DE102022207235A1 - Battery cell, method for producing a battery cell and a device for producing the battery cell - Google Patents

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DE102022207235A1
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Marius Ebbighausen
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Abstract

Es wird eine Batteriezelle (1) für Batterie, insbesondere eine Batterie für ein Kraftfahrzeug, mit einem hohlprofilförmigen Folienmantel (2), der ein Aktivmaterial (3) und ein Elektrolyt (4) mediendicht umschließt, wobei der hohlprofilförmige Folienmantel (2) zumindest zwei Siegelnähte (6, 7) aufweist, wobei eine erste Siegelnaht (6) und eine zweite Siegelnaht (7) an den gegenüberliegenden Enden angeordnet sind, bereitgestellt.There is a battery cell (1) for a battery, in particular a battery for a motor vehicle, with a hollow-profile-shaped film jacket (2) which encloses an active material (3) and an electrolyte (4) in a media-tight manner, the hollow-profile-shaped film jacket (2) having at least two sealing seams (6, 7), wherein a first sealing seam (6) and a second sealing seam (7) are arranged at the opposite ends, provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle sowie eine Vorrichtung zum Herstellen einer Batteriezelle.The invention relates to a battery cell, a method for producing a battery cell and a device for producing a battery cell.

Bei der Fertigung von Batteriezellen gibt es derzeit zwei Möglichkeiten, den Elektrodenstapel oder die Elektrodenwickel durch ein Gehäuse vor äußeren Einflüssen zu schützen. Dabei werden Elektrodenstapel oder die Elektrodenwickel entweder in ein festes Metallgehäuse eingeführt und dieses dann verschweißt oder sie werden in eine Kunststoff-Folie eingelegt, welche zu gefaltet wird, um anschließend umlaufend versiegelt zu werden. Die hierfür verwendeten Folien werden auch Pouchfolien genannt und umschließen das Aktivmaterial kissenartig. Um die Sicherheitsanforderungen bei Batteriezellen erfüllen zu können, sind die Anforderungen an die Pouchfolie sehr hoch. Allen voran sind die Anforderungen an die Kohäsion der Folienschichten sehr hoch, da die Pouchfolien tiefgezogen werden und es aufgrund der verschiedenen E-Module der Pouchfolienlagen zu Scherungen kommt. Daher ist hier eine gewisse Foliendicke notwendig.When manufacturing battery cells, there are currently two options for protecting the electrode stack or electrode coils from external influences with a housing. Electrode stacks or electrode wraps are either inserted into a solid metal housing and then welded, or they are inserted into a plastic film, which is folded and then sealed all around. The films used for this are also called pouch films and enclose the active material like a cushion. In order to meet the safety requirements for battery cells, the requirements for the pouch film are very high. Above all, the requirements for the cohesion of the film layers are very high, since the pouch films are deep-drawn and shearing occurs due to the different elastic moduli of the pouch film layers. Therefore, a certain film thickness is necessary here.

Die Herstellung einer Batteriezelle mit einer Pouchfolie ist aufgrund des Herstellungsvorgangs, also dem Einlegen, Zufalten und umlaufenden Versiegeln zum einen zeitaufwendig und zum anderen aufgrund der Sicherheitsanforderungen materialaufwendig.The production of a battery cell with a pouch film is, on the one hand, time-consuming due to the manufacturing process, i.e. the insertion, folding and all-round sealing, and on the other hand it is material-intensive due to the safety requirements.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine Batteriezelle zur Verfügung zu stellen, die auf einfache Art und Weise mit weniger Material und höheren Taktzeiten zu fertigen ist. Gleichzeitig ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, dass eine schnellere Fertigung einer Batteriezelle ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to at least partially overcome at least one of the disadvantages described above. In particular, it is the object of the invention to provide a battery cell that can be manufactured in a simple manner with less material and higher cycle times. At the same time, it is the object of the invention to provide a method that enables faster production of a battery cell.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Batteriezelle mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 6 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batteriezelle beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a battery cell with the features of independent patent claim 1, by a method with the features of independent patent claim 6 and by a device with the features of independent patent claim 10. Further features and details of the invention result from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the battery cell according to the invention naturally also apply in connection with the method according to the invention and/or in connection with the device according to the invention and vice versa, so that reference is always made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention or can be.

Erfindungsgemäß vorgesehen ist eine Batteriezelle für eine Batterie, insbesondere eine Batterie für ein Kraftfahrzeug, mit einem hohlprofilförmigen Folienmantel, der ein Aktivmaterial und ein Elektrolyt mediendicht umschließt, wobei der hohlprofilförmige Folienmantel zumindest zwei Siegelnähte aufweist, wobei eine erste Siegelnaht und eine zweite Siegelnaht an den gegenüberliegenden Enden angeordnet sind.According to the invention, a battery cell is provided for a battery, in particular a battery for a motor vehicle, with a hollow-profile-shaped film jacket which encloses an active material and an electrolyte in a media-tight manner, the hollow-profile-shaped film jacket having at least two sealing seams, a first sealing seam and a second sealing seam on the opposite ones Ends are arranged.

Als hohlprofilförmiger Folienmantel wird vorliegend verstanden, dass der Folienmantel eine zylindrische Form oder eine im Wesentlichen zylindrische Form oder eine rechteckige Form oder eine im Wesentlichen rechteckige Form oder eine zwischen einer zylindrischen und rechteckigen Form aufweist, welche vor dem Formen zu einer Batteriezelle an zumindest an zwei sich gegenüberliegenden Enden offen ist. Die Abmaße des hohlprofilförmigen Folienmantels sind dabei auf das Aktivmaterial abgestimmt. Als Aktivmaterial wird vorliegend die Kombination aus Anodenaktivmaterial, Kathodenaktivmaterial und dem Separator verstanden. Er ist also von vornherein so gestaltet, dass das Aktivmaterial perfekt aufnehmbar ist. Dadurch lassen sich Folienmäntel verwenden, die nicht erst tiefgezogen werden müssen. Dies ermöglicht es, eine dünnere Folie für den Folienmantel zu verwenden. Dies reduziert nicht nur die Materialmenge, sondern gleichzeitig das Gewicht und die Kosten.In the present case, a hollow profile-shaped film jacket is understood to mean that the film jacket has a cylindrical shape or a substantially cylindrical shape or a rectangular shape or a substantially rectangular shape or between a cylindrical and a rectangular shape, which before being formed into a battery cell on at least two is open at opposite ends. The dimensions of the hollow profile-shaped film jacket are tailored to the active material. In the present case, active material is understood to mean the combination of anode active material, cathode active material and the separator. It is designed from the outset so that the active material can be perfectly absorbed. This means that foil jackets can be used that do not have to be deep-drawn first. This makes it possible to use a thinner film for the film jacket. This not only reduces the amount of material, but also the weight and costs.

