung 18 ermöglicht ist. Mittels Entfernens des Verschlusses 32 ist ein Nachfüllen des Elektrolyten möglich.
• Der Grundkörper 17 ist aus einem Laminat 34 erstellt, das vor Herstellung als Bogenware vorliegt. Diese wurde geeignet geschnitten sowie gefaltet, sodass der quaderförmige Grundkörper 17 erstellt wurde ist. Die dabei aneinander anliegenden Kanten oder sonstigen Flächen sind fluiddicht aneinander befestigt, beispielsweise mittels Klebens, Schweißens, Ultraschallschwei-ßens oder Heißsiegelns, sodass der Gehäusekörper 17 fluiddicht ausgestaltet ist. Das Laminat 34 umfasst einen Pappschicht 36, die aus Pappe erstellt ist und eine Dicke von 2 mm aufweist. Die Pappschicht ist 36 durchgehend ausgestaltet, sodass mittels dieser ebenfalls ein Quader gebildet ist. Innenseitig, also auf der der Elektrodenanordnung 18 zugewandten Seite, ist die Pappschicht 36 vollflächig mit einer Polymerschicht 38 versehen und somit beschichtet. Auf der gegenüberliegenden Seite, also außenseitig, ist die Pappschicht 36 mit einer weiteren Polymerschicht 40 versehen, die die Außenseite des Gehäusekörpers 17 bildet. Die beiden Polymerschichten 38, 40 weisen jeweils eine Dicke von 0,5 mm auf und sind aus dem gleichen Polypropylen erstellt. Zusammenfassend handelt es sich bei diesem Verbund um beidseitig kunststofflaminierte Pappe.
• Auf der Innenseite weist das Laminat 34 eine Aluminiumschicht 42 auf, die ebenfalls vollständig umlaufende ist, und mittels derer somit die Polymerschicht 38 vollständig beschichtet ist. Die Dicke der Aluminiumschicht beträgt 8 µm, und diese wird der Pappschicht 36 über die Polymerschicht 38 stabilisiert, sodass trotz der geringen Dicke eine Formstabilität der Aluminiumschicht 42 vorhanden ist. Mittels der Aluminiumschicht 42 wird ein ungewollter Austritt des Elektrolyten aus dem Gehäusekörper 17 sowie ein Diffundieren in den Gehäusekörper 17 hinein unterbunden.
• Zusammenfassend weist das Laminat 34 somit einen Schichtaufbau aus der Aluminiumschicht 42, der Polymerschicht 38, der Pappschicht 36 sowie der weiteren Polymerschicht 40 auf, die entsprechend dieser Reihenfolge übereinander gestapelt sind, beginnen mit der Innenseite des Gehäusekörpers 17. Die mechanische Integrität des Gehäusekörpers 17 wird dabei mittels der Pappschicht 36 realisiert, sodass das Zellgehäuse 16 vergleichbar starr ausgestaltet ist. Mittels der beiden Polymerschichten 38, 40 wird ein Eindringen von Feuchtigkeit oder dergleichen in die Pappschicht 36 vermieden, sodass trotz der Verwendung von Pappe der Gehäusekörper 17 auch chemisch vergleichsweise robust ist. Mittels der Aluminiumschicht 42 wird dabei ein Eindringen des nicht näher dargestellten Elektrolyten zu den Polymerschicht 38 verhindert, und folglich auch ein Austritt des Elektrolyten aus dem Gehäusekörper 17. Die Elektrodenanordnung 18 ist hierbei mittels eines nicht näher dargestellten elektrisch isolierenden Bauteils, wie eines Separatorbandes, außenseitig umgeben, sodass ein elektrischer Kurzschluss mit der Aluminiumschicht 42 unterbunden ist.
• Die Pappschicht 36 sowie die beiden Polymerschichten 38, 40 sind aus erneuerbaren Rohstoffen erstellt. Hierbei wird für das Grundmaterial der Pappschicht 36 Zellulose aus Holz herangezogen, wobei ein Anteil auch aus Altpapier besteht, sodass es sich hierbei um recycelte Materialien handelt. Die zur Erstellung der Polymerschichten 38, 40 erforderlichen Kunststoffe sind aus Zuckerrohr gewonnen. Folglich ist eine Umweltverträglichkeit und Widerverwertbarkeit der Batteriezelle 14 erhöht.
• In 3 ist entsprechend der Darstellung der 2 in einer Schnittdarstellung eine Alternative der Batteriezelle 14 dargestellt. Es ist wieder die Elektrodenanordnung 18 mit den auf die Anoden 22 sowie Kathoden 24 aufgeteilten Elektroden 20 vorhanden, zwischen denen jeweils ein Separator angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform jedoch sind die Separatoren mittels eines gemeinsamen Bandes gebildet, das zu einer Zylinderform aufgerollt ist, sodass die Elektrodenanordnung 18 als eine sogenannte „Jelly roll“ ausgeführt ist. Es sind wiederum die beiden Stromschienen 26 vorhanden, an die jeweils einer der Anschlüsse 28 angeformt ist. Diese sind jedoch auf gegenüberliegenden Seiten der Elektrodenanordnung 18 nunmehr angeordnet und auch auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäusekörpers 17 aus diesem herausgeführt. Dabei befinden sich die Anschlüsse 28 an den Stirnseiten der zylinderförmigen Elektrodenanordnung 18. Bei dieser Variante der Batteriezelle 14 ist der Elektrolyt nicht flüssig, sondern liegt als Feststoff vor.
• Der Gehäusekörper 17 ist wiederum aus dem Laminat 34 erstellt, das in dieser Ausführungsform jedoch lediglich die Pappschicht 36, die Polymerschicht 38 und die weitere Polymerschicht 40 aufweist. Mit anderen Worten ist die Aluminiumschicht 42 weggelassen, da aufgrund des festen Elektrolyten ein Eindringen dessen in dem Gehäusekörper 17 nicht möglich ist. Das Laminat 34 ist zu einem Beutel oder einer Tasche gefaltet, mittels derer die Elektrodenanordnung 18 vollständig umgeben ist. Die Materialien der beiden Polymerschichten 38, 40 sowie deren Dicken sind nicht verändert. Jedoch ist die Dicke der Pappschicht 36 verringert, und diese ist aus einem Karton erstellt. Infolgedessen ist der Gehäusekörper 17 vergleichsweise flexibel, und die Batteriezelle 17 ist nach Art einer Pouch-Zelle ausgestaltet.
