EP2406839A1

EP2406839A1 - Batteriezelle mit abgewinkeltem kontaktierungsabschnitt

Info

Publication number: EP2406839A1
Application number: EP10707845A
Authority: EP
Inventors: Claus-Rupert Hohenthanner; Jörg Kaiser; Andreas Gutsch; Claudia Brasse; Tim Schaefer
Original assignee: Li Tec Battery GmbH
Current assignee: Li Tec Battery GmbH
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2012-01-18
Also published as: KR20120002585A; JP2012520539A; CN102349175A; DE102009012948A1; WO2010102821A1; BRPI1009861A2

Abstract

Batteriezelle (1), insbesondere Flachbatteriezelle, umfassend zumindest eine Umhüllung (2) zur Aufnahme zumindest einer elektrischen Zelle, zumindest einen Stromableiter (3), der zumindest einen Basisabschnitt (4) und zumindest ein Kontaktierungsabschnitt (5) aufweist, wobei der Kontaktierungsabschnitt (5) gegenüber dem Basisabschnitt (4) abgewinkelt ist.

Description

Batteriezelle mit abgewinkeltem Kontaktierungsabschnitt

B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle, welche insbesondere als Flachbatteriezelle ausgestaltet ist. Derartige Batteriezellen umfassen eine Umhüllung, innerhalb derer zumindest eine elektrische Zelle aufgenommen ist. Eine elektrische Zelle kann dabei eine Primärbatteriezelle sein, d.h. eine nichtwieder- aufladbare Batteriezelle. Die Batteriezelle kann aber auch als Sekundärbatteriezelle, d.h. als wiederauf ladbare Batteriezelle, gestaltet sein. Ein Stromableiter ist mit Elektroden der elektrischen Zelle elektrisch leitend verbunden. Derartige Batteriezellen, kommen insbesondere bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zum Einsatz.

Der Stand der Technik wird anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben. Figur 1 zeigt zwei Batteriezellen 1 , die jeweils einen Stromableiter 3 aufweisen, der einen Anschluss der Batteriezelle 1 nach außen bildet. Ein zweiter Stromableiter ist nicht dargestellt. Der Stromableiter 3 weist einen Basisabschnitt 4 auf, der sich aus der Umhüllung 2 der Batteriezelle 1 erstreckt. Der Stromableiter 3 weist ferner einen Kontaktierungsabschnitt 5 auf, der mit einem Kontaktierungsabschnitt 5 einer zweiten Batteriezelle 1 in Kontakt bringbar ist. Die Kontaktie- rungsabschnitte 5 der beiden Batteriezellen 1 können mittels einer Schweißzange 25 deren beide Arme dargestellt sind, miteinander verschweißt werden. Der untere Arm der Schweißzange 25 erstreckt sich in einen schlauchartigen Raum, der durch die Stromableiter 3 sowie die Umhüllungen 2 der beiden Batteriezellen 1 gebildet ist. Figur 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Standes der Technik. Eine Batteriezelle 1 weist einen Stromableiter 3 auf, der eben gestaltet ist. Zur elektrischen Verbindung von Kontaktabschnitten 5 zweier benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen 1 ist ein zusätzliches elektrisch leitendes Kontaktelement 26 in dem Zwischenraum zwischen den zwei Kontaktabschnitten 5 angeordnet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Batteriezelle herzustellen.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine Batteriezelle, insbesondere Flachbatteriezelle, umfassend zumindest eine Umhüllung zur Aufnahme zumindest einer elektrischen Zelle, zumindest einen Stromableiter, der zumindest einen Basisabschnitt und zumindest einen Kontaktierungsab- schnitt aufweist, wobei der Kontaktierungsabschnitt gegenüber dem Basisabschnitt abgewinkelt ist.

Der Kontaktierungsabschnitt wird dabei vorzugsweise verwendet um den Strom- ableiter in elektrische Verbindung mit einem externen Bauteil, insbesondere einem Verbindungselement oder einer Verbindungshülse zu bringen. Ferner kann ein Kontaktierungsabschnitt auch in mittelbarem oder unmittelbaren Kontakt zu einem Kontaktierungsabschnitt einer benachbarten Batteriezelle zu bringen sein, um eine elektrische Verbindung zwischen zwei Batteriezellen herzustellen. Der Basisabschnitt des Stromableiters stellt dabei den Bereich des Stromableiters dar, aus dem sich der Stromableiter aus der Umhüllung erstreckt. Durch die Ab- winklung zwischen dem Basisabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt kann der Kontaktierungsabschnitt in eine günstige geometrische Lage für verbesserte Anschlussmöglichkeiten gebracht werden.