Bei der Batteriezelle sind die zwei sich gegenüberliegenden Enden des Folienmantels mit der ersten und zweiten Siegelnaht verschlossen. Dies reduziert die Anzahl und Länge der Siegelnähte. Erst durch das Versiegeln wird der Folienmantel mediendicht verschlossen, sodass ein Austreten eines Elektrolyts aus der Batteriezelle oder ein Eintreten von Luft oder anderen Medien, wie Wasser, in die Batteriezelle verhindert wird. Durch die Reduktion der Anzahl und Länge der Siegelnähte werden auch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Undichtigkeiten sowie Schwachstellen verringert. Des Weiteren wird der Wärmeeintrag durch das Versiegeln verringert, weil die Gesamtlänge der Siegelnähte verringert ist.In the battery cell, the two opposite ends of the film jacket are closed with the first and second sealing seams. This reduces the number and length of sealing seams. It is only through sealing that the film jacket is sealed in a media-tight manner, preventing an electrolyte from escaping from the battery cell or air or other media, such as water, from entering the battery cell. By reducing the number and length of sealing seams, the likelihood of leaks and weak points occurring is also reduced. Furthermore, the heat input through sealing is reduced because the total length of the sealing seams is reduced.

Zur Kontaktierung des Aktivmaterials, also des Zellwickels oder Zellstapels, sind sowohl der anodenseitige Ableiter als auch der kathodenseitige Ableiter in zumindest eine Siegelnaht eingesiegelt. Dabei können der anodenseitige Ableiter und der kathodenseitige Ableiter in der gleichen Siegelnaht eingesiegelt sein. Vorteilhaft ist aber auch, wenn der kathodenseitige Ableiter in die erste Siegelnaht und der anodenseitige Ableiter in die zweite Siegelnaht bzw. der kathodenseitige Ableiter in die zweite Siegelnaht und der anodenseitige Ableiter in die erste Siegelnaht eingesiegelt sind. Dies erleichtert die Handhabung der Batteriezelle. Die anoden- bzw. kathodenseitigen Ableiter können auch anodenseitige oder kathodenseitige Tabs genannt werden. Dabei kann ein anoden- bzw. kathodenseitiger Ableiter ein Ableiterfähnchen mit einer Metallschicht oder ein zusammengeschweißter Verbund aus den Ableiterfähnchen der einzelnen Lagen des Zellstapels bzw. Zellwickels und einer Metallschicht sein.To contact the active material, i.e. the cell roll or cell stack, both the anode-side arrester and the cathode-side arrester are sealed in at least one sealing seam. The anode-side arrester and the cathode-side arrester can be sealed in the same sealing seam. However, it is also advantageous if the cathode-side arrester goes into the first sealing seam and the anode-side arrester goes into the second sealing seam or the cathode-side arrester goes into the second Sealing seam and the anode-side arrester are sealed into the first sealing seam. This makes handling the battery cell easier. The anode- or cathode-side arresters can also be called anode-side or cathode-side tabs. An arrester on the anode or cathode side can be an arrester flag with a metal layer or a welded composite of the arrester flags of the individual layers of the cell stack or cell coil and a metal layer.

Für den Einsatz in Batteriezellen können im Allgemeinen Kupfer, Aluminium, Nickel oder verschiedene Stähle als Aktivmaterial eingesetzt werden. Speziell für die Anode des Aktivmaterials wird bevorzugt Kupfer eingesetzt. Allerdings sind auch Anoden aus Graphit, Lithium-legierende Materialien, wie Silicium, Zinn, Lithiumtitanat, oder Mischungen aus Graphit und den Lithium-legierenden Materialien denkbar. Speziell für die Kathode des Aktivmaterials wird bevorzugt Aluminium eingesetzt. Allerdings sind auch Kathoden aus Lithium, Nickel-Cobalt-Mangan-Oxiden, Lithium-Eisen-Phosphat, Lithium-Cobalt-Oxid, Lithium-Mangan-Oxid oder Lithium-Mangan-Nickel-Oxid denkbar.For use in battery cells, copper, aluminum, nickel or various steels can generally be used as active materials. Copper is preferably used especially for the anode of the active material. However, anodes made of graphite, lithium-alloying materials such as silicon, tin, lithium titanate, or mixtures of graphite and the lithium-alloying materials are also conceivable. Aluminum is preferably used especially for the cathode of the active material. However, cathodes made of lithium, nickel-cobalt-manganese oxides, lithium iron phosphate, lithium-cobalt oxide, lithium-manganese oxide or lithium-manganese-nickel oxide are also conceivable.

Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass der hohlprofilförmige Folienmantel zumindest eine Außenlage, eine Innenlage und eine zwischen der Außenlage und Innenlage liegenden Dichtlage aufweist, wobei die Lagen vorzugsweise mit einer Verbindungsschicht verbunden sind.Within the scope of the invention, it can be advantageous that the hollow profile-shaped film jacket has at least one outer layer, an inner layer and a sealing layer lying between the outer layer and inner layer, the layers preferably being connected to a connecting layer.

Durch einen zumindest dreilagigen Aufbau des hohlprofilförmigen Folienmantels wird sichergestellt, dass keine Diffusion aus dem Inneren der Batteriezelle nach außen oder von außen in das Innere der Batteriezelle stattfinden kann. Gleichzeitig können die Lagen unterschiedliche Materialien aufweisen, um zusätzlich Sicherheit zu erlangen. Für die Außenlage des Folienmantels, also die der Umgebung zugewandten Lage, kann das Material robust und witterungsbeständig sein. Dieses kann aus diesem Grund häufig aus Polyethylenterephthalat (PET) gefertigt sein. Die Dichtlage verhindert die Diffusion des Elektrolyts nach außen oder von Luft und anderen Medien nach innen. Bevorzugt kommt für die Dichtlage Aluminium zum Einsatz. Die Innenlage sollte gut versiegelbar bzw. verschweißbar sein. Hier wird bevorzugt Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) eingesetzt. Die Außenlage, die Dichtlage und die Innenlage werden über eine Verbindungsschicht miteinander verbunden. Hierzu wird bevorzugt eine Nylonschicht verwendet. Um zusätzlich die Robustheit der Mantelfolie zu erhöhen, ist es denkbar Keramikzwischenschichten vorzusehen.An at least three-layer structure of the hollow profile-shaped film jacket ensures that no diffusion can take place from the inside of the battery cell to the outside or from the outside into the inside of the battery cell. At the same time, the layers can have different materials to provide additional security. For the outer layer of the film jacket, i.e. the layer facing the environment, the material can be robust and weather-resistant. For this reason, this can often be made from polyethylene terephthalate (PET). The sealing layer prevents the diffusion of the electrolyte to the outside or of air and other media to the inside. Aluminum is preferably used for the sealing layer. The inner layer should be easily sealable or weldable. Polyethylene (PE) or polypropylene (PP) is preferred here. The outer layer, the sealing layer and the inner layer are connected to one another via a connecting layer. A nylon layer is preferably used for this. In order to additionally increase the robustness of the jacket film, it is conceivable to provide ceramic intermediate layers.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die zumindest zwei Siegelnähte trapezförmig sind. Unter trapezförmig wird verstanden, dass die Breite der Siegelnähte ausgehend von der dem Aktivmaterial zugewandten Seite zur gegenüberliegenden Seite der Siegelnaht und entlang des anodenseitigen Ableiters, respektive des kathodenseitigen Ableiters, kleiner wird. Die verringert das Gewicht der Batteriezelle und reduziert die Größe, wodurch die Integration im Batteriesystem vereinfacht wird.Within the scope of the invention, it is conceivable that the at least two sealing seams are trapezoidal. Trapezoidal means that the width of the sealing seams becomes smaller starting from the side facing the active material to the opposite side of the sealing seam and along the anode-side arrester or the cathode-side arrester. This reduces the weight of the battery cell and reduces its size, thereby simplifying integration into the battery system.

Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Gastasche zum Sammeln von Abgasen vorgesehen ist. Diese kann vorgesehen werden, um Abgase, die bei der Nutzbarmachung der Batteriezelle entstehen, zu sammeln. Dies ist insbesondere sicherheitsrelevant. Die Gastasche wird mit einer zusätzlichen Siegelnaht von dem Aktivmaterial und dem Elektrolyt getrennt, wobei eine Öffnung zum Austausch aus dem Inneren der Batteriezelle und der Gastasche möglich ist. Dabei ist die Gastasche so gestaltet, dass ein kurzer Siegelvorgang nach dem Vorgang der Nutzbarmachung diese komplett verschließt und ein Abtrennen der Gastasche möglich ist.It can be provided within the scope of the invention that a gas pocket is provided for collecting exhaust gases. This can be provided to collect exhaust gases that arise when the battery cell is used. This is particularly relevant to safety. The gas pocket is separated from the active material and the electrolyte with an additional sealing seam, with an opening for replacement from the inside of the battery cell and the gas pocket being possible. The gas pocket is designed in such a way that a short sealing process after the usability process closes it completely and the gas pocket can be separated.

Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass der hohlprofilförmige Folienmantel ein Folienschlauch ist, wobei die erste Siegelnaht und die zweite Siegelnaht an den beiden gegenüberliegenden Enden des Folienschlauchs angeordnet sind.It is conceivable according to the invention that the hollow profile-shaped film jacket is a film tube, with the first sealing seam and the second sealing seam being arranged at the two opposite ends of the film tube.

Durch die Verwendung eines Folienschlauches wird auf einfache Art und Weise ein hohlprofilförmiger Folienmantel bereitgestellt. Der Folienschlauch kann dabei eine Siegelnaht zur Bildung des Schlauches vorsehen, bevorzugt ist der Folienschlauch allerdings nahtlos. Dieser muss nicht tiefgezogen werden, sodass die Anforderungen an die einzelnen Lagen der Mantelfolie reduziert sind, sodass diese dünner gestaltet werden können. Eine dünnere Mantelfolie reduziert sowohl das Gewicht als auch den Materialverbrauch. Da kein Wickelvorgang oder Faltvorgang notwendig ist, kann auch die Herstellungszeit der Batteriezelle reduziert werden.By using a film tube, a hollow profile-shaped film jacket is easily provided. The film tube can provide a sealing seam to form the tube, but the film tube is preferably seamless. This does not have to be deep-drawn, so the requirements for the individual layers of the jacket film are reduced so that they can be made thinner. A thinner jacket film reduces both weight and material consumption. Since no winding or folding process is necessary, the manufacturing time of the battery cell can also be reduced.

Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle, insbesondere einer oben beschriebenen Batteriezelle, aufweisend die folgenden Schritte:

  • - Zuführen eines Folienmantelendlosbands mit einer Folienmantel-Zuführeinheit,
  • - Abtrennen eines hohlprofilförmigen Folienmantels von dem Folienmantelendlosband mittels einer Trenneinheit,
  • - Halten und Positionieren, insbesondere senkrecht oder im Wesentlichen senkrechtes Halten und Positionieren, des hohlprofilförmigen Folienmantels in einer Halteeinheit, wobei der hohlprofilförmige Folienmantel sackförmig gehalten wird und eine Befüllöffnung gebildet wird,
  • - Zuführen eines Aktivmaterials mit einer Aktivmaterial-Zuführeinheit in den sackförmig gehaltenen, hohlprofilförmigen Folienmantel im Bereich der Befüllöffnung,
  • - Herstellen einer ersten Siegelnaht mit einer Siegeleinheit,
  • - Einfüllen eines Elektrolyts mit einer Einfülleinheit,
  • - Herstellen einer zweiten Siegelnaht mit der Siegeleinheit zum Verschließen der Batteriezelle.
The above object is further achieved by a method according to the invention for producing a battery cell, in particular a battery cell described above, comprising the following steps:
  • - feeding an endless film jacket belt with a film jacket feed unit,
  • - Separating a hollow profile-shaped film jacket from the endless film jacket belt by means of a separating unit,
  • - Holding and positioning, in particular vertically or substantially vertically holding and positioning, the hollow-profile-shaped film jacket in a holding unit, the hollow-profile-shaped film jacket being bag-shaped is held and a filling opening is formed,
  • - supplying an active material with an active material supply unit into the bag-shaped, hollow profile-shaped film jacket in the area of the filling opening,
  • - Creating a first sealing seam with a sealing unit,
  • - filling an electrolyte with a filling unit,
  • - Creating a second sealing seam with the sealing unit to close the battery cell.

Besonders vorteilhaft ist bei diesem Verfahren, dass es kontinuierlich durchgeführt werden kann. Dies ermöglicht es Batteriezellen in kürzeren Taktzeiten, also schneller, zu fertigen, wodurch sich auch die Stückzahl der Batteriezellen erhöhen lässt.What is particularly advantageous about this process is that it can be carried out continuously. This makes it possible to produce battery cells in shorter cycle times, i.e. faster, which also allows the number of battery cells to be increased.

Des Weiteren wird aufgrund der Verwendung eines Folienmantelendlosbandes auf das Tiefziehen verzichtet und die Folie kann dünner sein und so an Material und Gewicht einsparen.Furthermore, due to the use of an endless film jacket, deep drawing is not necessary and the film can be thinner, thus saving material and weight.

Nach dem Zuführen des Folienmantelendlosbands, insbesondere eines doppellagigen Folienendlosbandes, wird der hohlprofilförmige Folienmantel an den vorher definierten Stellen mittels der Trenneinheit abgetrennt bzw. abgeschnitten, um die benötigten Abmaße für die herzustellende Batteriezelle zur Verfügung zu stellen. Das Folienmantelendlosband wird also so abgeschnitten, dass die Länge des hohlprofilförmigen Folienmantels das Aktivmaterial problemlos aufnehmen kann und der Folienmantel anschließend einfach verschlossen werden kann.After feeding the film jacket endless belt, in particular a double-layer film endless belt, the hollow profile-shaped film jacket is separated or cut off at the previously defined points using the separating unit in order to provide the required dimensions for the battery cell to be produced. The film casing endless band is cut off in such a way that the length of the hollow-profile film casing can easily accommodate the active material and the film casing can then be easily closed.

Die Halteeinheit stellt sicher, dass der hohlprofilförmige Folienmantel die Befüllöffnung bildet und eine sackförmige Form einnimmt, um das Aktivmaterial später aufnehmen zu können, ohne dass es rausfällt. Die Halteeinheit hält den hohlprofilförmigen Folienmantel dabei senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht. Im Wesentlichen senkrecht heißt dabei, dass eine Abweichung von bis zu 15°, vorzugsweise bis zu 10°, von der Senkrechten möglich ist. Die Halteeinheit kann hierfür eine oder mehrere Greifvorrichtung(en) aufweisen. Die Halteeinheit kann dabei so ausgestaltet sein, dass ein Teil den Folienmantel greift und über eine Führung so nach unten zieht, oder, dass der hohlprofilförmige Folienmantel über ein Führelement gezogen wird. Wichtig ist dabei, dass sich an einem Ende, vorzugsweise dem obenliegenden Ende, die Befüllöffnung ausbildet und am gegenüberliegenden Ende durch Zusammenhalten die Sackform gebildet wird.The holding unit ensures that the hollow profile-shaped film jacket forms the filling opening and takes on a sack-like shape in order to be able to accommodate the active material later without it falling out. The holding unit holds the hollow profile-shaped film jacket vertically or essentially vertically. Essentially vertical means that a deviation of up to 15°, preferably up to 10°, from the vertical is possible. For this purpose, the holding unit can have one or more gripping device(s). The holding unit can be designed in such a way that a part grips the film jacket and pulls it downwards via a guide, or that the hollow profile-shaped film jacket is pulled over a guide element. It is important that the filling opening is formed at one end, preferably the upper end, and the bag shape is formed at the opposite end by holding it together.