• Auch hier sind die Pappschicht 36, sowie die beiden Polymerschichten 38, 40 aus erneuerbaren Rohstoffen erstellt. Da zudem der Gehäusekörper 17 kein Aluminium aufweist, sind Herstellungskosten weiter reduziert und eine Wiederverwertbarkeit und Umweltverträglichkeit weiter erhöht.
• In 4 ist entsprechend der Darstellung der 2 eine weitere Alternative der Batteriezelle 14 dargestellt. Auch hier ist die Elektrodenanordnung 18 vorhanden, die der in 2 dargestellten Ausführungsform entspricht und die die übereinandergestapelten Elektroden 22 aufweist. Ferner sind wiederum sämtliche Anoden 22 mit der zugeordneten Stromschienen 26 verschweißt und folglich elektrisch mit dieser kontaktiert. An dieser ist wiederum der zugeordnete Anschluss 28 angeformt, der durch den Gehäusekörper 17 hindurchgeführt ist, der aus dem Laminat 34 erstellt ist.
• Abweichend zu der Ausführungsform in 2 ist jedoch die andere Stromschienen 26 weggelassen, und die Kathoden 24 sind an einem rechteckförmigen Deckel 44 an einer Seite angeschweißt. Der Deckel 44 ist aus einem Aluminium erstellt, nämlich dem gleichen Material wie die verbleibende Stromschiene 26.
• Der Gehäusekörper 17 ist nunmehr topfförmig ausgestaltet, sodass im Vergleich zu der in 2 dargestellten Varianten eine Seite weggelassen ist. Dabei ist die Seite weggelassen, die sich gegenüber derjenigen Seite befindet, durch die der Anschluss 28 hindurchgeführt ist. Folglich weist der Gehäusekörper 17 eine rechteckförmige Öffnung 46 auf. In diese ist der Deckel 44 eingesetzt, wobei die Größe des Deckels 44 der Größe der Öffnung 46 entspricht. Somit ist die Öffnung 46 mittels des Deckels 44 verschlossen.
• Im Vergleich zu dem 2 gezeigten Laminat 34 ist die weitere Polymerschicht 40 weggelassen. Folglich weist das Laminat 34 auch weiterhin die Aluminiumschicht 42, die Polymerschicht 38 sowie die Pappschicht 36 auf. Die Pappschicht 36 ist wiederum aus einem vergleichsweise stabilen Karton 36 erstellt, sodass die Batteriezelle 14 als prismatische Zelle ausgestaltet ist. An der Aluminiumschicht 42 des Laminats 34 ist der Deckel 44 angeschweißt. Daher ist ein Durchtritt des Elektrolyten, der wiederum flüssig ist, zwischen der Randöffnung 46 und dem Deckel 44 oder ein Eintritt in das Laminat 34 auch weiterhin vermieden. Da der Deckel 44 zudem mit den Kathoden 24 elektrisch kontaktiert ist, bildet diese nunmehr den verbleibenden Anschluss 28. Mit anderen Worten erfolgt im Montagezustand über den Deckel 44 eine elektrische Kontaktierung eines Teils der Elektrodenanordnung 18 von außerhalb des Zellgehäuses 16. Sowohl bei den in 3 als auch in 4 dargestellten Varianten sind die Polymerschichten 38,4 0 sowie die Pappschicht 40 aus erneuerbaren Rohstoffen erstellt. Die Elektrodenanordnung 18 ist auch hier mittels des nicht näher dargestellten elektrisch isolierenden Bauteils außenseitig umgeben, sodass ein elektrischer Kurzschluss mit der Aluminiumschicht 42 unterbunden ist.
• In 5 ist perspektivisch und in 6 in einer Draufsicht ausschnittsweise eine weitere Ausführungsform der Batteriezelle 14 dargestellt, wobei die Elektrodenanordnung 18 gemäß der Ausführungsform der 2 ausgestaltet oder ähnlich zu dieser ist. Zumindest befinden sich die beiden Anschlüsse 28 an gegenüberliegenden Seiten der Elektrodenanordnung 16. Die beiden Anschlüsse 28 sind mittels einer nicht näher dargestellten Polymerschicht zumindest im Bereich des Zellgehäuses 16, also im Bereich des Durchtritts, beschichtet.
• Das Zellgehäuse 16 ist wiederum aus dem Laminat 34 erstellt, wobei eines der in den vorhergehenden Figuren dargestellten Laminate 34 verwendet wird. Hierbei ist jedoch die Innenseite stets mittels eines Polymers gebildet, also beispielsweise der Polymerschicht 38 oder der mittels eines Polymers beschichteten Aluminiumschicht 42. Das Laminat 34 ist zu einem Holzylinder gefaltet, wobei sich an dessen Stirnseiten die Anschlüsse 28 befinden. Die Enden des Hohlzylinders sind giebelförmig gefaltet und aneinandergelegt, sodass sich dort eine doppelte Schicht des Laminats 34 befindet. Mit anderen Worten liegt das Laminat 34 flächig an sich selbst an. Dort ist das Laminat 34 verschweißt/versiegelt, sodass sich jeweils eine flächige Schweißnaht 48 ergibt. Dabei ist im Bereich der Anschlüsse 28 das Laminat 34 mit der Polymerbeschichtung der Anschlüsse 28 verschweißt/versiegelt. Somit ist dort ein Durchtritt des flüssigen Elektrolyten und/oder ein Eintritt von Fremdpartikeln in das Zellgehäuse 16 vermieden. Zusammenfassend liegen im Bereich der jeweiligen Schweißnaht 48 jeweils zwei unterschiedliche Seiten des mittels des Laminats 34 gebildeten Hohlzylinders plan aneinander an. Über diese vergleichsweise große Fläche sind die Seiten miteinander verschweißt, was eine Dichtwirkung erhöht.
• In 7 ist eine Abwandlung der vorherigen Ausgestaltungsform dargestellt. Aufgrund der direkten Anlage des Laminats 34 im Bereich der Schweißnaht 48 ergeben sich an gegenüberliegenden Ecken Überstände 50, sodass dort die Breite des Zellgehäuses 16 erhöht ist. Die Überstände 50, die in 7 schraffiert dargestellt sind, werden bei dieser Ausführungsform mittels Schneidens entfernt. Auf diese Weise ist dort eine Breite des Zellgehäuses 16 nicht vergrößert, weswegen ein nachfolgender Einbau erleichtert ist. Aufgrund der flächigen Schweißnaht 48 wird dabei die Dichtigkeit des Zellgehäuses 16 beim Schneiden nicht beeinträchtigt.
• Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