Vorzugsweise ist der Kontaktierungsabschnitt dabei gegenüber dem Basisabschnitt um eine Knickachse abgewinkelt, wobei die Knickachse parallel zu einer Modulrichtung der Batteriezelle angeordnet ist. Die Modulrichtung einer prismatischen Batteriezelle kann dabei durch die Ausrichtungen der längsten Begren- zungskante der Batteriezelle definiert werden. Die Modulrichtung einer prismatischen Zelle kann dabei auch durch eine Senkrechte auf eine Seitenfläche definiert werden, wobei als Referenzfläche vorzugsweise diejenige Seitenfläche herangezogen wird, durch die sich der Basisabschnitt aus der Umhüllung erstreckt. Die Modulrichtung bei einer Rundbatteriezelle kann dabei durch die Längsachse definiert werden, an der sich parallel die zylindrische Außenfläche der Rundbatteriezelle erstreckt. Die Modulrichtung kann dabei auch durch eine senkrechte Linie durch den Flächenabschnitt der Umhüllung der Batteriezelle definiert werden, den der Basisabschnitt durchdringt.

Dadurch, dass der Kontaktierungsabschnitt gegenüber dem Basisabschnitt um eine Knickachse abgewinkelt ist, die sich in Modulrichtung der Batteriezelle erstreckt, ist eine an dem Kontaktierungsabschnitt angeordnete Kontaktierungsflä- che parallel zur Modulrichtung ausgerichtet. Ein Werkzeug, welches zur Verbindung zweier Kontaktierungsabschnitte verwendet werden kann, kann dabei ins- besondere durch eine Bewegung in Modulrichtung an den Kontaktierungsabschnitt herangefahren werden und muss dabei lediglich einen kurzen Weg überwinden. Ein Werkzeugarm, der das Werkzeug trägt, kann dabei kurz gestaltet sein. Ein Werkzeug kann eine Schweißzange sein. Ein Werkzeugarm kann der Arm einer Schweißzange sein.

Durch eine derartige Abwinklung kann der Kontaktierungsabschnitt, welcher die Kontaktierungsfläche trägt, in Richtung einer benachbarten Batteriezelle weisen, die an einer größten Seitenfläche der Batteriezelle anliegt. Insbesondere wenn Kontaktierungsabschnitte benachbarter Batteriezellen aufeinander zu weisen, ist eine Kontaktierung des Kontaktierungsabschnitts vereinfacht und kann insbe- sondere zu einer Material- und Gewichtsersparnis führen.

Vorzugsweise ist der Kontaktierungsabschnitt in etwa rechtwinklig zum Basisabschnitt abgewinkelt. Der Begriff rechtwinklig oder senkrecht ist grundsätzlich weit auszulegen und umfasst insbesondere auch Abweichungen von exakt 90° von bis zu 15°. Vorzugsweise ergeben die Summe der Beträge der Abwinklungen zweier aneinander anliegenden Kontaktierungsabschnitte benachbart angeordneter Batteriezellen 180°. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Kontaktierungsabschnitte parallel zueinander ausgerichtet werden.

Vorzugsweise weist ein Stromableiter zumindest zwei Kontaktierungsabschnitte auf. Die Kontaktierungsabschnitte können identisch gestaltet sein.

Vorzugsweise weist ein Stromableiter im Wesentlichen eine L-Form auf, wobei insbesondere ein Schenkel durch den Basisabschnitt und ein Schenkel durch den Kontaktierungsabschnitt gebildet ist. Die Schenkel sind dabei insbesondere länglich ausgebildet und stehen vorzugsweise senkrecht aufeinander. Die Schenkel sind vorzugsweise eben ausgestaltet.

In weiterer Ausgestaltung kann der Stromableiter eine U-Form aufweisen, die vorzugsweise durch den Basisabschnitt und jeweils seitlich daran angeordnete Kontaktierungsabschnitte gebildet ist. Die Kontaktierungsabschnitte sind dabei vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Bereichen des Basisabschnitts angeordnet. Beide Kontaktierungsabschnitte sind vorzugsweise über jeweils eine Knickachse gegenüber dem Basisabschnitt abgewinkelt, wobei beide Knickachsen vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind.

Vorzugsweise erstreckt sich der Kontaktierungsabschnitt in einer Richtung von dem Basisabschnitt weg, die senkrecht zu einer größten Seitenfläche der Batte- riezelle verläuft. Bei prismatischen Batteriezellen oder Rundzellen kann die größte Seitenfläche diejenige sein, welche betragsmäßig den größten Flächeninhalt aufweist.