In diese Sackform können nun mittels der Zuführeinrichtung das Aktivmaterial über die Befüllöffnung und mittels einer Einfülleinheit das Elektrolyt zugeführt werden. Vor dem Einfüllen des Elektrolyts muss eine erste Siegelnaht mittels der Siegeleinheit erzeugen werden. Da das Auslaufen des Elektrolyts verhindert werden soll, wird für die erste Siegelnaht das untere Ende des hohlprofilförmigen Folienmantels verwendet.The active material can now be fed into this bag shape via the filling opening using the feed device and the electrolyte can be fed using a filling unit. Before filling the electrolyte, a first sealing seam must be created using the sealing unit. Since the leakage of the electrolyte is to be prevented, the lower end of the hollow profile-shaped film jacket is used for the first sealing seam.

Denkbar ist hier, dass die erste Siegelnaht bereits vor dem Zuführen des Aktivmaterials versiegelt wird. Sobald das Aktivmaterial und das Elektrolyt sich in dem hohlprofilförmigen Folienmantel befinden, kann das obere Ende mittels der Siegeleinheit versiegelt werden, um die Batteriezelle für ihren Einsatz zu verschließen. Zum Versiegeln im Sinne von Verschließen der Batteriezelle kann eine Siegeleinheit, aber auch eine zweite Siegeleinheit, die sich jeweils auf Höhe der Enden des hohlprofilförmigen Folienmantels befinden, vorgesehen sein. Der Versiegelvorgang wird in einem Temperaturbereich von 160°C bis 190°C, vorzugsweise 170°C bis 185°C, durchgeführt. Die Siegelbacken der Siegeleinheit drücken dabei die Enden des hohlprofilförmigen Folienmantels vorzugsweise für 2 bis 10 Sekunden zusammen. Die Haltezeit ist dabei abhängig von der Dicke des Folienmantels und dessen Materialzusammensetzung.It is conceivable here that the first sealing seam is sealed before the active material is fed in. As soon as the active material and the electrolyte are in the hollow profile-shaped film jacket, the upper end can be sealed using the sealing unit in order to close the battery cell for use. For sealing in the sense of closing the battery cell, a sealing unit, but also a second sealing unit, which are each located at the level of the ends of the hollow profile-shaped film jacket, can be provided. The sealing process is carried out in a temperature range of 160°C to 190°C, preferably 170°C to 185°C. The sealing jaws of the sealing unit press the ends of the hollow profile-shaped film jacket together, preferably for 2 to 10 seconds. The holding time depends on the thickness of the film jacket and its material composition.

Zur Kontaktierung müssen ein anodenseitiger Ableiter und ein kathodenseitiger Ableiter so angeordnet werden, dass sie von außen zugänglich sind. Die die anodenseitigen und kathodenseitigen Ableiter bzw. Tabs sind in eine der Siegelnähte bzw. jeweils in eine der sich gegenüberliegenden Siegelnähte mit eingesiegelt. Ist der anodenseitige Ableiter, respektive kathodenseitiger Ableiter, mit dem Aktivmaterial beim Zuführen bereits verbunden, dann muss diese durch das untere Ende nach außen geführt werden, bevor der Versiegelvorgang durchgeführt wird. Denkbar ist allerdings auch, dass der anodenseitiger Ableiter, respektive kathodenseitiger Ableiter, durch das untere Ende geführt wird, dann die Siegelnaht gebildet wird und erst anschließend das Aktivmaterial zugeführt wird.To make contact, an anode-side arrester and a cathode-side arrester must be arranged so that they are accessible from the outside. The anode-side and cathode-side arresters or tabs are sealed into one of the sealing seams or into one of the opposite sealing seams. If the anode-side arrester or cathode-side arrester is already connected to the active material when it is fed, then it must be led out through the lower end before the sealing process is carried out. However, it is also conceivable that the anode-side arrester or cathode-side arrester is guided through the lower end, the sealing seam is then formed and only then is the active material supplied.

Zum Transport der Batteriezelle kann eine Ablängeinheit vorgesehen sein, die mittels Walzen die Batteriezelle führt und abtransportiert. Dies unterstützt den kontinuierlichen Herstellungsvorgang der Batteriezellen.To transport the battery cell, a cutting unit can be provided, which guides and transports the battery cell using rollers. This supports the continuous manufacturing process of the battery cells.

Auch ist es denkbar, dass das Aktivmaterial während und/oder nach dem Zuführen mittels einer Stützeinheit abgestützt wird.It is also conceivable that the active material is supported by a support unit during and/or after feeding.

Die Stützeinheit kann dabei so angeordnet sein, dass sie beim Zuführen des Aktivmaterials dieses stützt, indem sie dessen Fallhöhe mindert oder gar den Fall verhindert, um das Aktivmaterial vor Zerstörung zu schützen. Sie kann also beweglich ausgebildet sein und den Zuführvorgang unterstützen. Dabei kann die Stützeinheit ein Teil der Halteeinheit sein. Denkbar ist auch, dass auf der Stützeinheit Dämpfungselemente angeordnet sind, um den Fall des Aktivmaterials abzudämpfen.The support unit can be arranged in such a way that when the active material is fed in, it supports it by reducing its fall height or even prevents the fall in order to protect the active material from destruction. It can therefore be designed to be movable and support the feeding process. The support unit can be part of the holding unit. It is also conceivable that damping elements are arranged on the support unit in order to cushion the fall of the active material.

Im Rahmen der Erfindung ist es optional möglich, dass eine verschlossene Batteriezelle mittels einer Abtrenneinheit abgetrennt wird. Die Abtrenneinheit dient der Vereinzelung der Batteriezellen, und ist nach der Siegeleinheit vorgesehen. Nach dem Abtrennen sind die Batteriezellen besser stapelbar und daher einfacher lagerbar.Within the scope of the invention, it is optionally possible for a sealed battery cell to be separated using a separation unit. The separation unit is used to separate the battery cells and is provided after the sealing unit. Once separated, the battery cells are easier to stack and therefore easier to store.

Ist die Batteriezelle verschlossen, ist es denkbar, diese einer Einheit zur Nutzbarmachung zuzuführen. In dieser Einheit zur Nutzbarmachung, wird die Batteriezelle mehrfach be- und entladen, um ihre Lebensdauer zu erhöhen.If the battery cell is closed, it is conceivable to feed it to a unit for use. In this usability unit, the battery cell is charged and discharged several times to increase its service life.

Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Gastasche mittels einer Siegeleinheit geformt wird. In dieser Gastasche werden die Abgase, die bei der Nutzbarmachung in der Einheit zur Nutzbarmachung entstehen, gesammelt. Die Gastasche wird nach dem Vorgang der Nutzbarmachung so versiegelt, dass kein Austausch zwischen dem Inneren der Batteriezelle und der Gastasche mehr stattfinden kann. Danach ist es denkbar, die Gastasche zu entlüften oder gar komplett abzutrennen.Furthermore, it can be provided within the scope of the invention that a gas pocket is formed by means of a sealing unit. The exhaust gases that arise during utilization in the utilization unit are collected in this gas pocket. After the process of making it usable, the gas pocket is sealed in such a way that no exchange can take place between the interior of the battery cell and the gas pocket. It is then conceivable to vent the gas pocket or even separate it completely.

Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Batteriezelle, insbesondere einer oben beschriebenen Batteriezelle sowie mittels des oberhalb beschriebenen Verfahrens,

  • - mit einer Folienmantel-Zuführeinheit zum Zuführen eines Folienmantelendlosbands,
  • - mit einer Trenneinheit zum Abtrennen eines hohlprofilförmigen Folienmantels von dem Folienmantelendlosband,
  • - mit einer Halteeinheit zum Halten und Positionieren, insbesondere senkrecht oder im Wesentlichen senkrechtes Halten und Positionieren, des hohlprofilförmigen Folienmantels, wobei die Halteeinheit derart ausgestaltet ist, dass sie den hohlprofilförmigen Folienmantel sackförmig hält und eine Befüllöffnung bildet,
  • - mit einer Aktivmaterial-Zuführeinheit zum Zuführen eines Aktivmaterials in den sackförmig gehaltenen hohlprofilförmigen Folienmantel im Bereich der Befüllöffnung,
  • - mit mindestens einer Siegeleinheit zum Herstellen von zumindest zwei Siegelnähten,
  • - mit einer Einfülleinheit zum Einfüllen eines Elektrolyts.
The above object is further achieved by a device according to the invention for producing a battery cell, in particular a battery cell described above, and by means of the method described above,
  • - with a film jacket feed unit for feeding an endless film jacket belt,
  • - with a separating unit for separating a hollow profile-shaped film jacket from the endless film jacket belt,
  • - with a holding unit for holding and positioning, in particular vertically or essentially vertically holding and positioning, the hollow-profile-shaped film jacket, the holding unit being designed such that it holds the hollow-profile-shaped film jacket in the shape of a bag and forms a filling opening,
  • - with an active material supply unit for supplying an active material into the bag-shaped, hollow profile-shaped film jacket in the area of the filling opening,
  • - with at least one sealing unit for producing at least two sealing seams,
  • - with a filling unit for filling an electrolyte.

Mit dieser Vorrichtung lässt sich auf einfach Art und Weise eine Batteriezelle in einem kontinuierlichen Verfahren herstellen. Diese steigert die Taktzeiten bei der Herstellung und ermöglicht so auch die Herstellung einer höheren Stückzahl an Batteriezellen.With this device, a battery cell can be easily produced in a continuous process. This increases the cycle times during production and thus enables the production of a larger number of battery cells.

In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist es vorstellbar, dass eine Stützeinheit zum Abstützen des Aktivmaterials während und/oder nach dem Zuführen des Aktivmaterials in den hohlprofilförmigen Folienmantel vorgesehen ist. Diese Stützeinheit dämpft die Fallhöhe oder verhindert sogar, dass das Aktivmaterial im Zuführvorgang fällt, um das Aktivmaterial in vorteilhafterweise vor der Zerstörung zu schützen. Es ist denkbar, die Stützeinheit mit zusätzlichen Dämpfelementen auszustatten, um das Stützen weiterhin positiv zu beeinflussen. Die Stützeinheit kann Teil der Halteeinheit sein.With regard to the present invention, it is conceivable that a support unit is provided for supporting the active material during and/or after feeding the active material into the hollow profile-shaped film jacket. This support unit dampens the fall height or even prevents the active material from falling during the feeding process in order to advantageously protect the active material from destruction. It is conceivable to equip the support unit with additional damping elements in order to continue to positively influence the support. The support unit can be part of the holding unit.

Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass eine Abtrenneinheit zum Abtrennen der verschlossenen Batteriezelle vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese unterhalb der Siegeleinheit angeordnet ist. Mittels der Trenneinheit lassen sich die kontinuierlich hergestellten Batteriezellen auf einfache Art und Weise vereinzeln, dies vereinfacht die spätere Handhabung und die Lagerung der Batteriezellen.Within the scope of the invention, it can be advantageous that a separation unit is provided for separating the sealed battery cell. It is particularly advantageous if this is arranged below the sealing unit. Using the separation unit, the continuously produced battery cells can be easily separated, which simplifies subsequent handling and storage of the battery cells.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Stützeinheit die zumindest eine Siegeleinheit aufweist. Dies reduziert den benötigten Bauraum der Vorrichtung. Ferner reduziert sich die Herstellungszeit, da während des Stützens der Versiegelvorgang durchgeführt werden kann. Das Versiegeln kann somit vor oder nach dem Zuführen des hohlprofilförmigen Folienmantels durchgeführt werden.Within the scope of the invention, it is conceivable that the support unit has at least one sealing unit. This reduces the space required for the device. Furthermore, the manufacturing time is reduced because the sealing process can be carried out during the support. The sealing can therefore be carried out before or after feeding the hollow profile-shaped film jacket.

Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine zusätzliche Siegeleinheit zum Formen einer Gastasche vorgesehen ist. Diese ist in der Lage während des Abtransportes einer Batteriezelle eine senkrechte oder im Wesentlichen senkrechte Siegelnaht zu erzeugen und ist oberhalb der Abtrenneinheit angeordnet.It can be provided within the scope of the invention that an additional sealing unit is provided for forming a gas pocket. This is able to produce a vertical or substantially vertical sealing seam during the removal of a battery cell and is arranged above the separation unit.

Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass die Folienmantel-Zuführeinheit und/oder Halteeinheit und/oder eine Ablängeinheit Transportwalzen aufweisen. Dies dient der Führung des leeren oder gefüllten hohlprofilförmigen Folienmantels oder der Batteriezelle und gibt dieser Stabilität beim Transport.According to the invention, it is conceivable that the film jacket feed unit and/or holding unit and/or a cutting unit have transport rollers. This serves to guide the empty or filled hollow-profile film jacket or the battery cell and gives it stability during transport.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist die Erfindung in den folgenden Figuren gezeigt:

  • 1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle,
  • 2 Aufbau des hohlprofilförmigen Folienmantels,
  • 3 schematische Darstellung eines Verfahrens zu Herstellung einer Batteriezelle,
  • 4 schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Batteriezelle.
Further advantages, features and details of the invention emerge from the following Description in which several exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can be essential to the invention individually or in any combination. The invention is shown in the following figures:
  • 1 schematic representation of a battery cell according to the invention,
  • 2 Structure of the hollow profile-shaped film jacket,
  • 3 schematic representation of a process for producing a battery cell,
  • 4 Schematic representation of a device for producing a battery cell.