2

Kraftfahrzeug

4

Rad

6

Antrieb

8

Energiespeicher

10

Schnittstelle

12

Energiespeichergehäuse

14

Batteriezelle

16

Zellgehäuse

17

Gehäusekörper

18

Elektrodenanordnung

20

Elektrode

22

Anode

24

Kathode

26

Stromschiene

28

Anschluss

30

Einfüllöffnung

32

Verschluss

34

Laminat

36

Pappschicht

38

Polymerschicht

40

weitere Polymerschicht

42

Aluminiumschicht

44

Deckel

46

Öffnung

48

Schweißnaht

50

Überstand

Claims (7)

1. Batteriezelle (14) mit einem Zellgehäuse (16), innerhalb dessen eine Elektrodenanordnung (18) angeordnet ist, und in das zwei Anschlüsse (28) eingebracht sind, die elektrisch mit der Elektrodenanordnung (18) kontaktiert sind, wobei das Zellgehäuse (16) einen aus einem Laminat (34) erstellten Gehäusekörper (17) aufweist, das eine Pappschicht (36) und eine Polymerschicht (38) umfasst.
2. Batteriezelle (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pappschicht (36) innenseitig mit der Polymerschicht (38) versehen ist.
3. Batteriezelle (14) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pappschicht (36) außenseitig mit einer weiteren Polymerschicht (40) versehen ist.
4. Batteriezelle (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Laminat (34) auf der Innenseite eine Aluminiumschicht (42) aufweist.
5. Batteriezelle (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (17) topfförmig ausgestaltet ist und eine Öffnung (46) aufweist, die mittels eines Deckels (44) aus einem Metall verschlossen ist, mittels dessen einer der Anschlüsse (28) gebildet ist.
6. Batteriezelle (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pappschicht (36) und die Polymerschicht (38) aus erneuerbaren Rohstoffen erstellt sind.
7. Kraftfahrzeug (2) mit einem einen Elektromotor aufweisenden Antrieb (6), der mittels einer Batteriezelle (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bestromt ist.

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