Bei Rundzellen kann die Modulrichtung senkrecht zu einem Grundkreis verlaufen, der eine vorzugsweise zylindrische Begrenzungsfläche der Batteriezelle aufspannt. Die Modulrichtung verläuft dabei parallel, insbesondere koaxial zu der zylindrischen Fläche. Vorzugsweise ist ein Kontaktierungsabschnitt parallel zum Basisabschnitt angeordnet. Dies kann insbesondere durch mehrfache Abknickung um insbesondere zwei Knickachsen des Stromableiters erfolgen. Die Knickachsen können parallel zueinander angeordnet sein. Die Knickachsen können senkrecht zur Modulrich- tung ausgerichtet sein. Dabei ist vorzugsweise der Kontaktierungsabschnitt mit Abstand zum Basisabschnitt angeordnet. Zwischen Basisabschnitt und Kontaktierungsabschnitt kann ein Verbindungssteg vorgesehen sein. Der Basisabschnitt und der Kontaktierungsabschnitt können vom Verbindungssteg in dieselbe Richtung weisen. Die Abknickung zwischen Verbindungssteg und Basisab- schnitt kann um die gleiche Richtung erfolgen wie die Abknickung zwischen Kontaktierungsabschnitt und Verbindungssteg. Der Stromableiter kann vorzugsweise eine U-Form aufweisen, wobei die äußeren Schenkel der U-Form durch den Basisabschnitt und den Kontaktierungsabschnitt gebildet sein können. Die Basis der U-Form kann durch den Verbindungssteg gebildet sein. Der Verbindungs- steg kann senkrecht zum Basisabschnitt und/oder zum Kontaktierungsabschnitt angeordnet sein. Vorzugsweise ist ein Kontaktierungsabschnitt zumindest um eine Länge vom Basisabschnitt beabstandet, die zumindest einem Abstand des Basisabschnitts zu einer parallel zum Basisabschnitt verlaufenden Seitenfläche der Batteriezelle entspricht. Dadurch wird der Kontaktierungsabschnitt zumindest um einen derartigen Versatz von dem Basisabschnitt beabstandet angeordnet, dass der Kontaktierungsabschnitt mit einer Seitenfläche der Batteriezelle fluchtet oder insbesondere über die Seitenfläche hinaus ragt. Hierdurch kann der Kontaktierungsabschnitt vereinfacht mit Kontaktierungsabschnitten insbesondere gleichartig gestalteter, benachbart angeordneter Batteriezellen in Kontakt ge- bracht werden, ohne dass hierfür weitere Bauteile, insbesondere a bst and s überwindende Verbindungselemente benötigt werden. Hierdurch kann insgesamt die Teilezahl und damit auch Gewicht sowie der Montageaufwand reduziert werden.

Ein Kontaktierungsabschnitt kann vorzugsweise eine Sägezahnstruktur aufweisen. Eine Sägezahnstruktur kann dabei die Vorteile bieten, dass mehrere unter- schiedliche Verbindungspunkte, welche insbesondere durch Schweißverbindungen hergestellt werden, vorhanden sind. Ferner werden insbesondere Zugs- spannungen auf die Batteriezellen, die sich insbesondere als Schubspannungen auf den Kontaktierungsabschnitten bemerkbar machen, zumindest teilweise in Normalkraftkomponenten aufgeteilt. Hierdurch wird die Dauerfestigkeit der Verbindung von Kontaktierungsabschnitten erhöht. Ferner kann eine Kontaktie- rungsfläche des Kontaktierungsabschnitts durch die Sägezahnstruktur betragsmäßig vergrößert werden. Insofern kann eine vergrößerte Kontaktierungsfläche zur Verbindung benachbarter Batteriezellen zur Verfügung stehen.

Vorzugsweise weist der Basisabschnitt zumindest eine Durchgangsbohrung auf. Durch die Durchgangsbohrung können Zugmittel eingeführt werden, die ein Verspannen der Basisabschnitte und/oder der Batteriezelle mit anderen Bauteilen ermöglichen. Vorzugsweise weist der Basisabschnitt erste Ausrichtungsmittel, insbesondere zumindest eine, insbesondere zwei Ausrichtungsbohrungen auf. Die Ausrichtungsmittel können dazu dienen, dass andere Bauteile, insbesondere Isolationselemente gegenüber dem Stromableiter und/oder der Batte- riezelle ausgerichtet werden können. Die Ausrichtungsmittel können auch für eine Ausrichtung eines Montagewerkzeugs verwendet werden.

Vorzugsweise ist zumindest ein Abstandshalter zwischen dem Basisabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt angeordnet. Der Abstandhalter dient für eine Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes und/oder einer vorgegebenen Aus- richtung, insbesondere einer Winkelausrichtung zwischen Basisabschnitt und Kontaktierungsabschnitt.

Ein Abstandshalter kann dabei eine Kraft, die jeweils entweder auf den Basisabschnitt oder auf den Kontaktierungsabschnitt wirkt, auf das jeweils andere der beiden Elemente übertragen. Der Abstandshalter kann aus elektrisch isolieren- dem Material hergestellt sein. Der Abstandshalter kann aus elektrisch leitendem Material hergestellt sein.

Vorzugsweise entspricht eine Breite eines Abstandshalters einer Länge eines Stegabschnitts des Stromableiters. Ein Stegabschnitt des Stromableiters kann dabei ein Verbindungssteg zwischen dem Basisabschnitt und dem Kontaktie- rungsabschnitt sein. Der Abstandshalter kann zwischen dem Kontaktierungsab- schnitt und dem Basisabschnitt angeordnet sein.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Batterieanordnung, umfassend zumindest zwei der vorgenannten Batteriezellen, wobei Kontaktierungsabschnitte benachbarter Batteriezellen miteinander elektrisch, insbesondere unmittelbar miteinander, verbunden sind.

Seitenflächen benachbarter Batteriezellen können unmittelbar aneinander anliegen. Zwischen Seitenflächen benachbarter Batteriezellen kann eine Wärmeleit- platte angeordnet sein.

Vorzugsweise sind Kontaktierungsabschnitte benachbarter Batteriezellen unmittelbar miteinander elektrisch verbunden, insbesondere durch Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen. Die Ultraschallschweißung ermöglicht ein einfaches und zuverlässiges Verbinden zweier Kontaktierungsabschnitte.