In 1 ist schematische eine Batteriezelle 1 für eine Kraftfahrzeug-Batterie dargestellt. Dabei umschließt der hohlprofilförmige Folienmantel 2 der Batteriezelle 1 das Aktivmaterial 3 und den Elektrolyt 4 mediendicht. Als hohlprofilförmiger Folienmantel 2 kommt hier ein nahtloser Folienschlauch 5 zum Einsatz. Der Folienschlauch 5 weist zwei Siegelnähte 6, 7 auf, die an den gegenüberliegenden Enden des hohlprofilförmigen Folienmantels 2 angeordnet sind. Die Siegelnähte 6, 7 sind platzsparend gestaltet, und weisen hierzu die Form eines Trapezes auf. Dabei schaut aus der ersten Siegelnaht 6 der anodenseitige Ableiter 8 und aus der zweiten Siegelnaht 7 der kathodenseitige Ableiter 9 raus, um über diese einen Kontakt zum Aktivmaterial 3 herzustellen. Der anodenseitige Ableiter 8 und der kathodenseitige Ableiter 9 sind in die Siegelnähte 6, 7 eingesiegelt und somit auch mediendicht abgeschlossen.In 1 A battery cell 1 for a motor vehicle battery is shown schematically. The hollow profile-shaped film jacket 2 of the battery cell 1 encloses the active material 3 and the electrolyte 4 in a media-tight manner. A seamless film tube 5 is used here as a hollow profile-shaped film jacket 2. The film tube 5 has two sealing seams 6, 7, which are arranged at the opposite ends of the hollow profile-shaped film jacket 2. The sealing seams 6, 7 are designed to save space and have the shape of a trapezoid. The anode-side arrester 8 looks out of the first sealing seam 6 and the cathode-side arrester 9 looks out of the second sealing seam 7 in order to establish contact with the active material 3 via this. The anode-side arrester 8 and the cathode-side arrester 9 are sealed into the sealing seams 6, 7 and are therefore sealed in a media-tight manner.

Die Batteriezelle 1 ist vor ihrem Einsatz im Kraftfahrzeug nutzbar gemacht worden. Während des Nutzbarmachens wird die Batteriezelle 1 mehrfach be- und entladen. Dabei entstehen Gase, die sich in der Gastasche 10 sammeln können. Da diese bereits entfernt wurde, ist sie hier nur gestrichelt dargestellt.The battery cell 1 was made usable before it was used in the motor vehicle. While it is being made usable, the battery cell 1 is charged and discharged several times. This creates gases that can collect in the gas pocket 10. Since this has already been removed, it is only shown in dashed lines here.

In 2 ist der Aufbau des hohlprofilförmigen Folienmantels 2 dargestellt. Der hohlprofilförmige Folienmantel 2 besteht in der Außenlage 11 aus PET, der Innenlage 12 aus PE und der zwischen der Außenlage 11 und Innenlage 12 liegenden Dichtlage 13 aus Aluminium. Diese sind über eine Nylon-Verbindungsschicht 14 miteinander verbunden.In 2 the structure of the hollow profile-shaped film jacket 2 is shown. The hollow profile-shaped film jacket 2 consists of the outer layer 11 made of PET, the inner layer 12 made of PE and the sealing layer 13 lying between the outer layer 11 and the inner layer 12 made of aluminum. These are connected to one another via a nylon connecting layer 14.

In 3 ist das Verfahren 100 zum Herstellen einer Batteriezelle 1 dargestellt. Dies weist die folgenden Schritte auf:

  • - Zuführen eines Folienmantelendlosbands mit einer Folienmantel-Zuführeinheit 301 - 110,
  • - Abtrennen eines hohlprofilförmigen Folienmantels 2 von dem Folienmantelendlosband mittels einer Trenneinheit 303 - 120,
  • - senkrechtes Halten und Positionieren des hohlprofilförmigen Folienmantels 2 in einer Halteeinheit 304, wobei der hohlprofilförmige Folienmantel 2 sackförmig gehalten wird und eine Befüllöffnung 305 gebildet wird - 130,
  • - Abstützen des Aktivmaterials während des Zuführens mittels einer Stützeinheit - 140,
  • - Zuführen eines Aktivmaterials mit einer Aktivmaterial-Zuführeinheit 308 in den sackförmig gehaltenen, hohlprofilförmigen Folienmantel 2 im Bereich der Befüllöffnung 305 - 150,
  • - Herstellen einer ersten Siegelnaht 6 mit einer Siegeleinheit - 160,
  • - Einfüllen eines Elektrolyts mit einer Einfülleinheit 310 - 170,
  • - Herstellen einer zweiten Siegelnaht 7 mit der Siegeleinheit zum Verschließen der Batteriezelle 1, wobei gleichzeitig ein Vakuum gezogen wird- 180,
  • - Herstellen einer senkrechten Siegelnaht mit einer zusätzlichen Siegeleinheit, um die Gastasche 10 zu formen - 190,
  • - Abtrennen der verschlossenen Batteriezelle mittels einer Abtrenneinheit 312 - 200.
In 3 the method 100 for producing a battery cell 1 is shown. This has the following steps:
  • - feeding an endless film jacket belt with a film jacket feed unit 301 - 110,
  • - Separating a hollow profile-shaped film jacket 2 from the film jacket endless belt by means of a separating unit 303 - 120,
  • - vertically holding and positioning the hollow-profile-shaped film jacket 2 in a holding unit 304, the hollow-profile-shaped film jacket 2 being held in the shape of a bag and a filling opening 305 being formed - 130,
  • - supporting the active material during feeding by means of a support unit - 140,
  • - supplying an active material with an active material supply unit 308 into the bag-shaped, hollow profile-shaped film jacket 2 in the area of the filling opening 305 - 150,
  • - Producing a first sealing seam 6 with a sealing unit - 160,
  • - filling an electrolyte with a filling unit 310 - 170,
  • - producing a second sealing seam 7 with the sealing unit for closing the battery cell 1, with a vacuum being drawn at the same time - 180,
  • - Creating a vertical sealing seam with an additional sealing unit to form the gas pocket 10 - 190,
  • - Separating the sealed battery cell using a separating unit 312 - 200.

In 4 ist die Vorrichtung 300 zum Herstellen einer Batteriezelle 1 gemäß 1 mittels des kontinuierlichen Verfahrens 100 aus 3 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 300 umfasst die Folienmantel-Zuführeinheit 301 zum Zuführen des Folienmantelendlosbands 302, die Trenneinheit 303 zum Abtrennen des hohlprofilförmigen Folienmantels 2 von dem Folienmantelendlosband, sowie die Halteeinheit 304 zum senkrechten Halten und Positionieren des hohlprofilförmigen Folienmantels 2. Die Halteeinheit 304 hält den hohlprofilförmigen Folienmantel 2 dabei sackförmig und bildet die Befüllöffnung 305. Dafür wird der Folienschlauch 5 über einen Haltering 306 gezogen, dieser befindet sich während des Befüllen bzw. Zuführens im Inneren des Folienschlauchs 5 und hält diesen offen. Zur äußeren Führung sind Walzen 307 vorgesehen. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 300 die Aktivmaterial-Zuführeinheit 308 zum Zuführen eines Aktivmaterials 3 in den sackförmig gehaltenen hohlprofilförmigen Folienmantel 2 im Bereich der Befüllöffnung 305, die erste Siegeleinheit 309 zum Herstellen von den zwei Siegelnähten an den Enden des Folienschlauchs 5, sowie die Einfülleinheit 310 zum Einfüllen eines Elektrolyts.In 4 is the device 300 for producing a battery cell 1 according to 1 using the continuous process 100 3 shown schematically. The device 300 includes the film jacket feed unit 301 for feeding the film jacket endless belt 302, the separating unit 303 for separating the hollow profile-shaped film jacket 2 from the film jacket endless belt, and the holding unit 304 for vertically holding and positioning the hollow profile-shaped film jacket 2. The holding unit 304 holds the hollow profile-shaped film jacket 2 bag-shaped and forms the filling opening 305. For this purpose, the film tube 5 is pulled over a retaining ring 306, which is located inside the film tube 5 during filling or feeding and keeps it open. Rollers 307 are provided for external guidance. Furthermore, the device 300 includes the active material supply unit 308 for supplying an active material 3 into the sack-shaped, hollow profile-shaped film jacket 2 in the area of the filling opening 305, the first sealing unit 309 for producing the two sealing seams at the ends of the film tube 5, and the filling unit 310 for filling an electrolyte.