Vorzugsweise bilden U-förmige Stromableiter benachbarter Batteriezellen gemeinsam eine geschlossene Fläche, insbesondere eine ringförmig geschlossene Umfangsfläche. Dabei sind insbesondere jeweils zwei Kontaktierungsabschnitte einer Batteriezelle mit jeweils einer, also insgesamt zwei Kontaktierungsab- schnitten einer benachbarten Batteriezelle verbunden. Durch die geschlossene Fläche ergibt sich insbesondere ein hohes Flächenträgheitsmoment der miteinander verbundenen Stromableiter, die somit eine hohe Steifigkeit gegenüber extern angreifenden Kräften aufweisen.

Vorzugsweise ist zwischen den Basisabschnitten benachbarter Batteriezellen, insbesondere zwischen Basisabschnitten von Stromableitern, und insbesondere innerhalb einer geschlossenen Fläche, ein Isolationskörper angeordnet. Der Isolationskörper kann als Abstandshalter zwischen den Basisabschnitten zweier benachbart angeordneter Batteriezellen dienen. Dabei ist der Abstandshalter vorzugsweise derart angeordnet, dass er Druckkräfte, die ein Beaufschlagen von Stromableitern aufeinander zu bewirken, aufnehmen kann, so dass Stromablei- terabschnitte in ihrer relativen Position zur Batteriezelle gehalten sind. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Stromableiter mittels Zugmittel verspannt werden. Durch die Fixierung des Stromableiters in seiner relativen Lage zur Batteriezelle, werden mechanische Beanspruchungen am Stromableiter, insbesondere an der Verbindung zur Batteriezelle oder im Bereich, an den der Stromableiter aus einer Umhüllung der Batteriezelle dringt, vermieden. Der Iso- lationskörper kann ferner zur Isolierung von Stromableitern benachbarter Batteriezellen verwendet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Isolationskörper zwischen zwei Stromableitern angeordnet ist, die nicht miteinander in elektrisch leitende Verbindung geraten sollen. Wenn der Isolationskörper zwischen zwei miteinander elektrisch verbindbaren Stromableitern angeord- net ist, kann das Isolationsmaterial auch aus elektrisch leitendem Material hergestellt sein. In diesem Fall dient der Isolationskörper insbesondere als mechanischer Abstandshalter, ohne dabei elektrisch zu isolieren.

In einer Batterieanordnung können gleichartige Isolationskörper sowohl als mechanische Abstandshalter als auch als elektrische Isolationselemente verwendet werden. Dies führt zu einer Reduktion der Teilevielfalt.

Vorzugsweise weist der Isolationskörper eine zweite Durchgangsbohrung auf. Durch die zweite Durchgangsbohrung kann insbesondere ein Zugmittel hindurchgeführt werden, welches die Stromableiter und die Isolationskörper miteinander verspannen kann. Die zweiten Durchgangsbohrungen von Isolationskör- pern können den gleichen Durchmesser aufweisen wie erste Durchgangsbohrungen der Stromableiter.

Vorzugsweise weist ein Isolationskörper zweite Ausrichtungsmittel auf, insbesondere in Form zumindest eines Ausrichtungsvorsprungs, insbesondere zweier Ausrichtungsvorsprünge. Dabei können erste Ausrichtungsmittel von Batteriezel- len, insbesondere von Stromableitern von Batteriezellen, mit den zweiten Ausrichtungsmitteln der Isolationskörper in Eingriff gebracht werden. Insbesondere können ein oder mehrere, insbesondere zwei Ausrichtungsvorsprünge eines oder mehrerer Isolationskörper in ein oder mehrere, insbesondere zwei Ausrich- tungsbohrungen der Batteriezellen, insbesondere des Stromableiters, eingreifen.

Vorzugsweise ist ein Zuganker durch Durchgangsbohrungen hindurchgeführt. Die Durchgangsbohrungen können in dem Isolationskörper und/oder in der Batteriezelle, insbesondere in den Stromableiter der Batteriezelle, angeordnet sein. Hierdurch können die genannten Bauteile miteinander verspannt werden.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer vorgenannten Batterieanordnung, umfassend folgende Verfahrensschritte: Anlegen einer Seitenfläche einer Batteriefläche an eine Seitenfläche einer benachbarten Batteriezelle; Verbinden eines Kontaktie- rungsabschnitts einer Batteriezelle mit einem. Kontaktierungsabschnitt einer be- nachbarten Batteriezelle, insbesondere stoffschlüssiges Verbinden. Vorzugsweise wird das Verbinden des Kontaktierungsabschnitts durch stoffschlüssiges Fügen vorgenommen, insbesondere durch Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen. Die Seitenflächen der Batteriezellen müssen sich nicht zwangsläufig berühren. Es kann eine Wärmeleitplatte zwischen den Seitenflä- chen angeordnet werden.

Vorzugsweise wird zwischen den Stromableitern benachbarter Batteriezellen zumindest ein Isolationskörper, insbesondere ein Isolationsstäbchen, angeordnet.

Die Isolationskörper und Basisabschnitte können entlang einer gemeinsamen Ausrichtungsachse ausgerichtet werden. Die gemeinsame Ausrichtungsachse kann dabei durch koaxial anzuordnende Durchgangsbohrungen sowohl am Basisabschnitt als auch an den Isolationskörpern definiert werden. Durch die Ausrichtungsbohrungen können Zugmittel, insbesondere ein Zuganker, hindurchge- führt werden, mit dessen Hilfe die Isolationskörper und Stromableiter miteinander verspannt werden können.

Vorzugsweise werden die Isolationskörper gegenüber den Stromableitern ausgerichtet, insbesondere werden erste Ausrichtungsmittel des Stromableiters in Ein- griff mit zweiten Ausrichtungsmitteln des Isolationskörpers in Eingriff gebracht. Dabei können vorzugsweise Ausrichtungsvorsprünge des Isolationskörpers in Ausrichtungsbohrungen des Stromableiters eingesetzt werden.

Vorzugsweise werden die Batteriezellen über Zugmittel, insbesondere über ein Zuganker gegeneinander verspannt. Dabei kann vorzugsweise ein Zuganker in eine erste Durchgangsbohrung des Stromableiters, insbesondere in eine Durchgangsbohrung eines Basisabschnitts des Stromableiters, und eine zweite Durchgangsbohrung des Isolationskörpers durchgeführt werden.

Vorzugsweise kann eine Werkzeugkomponente, insbesondere zumindest ein Arm eines Schweißgerätes, entlang einer Modulrichtung an den Kontaktierungs- abschnitt herangeführt werden.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Hierin zeigt:

Fig. 1 die Kontaktierung zweier Batteriezellen nach dem Stand der Technik a) in Seitenansicht, b) in Draufsicht;

Fig. 2 die alternative Kontaktierung zweier Batteriezellen nach dem Stand der Technik in Seitenansicht;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Batterieanordnung mit mehreren erfindungs- gemäßen Batteriezellen in perspektivischer Darstellung;

Fig. 4 zwei benachbarte erfindungsgemäße Batteriezellen in einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung;

Fig. 5 Kontaktierungsabschnitte mit Sägezahnstruktur; Fig.6 ein Isolationskörper der Batterieanordnung; Fig. 7 den Siegelbereich einer Batteriezelle.

In Figur 3 sind fünf Batteriezellen 1 gezeigt, welche gemeinsam Bestandteil ei- ner Batterieanordnung 27 sind. Die Batteriezellen 1 sind als Flachbatteriezellen ausgebildet und weisen mehrere Seitenflächen 18 auf. Die Seitenfläche 18' hat den betragsmäßig größten Flächeninhalt aller Seitenflächen 18. Die Batteriezellen 1 sind an ihren größten Seitenflächen 18^' unmittelbar miteinander in Anlage. Alternativ kann zwischen den Seitenflächen 18' eine nicht dargestellte Wärme- leitplatte angeordnet sein. Alle Seitenflächen 18 einer Batteriezelle 1 bilden die Umhüllung 2 der Batteriezelle 1.

Jede Batteriezelle 1 weist zwei Stromableiter 3 auf, die sich aus der Umhüllung 2 der Batteriezelle 1 erstrecken. Der Bereich des Stromableiters 3, an dem sich der Stromableiter 3 aus der Umhüllung 2 erstreckt, ist der Basisabschnitt 4 des Stromableiters 3. Der Basisabschnitt 4 durchdringt dabei die Umhüllung, an einem Siegelbereich der Umhüllung. Dabei ist ein Ringraum, der zwischen dem Basisabschnitt 4 und der Umhüllung 2 gebildet ist, durch nicht dargestellte Siegelmittel abgedichtet.

Die Batteriezelle 1 weist mehrere Begrenzungskanten 28 auf. Eine längste Be- grenzungskante 28' ist dabei gerade gestaltet und definiert eine Modulrichtung M. Im Wesentlichen parallel zu der Modulrichtung M ist der Basisabschnitt 4 des Stromableiters 3 ausgerichtet. Jeder der Stromableiter 3 weist zwei Kontaktierungsabschnitte 5 auf, die am Basisabschnitt 4 des Stromableiters 3 angeordnet sind. Die Kontaktierungsabschnitte 5 sind an gegenüberliegenden Bereichen des Basisabschnitts 4 angeordnet. Die Kontaktierungsabschnitte 5 sind rechtwinklig gegenüber dem Basisabschnitt 4 abgewinkelt, und zwar um eine Knickachse K, welche parallel zur Modulrichtung M ausgerichtet ist. Die Kontaktierungsabschnitte 5 weisen dabei in Richtung zu benachbarten Batteriezellen und insbesondere zu den Kontaktierungsabschnitten 5 der benachbarten Batteriezellen 1 hin. Dabei ist der Kontaktierungsabschnitt 5 parallel zu einer Senkrechten S auf eine größte Seitenfläche 18' ausgerichtet. Kontaktierungsflächen an den Kontak- tierungsabschnitten 5 von benachbart anliegenden Batteriezellen 1 geraten somit direkt miteinander in Anlage, wenn die Batteriezellen 1 in endgültige Ausrichtung zueinander gebracht werden. Im montierten Zustand sind die Kontaktie- rungsabschnitte benachbarter Batteriezellen daher miteinander in Anlage. Weitere Verbindungselemente zur Verbindung der Kontaktierungsabschnitte 5 sind nicht zwangsläufig notwendig.