In dieser speziellen Ausführungsform weist die Halteeinheit 304 eine zusätzliche Stützeinheit 311 zum Abstützen des Aktivmaterials 3 während Zuführens des Aktivmaterials 3 in den hohlprofilförmigen Folienmantel 2 auf. Diese unterstützt die Halteeinheit 304 bei der Erzeugung der Sackform des Folienschlauchs 5 zum Zuführen des Aktivmaterials 3. Des Weiteren ist hier die Siegeleinheit 309 direkt in der Stützeinheit 311 der Halteinheit 304 untergebracht, sodass der Folienschlauch 5 während des Haltens und Positionierens sowohl gestützt als auch gehalten wird.In this specific embodiment, the holding unit 304 has an additional support unit 311 for supporting the active material 3 while feeding the active material 3 into the hollow profile-shaped film jacket 2. This supports the holding unit 304 in producing the bag shape of the film tube 5 for feeding the active material 3. Furthermore, the sealing unit 309 is housed here directly in the support unit 311 of the holding unit 304, so that the film tube 5 is both supported and held during holding and positioning becomes.

Unterhalb der Stützeinheit ist die Abtrenneinheit 312 angeordnet, welche die verschlossenen Batteriezellen 1 voneinander trennt, also diese vereinzelt und sowohl die erste als auch zweite Siegelnaht 6, 7 in die Trapezform bringt.Below the support unit, the separation unit 312 is arranged, which separates the closed battery cells 1 from each other, i.e. separates them and brings both the first and second sealing seams 6, 7 into the trapezoidal shape.

Da die Batteriezelle 1 der Einheit zur Nutzbarmachung 313 zugeführt wird, beispielsweise über ein Transportband 314, wird vorher eine Gastasche 10 mittels einer zweiten Siegeleinheit 316 erzeugt. Diese Siegelnaht wird während des Ablängens bzw. Abtransports, wofür Walzen 307 vorgesehen sind, erzeugt und ist senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht. Diese zweite Siegeleinheit 316 ist unterhalb der Stützeinheit, aber oberhalb der Abtrenneinheit 312 angeordnet.Since the battery cell 1 is fed to the usability unit 313, for example via a conveyor belt 314, a gas pocket 10 is previously generated by means of a second sealing unit 316. This sealing seam is created during the cutting to length or removal, for which rollers 307 are provided, and is vertical or substantially vertical. This second sealing unit 316 is arranged below the support unit but above the separation unit 312.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
BatteriezelleBattery cell
22
hohlprofilförmiger Folienmantelhollow profile-shaped foil jacket
33
AktivmaterialActive material
44
Elektrolytelectrolyte
55
FolienschlauchFoil tube
66
erste Siegelnahtfirst sealing seam
77
zweite Siegelnahtsecond sealing seam
88th
Anodenseitiger AbleiterAnode-side arrester
99
Kathodenseitiger AbleiterCathode-side arrester
1010
Gastaschegas pocket
1111
AußenlageOutdoor location
1212
InnenlageInner layer
1313
DichtlageSealing layer
1414
Verbindungsschicht Connection layer
100100
VerfahrenProceedings
110110
Zuführen eines FolienmantelendlosbandsFeeding an endless film jacket belt
120120
Abtrennen eines hohlprofilförmigen FolienmantelsSeparating a hollow profile-shaped film jacket
130130
Halten und Positionieren des hohlprofilförmigen FolienmantelsHolding and positioning the hollow profile-shaped film jacket
140140
Abstützen des AktivmaterialsSupporting the active material
150150
Zuführen eines AktivmaterialsSupplying an active material
160160
Herstellen einer ersten SiegelnahtCreating a first sealing seam
170170
Einfüllen eines ElektrolytsFilling with an electrolyte
180180
Herstellen einer zweiten SiegelnahtCreating a second sealing seam
190190
Herstellen einer senkrechten SiegelnahtCreating a vertical sealing seam
200200
Abtrennen der verschlossenen Batteriezelle Disconnect the sealed battery cell
300300
Vorrichtungcontraption
301301
Folienmantel-ZuführeinheitFilm jacket feeding unit
302302
FolienmantelendlosbandFoil jacket endless belt
303303
TrenneinheitSeparation unit
304304
HalteeinheitHolding unit
305305
BefüllöffnungFilling opening
306306
Halteringretaining ring
307307
Walzenrollers
308308
Aktivmaterial-ZuführeinheitActive material feed unit
309309
Erste SiegeleinheitFirst seal unit
310310
EinfülleinheitFilling unit
311311
StützeinheitSupport unit
312312
AbtrenneinheitSeparation unit
313313
NutzbarmachungUsage
314314
TransportbandConveyor belt
315315
Gastaschegas pocket
316316
Zweite SiegeleinheitSecond seal unit

Claims (15)