Wie insbesondere aus dem Vergrößerungsausschnitt der Figur 3 zu erkennen ist, liegen die Kontaktierungsabschnitte 5 benachbarter Batteriezellen 1 anein- ander an und stellen dabei die elektrische Verbindung zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 1 dar. Die Kontaktierungsabschnitte 5 und die Basisabschnitte 4 der beiden miteinander verbundenen Stromableiter 3 von benachbarten Batteriezellen 1 bilden dabei eine ringförmige geschlossene Umfangsfläche 8, innerhalb derer ein Isolationskörper 9 angeordnet ist. Der Isolationskörper 9 kann insbesondere Druckkräfte zwischen den beiden Basisabschnitten 4 aufnehmen. Auch zwischen den Basisabschnitten 4 von nicht miteinander in Verbindung stehenden Stromableitern 3 benachbarter Batteriezellen 1 ist ein Isolationskörper 9 angeordnet. Dieser kann zusätzlich zu den mechanischen Kräften auch eine elektrische Isolation zwischen den jeweiligen Stromableitern bilden. Die Isolati- onskörper 9 weisen zweite Durchgangsbohrungen 10 auf. Im montierten Zustand sind die ersten Durchgangsbohrungen 6 und die zweiten Durchgangsbohrungen 10 auf einer gemeinsamen Achse ausgerichtet, wobei durch beide Durchgangsbohrungen 6, 10 ein Zuganker 12 hindurchgeführt ist. Der Zuganker 12 kann die Anordnung aus Batteriezellen 1 und Isolationskörper 9 auf Zug ge- geneinander verspannen. Damit die Stromableiter 3 nicht mechanisch gegenüber dem Batteriezellenkörper beansprucht werden, bilden die Isolationskörper 9 eine Stütze, die Druckkräfte aufnehmen kann. Die Isolationskörper 9 wirken dabei als Abstandshalter.

Figur 4 zeigt Batteriezellen 1 einer Batterieanordnung in einer alternativen Aus- führungsform. Die Batteriezellen 1 weisen jeweils einen Stromableiter 3 auf, der wiederum einen Basisabschnitt 4, einen Verbindungssteg 17 sowie einen Kon- taktierungsabschnitt 5 aufweist. Der Verbindungssteg 17 ist gegenüber dem Basisabschnitt 4 um eine Knickachse Ki um 90° abgewinkelt. Der Kontaktierungsabschnitt 5 ist gegenüber dem Verbindungssteg 17 um eine Knickachse K₁ ab- gewinkelt, wobei die Knickachse K₁' parallel zur Knickachse K₁ verläuft. Die

Knickachsen K₁, K₁' verlaufen senkrecht zur Modulrichtung M. Insofern weist der Stromableiter 3 eine Mehrfachabknickung auf. Der Kontaktierungsabschnitt 5 ist dabei mit Abstand zum Basisabschnitt 4 angeordnet, wobei der Abstand L₁ vom Basisabschnitt größer ist als ein Abstand L₂, der dem Abstand vom Basisab- schnitt zu einer parallel zum Basisabschnitt verlaufenden Seitenfläche 18' entspricht. Der Kontaktierungsabschnitt ragt dabei über die Seitenfläche 18' der Batteriezelle 1 hinaus und kann daher unmittelbar mit dem Kontaktierungsabschnitt der benachbarten Batteriezelle 1 in Anlage geraten. Zwischen dem Kontaktierungsabschnitt und dem Basisabschnitt ist ein Abstandshalter 13 angeord- net, welcher Druckkräfte aufnehmen kann und somit ein Beaufschlagen des Kontaktierungsabschnitts hin zum Basisabschnitt und umgekehrt verhindern kann. Ein Basisabschnitt ist dabei von zwei Seiten von Abstandhaltern 13 umschlossen. Der Basisabschnitt 4 ist dabei eben gestaltet und ragt von innerhalb der Umhüllung der Batteriezelle 1 eben bis hinter die Abstandshalter 13 hervor. Belastungen an dem kritischen Siegelbereich 16, d.h. an dem Bereich, an dem der Basisabschnitt 4 die Umhüllung 2 durchdringt, werden vermieden durch die ebene Ausgestaltung des Basisabschnitts 4 bis hinter die Abstandshalter 13. Erst in einem Bereich hinter den Abstandshaltern 13 ist die erste Abknickung des Stromableiters vorgesehen. Der Basisabschnitt 4 hat dabei außerhalb der Umhüllung 2 eine Ausdehnung in Modulrichtung, die zumindest einer Ausdehnung des entsprechenden Abstandshalters in Modulrichtung entspricht. Der Verbindungssteg 17 überbrückt dabei einen Abstand bis hin zum Kontaktierungsabschnitt der benachbarten Batteriezelle 1.

Figur 5 zeigt Stromableiter 3 von nicht näher dargestellten, benachbarten Batte- riezellen 1 , wobei die Kontaktierungsabschnitte 5 miteinander in Anlage gebracht sind. Die Kontaktierungsabschnitte 5 weisen eine Sägezahnstruktur auf. Durch die Sägezahnstruktur wird die effektive Kontaktfläche zwischen zwei Kontaktie- rungsabschnitten bei gleichbleibendem Abstand vergrößert. Zugkräfte F₁, welche die Kontaktierungsabschnitte 5 von einander weg beaufschlagen, wirken sich bei Kontaktierungsflächen mit Sägezahnstruktur dahingehend aus, dass sie Normalkraftkomponenten F₂ senkrecht auf die Kontaktierungsabschnitte 5 aufweisen. Insofern werden Schubspannung, wie sie bei flach gestalteten Kontak- tierungsabschnitten auftreten können, zu Normalkraftkomponenten umgewandelt. Die Verbindung der Kontaktierungsabschnitte wird hierdurch robuster.

Figur 6 zeigt den Isolationskörper 9 aus der Anordnung nach Figur 3 in Einzel- heit. Der Isolationskörper 9 ist als Isolationsstäbchen ausgestaltet und weist eine Quaderform auf. Es ist eine zweite Durchgangsbohrung 10 vorgesehen, die sich senkrecht zu einer Begrenzungsfläche des Isolationskörpers 9 erstreckt. Ferner weist der Isolationskörper 9 zwei Ausrichtungsvorsprünge 11 auf, die an gegenüberliegenden Seiten der zweiten Durchgangsbohrung 10 angeordnet sind. Ferner weist der Isolationskörper 9 zwei weitere Ausrichtungsvorsprünge 11 auf, welche auf der nicht sichtbaren Rückseite des Isolationskörpers 9 angeordnet sind.

Figur 7 zeigt einen Ausschnitt einer Batteriezelle, wie sie in Figur 3 verwendet wird. Dabei ist ein Ausschnitt der flächenmäßig größten Seitenfläche 18' zu er- kennen, sowie gestrichelt der Stromableiter 4, der sich mit seinem Basisabschnitt 4 durch die Umhüllung der Batteriezelle 1 erstreckt. Eine zweite Seitenfläche wird dabei gemeinsam durch zwei schräg gestellte Seitenflächen 18" gebildet. Zwischen den Seitenflächen 18" erstreckt sich ein umlaufender Befestigungsflansch 15, aus dem sich im hier dargestellten Schnittbereich der Basisab- schnitt 4 des Stromableiters 3 hindurch erstreckt. In einem durch den Befestigungsflansch 15 und den Basisabschnitt 4 gebildeten Ringraum sind Siegelmittel 16 vorgesehen, die die Öffnung, durch die sich der Basisabschnitt 4 durch die Umhüllung erstreckt, abdichten. Die Modulrichtung M kann sich in der gezeigten Variante zusätzlich zu den bereits genannten Möglichkeiten auch durch eine winkelhalbierende der beiden Seitenflächen 18" ergeben, die gemeinsam die Seitenfläche bilden, aus der sich der Basisabschnitt 4 erstreckt.

Bezugszeichenliste

1 Batteriezelle

2 Umhüllung

3 Stromableiter

4 Basisabschnitt

5 Kontaktierungsabschnitt

6 erste Durchgangsbohrung

7 Ausrichtungsbohrung

8 ringförmige geschlossene Umfangsfläche

9 Isolationskörper

10 zweite Durchgangsbohrung

11 Ausrichtungsvorsprung

12 Zuganker

13 Abstandshalter

15 Befestigungsflansch

16 Siegelmittel

17 Verbindungssteg

18 Seitenfläche

25 Schweißzange

26 Kontaktelement

27 Batterieanordnung

28 Begrenzungskante

K Knickachse

M Modulrichtung

L Abstand

B Breite

S Senkrechte

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Batteriezelle (1), insbesondere Flachbatteriezelle, umfassend zumindest eine Umhüllung (2) zur Aufnahme zumindest einer elektrischen Zelle, zumindest einen Stromableiter (3), der zumindest einen Basisabschnitt (4) und zumindest ein Kontaktierungsabschnitt (5) aufweist, wobei der Kontak- tierungsabschnitt (5) gegenüber dem Basisabschnitt (4) abgewinkelt ist.

2. Batteriezelle (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsabschnitt (5) gegenüber dem Basisabschnitt (4) um eine

Knickachse (K) abgewinkelt ist, die parallel zu einer Modulrichtung (M) der

Batteriezelle (1) angeordnet ist.

3. Batteriezelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsabschnitt (5) in etwa rechtwinklig zum Basisabschnitt (4) abgewinkelt ist.

4. Batteriezelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromableiter (3) zumindest zwei Kontaktierungsabschnitte (5) aufweist.

5. Batteriezelle (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromableiter (3) im Wesentlichen eine L-Form aufweist, wobei insbesondere ein Schenkel durch den Basisabschnitt (4) und einen Schenkel durch den Kontaktierungsabschnitt (5) gebildet ist.

6. Batteriezelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromableiter (3) im Wesentlichen eine U-Form aufweist, die insbesondere durch den Basisabschnitt (4) und jeweils seitlich daran angeordneten Kontaktierungsabschnitten (5) gebildet ist.

7. Batteriezelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kontaktierungsabschnitt (5) in einer Richtung von dem Basisabschnitt (4) wegerstreckt, die senkrecht zu einer größeren Seitenfläche (18) der Batteriezelle (1 ) verläuft.

8. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsabschnitte (5) parallel zum Basisabschnitt (4) angeord- net ist.

9. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kontaktierungsabschnitt (5) und dem Basisabschnitt (4) ein Verbindungssteg (17) angeordnet ist.

10. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg senkrecht zum Basisabschnitt (4) und/oder senkrecht zum Kontaktierungsabschnitt (5) angeordnet ist.

11. Batteriezelle (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsabschnitt (5) um eine Länge vom Basisabschnitt (4) beabstandet ist, die zumindest einem Abstand des Basisabschnitts (4) zu einer parallel zum Basisabschnitt verlaufenden Seitenfläche (18) der Batte- riezelle (1) entspricht.

12 Batteriezelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsabschnitt (5) eine Sägezahnstruktur aufweist.

13. Batteriezelle (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (4) zumindest eine erste Durchgangsbohrung (6) aufweist.

14. Batteriezelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromableiter (3), insbesondere der Basisabschnitt (4), erste Ausrichtungsmittel, insbesondere zumindest eine, insbesondere zwei Ausrich- tungsbohrungen (7), aufweist.

15. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abstandshalter (13) zwischen dem Stromableiter (3), insbe- sondere dem Basisabschnitt (4), und dem Kontaktierungsabschnitt (5) angeordnet ist.

16. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (B) des Abstandshalters (13) einer Länge L eines Stegabschnitts des Stromableiters (3) entspricht.

17. Batterieanordnung, umfassend zumindest zwei Batteriezellen (1) nach den Ansprüchen 1 bis 16, wobei Kontaktierungsabschnitte (5) benachbarter Batteriezellen (1) miteinander elektrisch, insbesondere unmittelbar miteinander, verbunden sind.

18. Batterieanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass

Kontaktierungsabschnitte (5) benachbarter Batteriezellen (1) unmittelbar mit einander elektrisch verbunden sind, insbesondere durch Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen.

19. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

U-förmige Stromableiter benachbarter Batteriezellen gemeinsam eine ge- schlossene Fläche, insbesondere eine ringförmig geschlossene Umfangsflä- che (8), bilden.

20. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Basisabschnitten (4) benachbarter Batteriezellen (1), insbesondere innerhalb der geschlossene Fläche, insbesondere der ringförmig geschlossenen Umfangsfläche (8), ein Isolationskörper (9) angeordnet ist.

21. Batterieanordnung nach dem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (9) eine zweite Durchgangsbohrung (10) aufweist.

22. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (9) zweite Ausrichtungsmittel, insbesondere zumindest einen Ausrichtungsvorsprung (11), aufweist.

23. Batterieanordnung nach einem der 20 oder 21 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste Ausrichtungsmittel (7) mit zweiten Ausrichtungsmitteln (11) in Eingriff sind, insbesondere, dass zumindest ein Ausrichtungsvorsprung (11) des Isolationskörpers (9) in eine Ausrichtungsbohrung (7) des Stromableiters 3 in Eingriff ist.

24. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Durchgangsbohrungen ein Zuganker (12) durchgeführt ist.

25. Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, umfassend folgende Verfahrensschritte:

Anlegen einer Seitenfläche (18) einer Batteriezelle (1) an eine Seitenfläche (18) einer benachbarten Batteriezelle (1 )

Verbinden eines Kontaktierungsabschnitts (5) einer Batteriezelle (1) mit einem Kontaktierungsabschnitt (5) einer benachbarten Batteriezelle (1), insbesondere stoffschlüssiges Verbinden.

26. Verfahren nach dem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der Kontaktierungsabschnitte (5) durch stoffschlüssiges Fügen, insbesondere durch Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen, vorgenommen wird.

27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Basisabschnitten (4) benachbarter Batteriezellen (1) zumindest ein Isolationskörper, insbesondere ein Isolationsstäbchen, angeordnet wird.

28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

Isolationskörper (9) und Basisabschnitte (4) entlang einer gemeinsamen

Ausrichtungsachse ausgerichtet werden.

29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationskörper (9) gegenüber dem Stromableiter (3) ausgerichtet werden, insbesondere dass erste Ausrichtungsmittel (7) des Stromableiters (3) in Eingriff mit zweiten Ausrichtungsmitteln (11) des Isolationskörpers (9) in Eingriff gebracht werden, insbesondere dass Ausrichtungsvorsprünge

(11) des Isolationskörpers (9) in Ausrichtungsbohrungen (7) des Stromableiters (3) eingesetzt werden.

30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (1) über Zugmittel, insbesondere über einen Zuganker (12), gegeneinander verspannt sind.

31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuganker (12) in erste Durchgangsbohrungen (6) des Stromableiters (3), insbesondere eines Basisabschnitts (4) und zweite Durchgangsbohrungen (10) des Isolationskörpers (9) durchgeführt wird.

32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Werkzeugkomponente, insbesondere ein Arm einer Schweißzange (25), entlang einer Modulrichtung (M) an den Kontaktierungsabschnitt (5) herangefahren wird.