Batteriezelle (1) für Batterie, insbesondere eine Batterie für ein Kraftfahrzeug, mit einem hohlprofilförmigen Folienmantel (2), der ein Aktivmaterial (3) und ein Elektrolyt (4) mediendicht umschließt, wobei der hohlprofilförmige Folienmantel (2) zumindest zwei Siegelnähte (6, 7) aufweist, wobei eine erste Siegelnaht (6) und eine zweite Siegelnaht (7) an den gegenüberliegenden Enden angeordnet sind.Battery cell (1) for a battery, in particular a battery for a motor vehicle, with a hollow-profile-shaped film jacket (2) which encloses an active material (3) and an electrolyte (4) in a media-tight manner, the hollow-profile-shaped film jacket (2) having at least two sealing seams (6, 7), wherein a first sealing seam (6) and a second sealing seam (7) are arranged at the opposite ends. Batteriezelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlprofilförmige Folienmantel (2) zumindest eine Außenlage (11), eine Innenlage (12) und eine zwischen der Außenlage (11) und Innenlage (12) liegenden Dichtlage (13) aufweist, wobei die Lagen mit einer Verbindungsschicht (14) verbunden sind.Battery cell (1). Claim 1 , characterized in that the hollow profile-shaped film jacket (2) has at least one outer layer (11), an inner layer (12) and a sealing layer (13) lying between the outer layer (11) and inner layer (12), the layers having a connecting layer ( 14) are connected. Batteriezelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Siegelnähte (6, 7) trapezförmig sind.Battery cell (1). Claim 1 or 2 , characterized in that the at least two sealing seams (6, 7) are trapezoidal. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gastasche (10) zum Sammeln von Abgasen vorgesehen ist.Battery cell (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a gas pocket (10) is provided for collecting exhaust gases. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlprofilförmige Folienmantel (2) ein Folienschlauch (5) ist, wobei die erste Siegelnaht (6) und die zweite Siegelnaht (7) an den beiden gegenüberliegenden Enden des Folienschlauchs (5) angeordnet sind.Battery cell (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow profile-shaped film jacket (2) is a film tube (5), the first sealing seam (6) and the second sealing seam (7) being at the two opposite ends of the film tube (5 ) are arranged. Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle (1), insbesondere einer Batteriezelle (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend die folgenden Schritte: - Zuführen (110) eines Folienmantelendlosbands mit einer Folienmantel-Zuführeinheit, - Abtrennen (120) eines hohlprofilförmigen Folienmantels von dem Folienmantelendlosband mittels einer Trenneinheit, - Halten und Positionieren (130), insbesondere senkrecht oder im Wesentlichen senkrechtes Halten und Positionieren, des hohlprofilförmigen Folienmantels in einer Halteeinheit, wobei der hohlprofilförmige Folienmantel sackförmig gehalten wird und eine Befüllöffnung gebildet wird, - Zuführen (150) eines Aktivmaterials mit einer Aktivmaterial-Zuführeinheit in den sackförmig gehaltenen hohlprofilförmigen Folienmantel im Bereich der Befüllöffnung, - Herstellen (160) einer ersten Siegelnaht mit einer Siegeleinheit, - Einfüllen (170) eines Elektrolyts mit einer Einfülleinheit, - Herstellen (180) einer zweiten Siegelnaht mit der Siegeleinheit (309) zum Verschließen der Batteriezelle wobei gleichzeitig ein Vakuum gezogen wird.Method for producing a battery cell (1), in particular a battery cell (1) according to one of Claims 1 until 5 , comprising the following steps: - feeding (110) an endless film jacket belt with a film jacket feed unit, - separating (120) a hollow profile-shaped film jacket from the film jacket endless belt by means of a separating unit, - holding and positioning (130), in particular vertical or substantially vertical holding and Positioning the hollow-profile-shaped film jacket in a holding unit, the hollow-profile-shaped film jacket being held in the shape of a bag and a filling opening being formed, - feeding (150) of an active material with an active material feed unit into the bag-shaped, hollow-profile-shaped film jacket in the area of the filling opening, - producing (160) a first sealing seam with a sealing unit, - filling (170) of an electrolyte with a filling unit, - producing (180) a second sealing seam with the sealing unit (309) for closing the battery cell, with a vacuum being drawn at the same time. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivmaterial (3) während und/oder nach dem Zuführen mittels einer Stützeinheit (311) abgestützt (140) wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the active material (3) is supported (140) during and/or after feeding by means of a support unit (311). Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine verschlossene Batteriezelle (1) mittels einer Abtrenneinheit (312) abgetrennt wird.Procedure according to Claim 6 or 7 , characterized in that a sealed battery cell (1) is separated by means of a separation unit (312). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gastasche (10) mittels einer Siegeleinheit (309) geformt wird.Procedure according to one of the Claims 6 until 8th , characterized in that a gas pocket (10) is formed by means of a sealing unit (309). Vorrichtung (300) zum Herstellen einer Batteriezelle (1), insbesondere einer Batteriezelle (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mittels des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, - mit einer Folienmantel-Zuführeinheit (301) zum Zuführen eines Folienmantelendlosbands (302), - mit einer Trenneinheit (303) zum Abtrennen eines hohlprofilförmigen Folienmantels (2) von dem Folienmantelendlosband (302), - mit einer Halteeinheit (304) zum Halten und Positionieren, insbesondere senkrecht oder im Wesentlichen senkrechtes Halten und Positionieren, des hohlprofilförmigen Folienmantels (130), wobei die Halteeinheit (304) derart ausgestaltet ist, dass sie den hohlprofilförmigen Folienmantel (2) sackförmig hält und eine Befüllöffnung (5) bildet, - mit einer Aktivmaterial-Zuführeinheit (308) zum Zuführen eines Aktivmaterials (3) in den sackförmig gehaltenen hohlprofilförmigen Folienmantel (2) im Bereich der Befüllöffnung (305), - mit mindestens einer Siegeleinheit (309) zum Herstellen von zumindest zwei Siegelnähten (6, 7), - mit einer Einfülleinheit (310) zum Einfüllen eines Elektrolyts (170).Device (300) for producing a battery cell (1), in particular a battery cell (1) according to one of Claims 1 until 5 , by means of the method (100) according to one of the Claims 6 until 9 , - with a film jacket feed unit (301) for feeding an endless film jacket belt (302), - with a separating unit (303) for separating a hollow profile-shaped film jacket (2) from the film jacket endless belt (302), - with a holding unit (304) for holding and Positioning, in particular vertically or substantially vertically holding and positioning, the hollow-profile-shaped film jacket (130), the holding unit (304) being designed such that it holds the hollow-profile-shaped film jacket (2) in the shape of a bag and forms a filling opening (5), - with a Active material supply unit (308) for supplying an active material (3) into the bag-shaped, hollow profile-shaped film jacket (2) in the area of the filling opening (305), - with at least one sealing unit (309) for producing at least two sealing seams (6, 7), - with a filling unit (310) for filling an electrolyte (170). Vorrichtung (300) zum Herstellen einer Batteriezelle (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stützeinheit (311) zum Abstützen des Aktivmaterials während und/oder nach dem Zuführen des Aktivmaterials (150) in den hohlprofilförmigen Folienmantel (2) vorgesehen ist.Device (300) for producing a battery cell (1). Claim 10 , characterized in that a support unit (311) is provided for supporting the active material during and/or after feeding the active material (150) into the hollow profile-shaped film jacket (2). Vorrichtung (300) zum Herstellen einer Batteriezelle (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtrenneinheit (312) zum Abtrennen (200) der verschlossenen Batteriezelle (1) vorgesehen ist.Device (300) for producing a battery cell (1). Claim 10 or 11 , characterized in that a separation unit (312) is provided for separating (200) the closed battery cell (1). Vorrichtung (300) zum Herstellen einer Batteriezelle (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinheit (311) die zumindest eine Siegeleinheit (309) aufweist.Device (300) for producing a battery cell (1). Claim 11 or 12 , characterized in that the support unit (311) has at least one sealing unit (309). Vorrichtung (300) zum Herstellen einer Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Siegeleinheit (309) zum Formen einer Gastasche (315) vorgesehen ist.Device (300) for producing a battery cell (1) according to one of the preceding Claims 10 until 13 , characterized in that an additional sealing unit (309) is provided for forming a gas pocket (315). Vorrichtung (300) zum Herstellen einer Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienmantel-Zuführeinheit (301) und/oder die Halteeinheit und/oder eine Ablängvorrichtung Transportwalzen aufweisen.Device (300) for producing a battery cell (1) according to one of the preceding Claims 10 until 14 , characterized in that the film jacket feed unit (301) and/or the holding unit and/or a cutting device have transport rollers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10060523A1 (en) 1999-12-11 2001-06-13 Fresenius Kabi De Gmbh Film laminate, useful for packaging liquid medical products, especially water-based parenteral fluid or liquid lipophilic emulsion, has 3 or more layers based on polypropylene with no yield after sterilization with superheated steam
DE102012222249A1 (en) 2012-12-04 2014-06-05 Wacker Chemie Ag Packaging of polysilicon
DE102015007196A1 (en) 2015-06-09 2016-12-15 Industrie-Partner Gmbh Radebeul-Coswig "Method for producing electrolyte pouch cells for electric battery arrangements, corresponding device and electrolyte pouch cell"

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