EP2467886A1 - Elektrochemische zelle - Google Patents

Elektrochemische zelle

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EP2467886A1
EP2467886A1 EP10744890A EP10744890A EP2467886A1 EP 2467886 A1 EP2467886 A1 EP 2467886A1 EP 10744890 A EP10744890 A EP 10744890A EP 10744890 A EP10744890 A EP 10744890A EP 2467886 A1 EP2467886 A1 EP 2467886A1
Authority
EP
European Patent Office
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layer
electrochemical cell
section
insulating body
cell according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10744890A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claus-Rupert Hohenthanner
Tim Schaefer
Jens Meintschel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Li Tec Battery GmbH
Original Assignee
Li Tec Battery GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Li Tec Battery GmbH filed Critical Li Tec Battery GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to an electrochemical cell, in particular a flat battery cell.
  • electrochemical cell in particular a flat battery cell.
  • Such cells are used, for example, in electrically powered vehicles.
  • storage elements for electrical energy in the form of electrochemical elements are known.
  • the electrical energy is stored in electrochemical elements, which are enclosed for example by means of a foil-like packaging.
  • Current conductors form the electrical connections to this electrical cell and extend partially from the enclosure.
  • the cladding in such electrochemical cells is made by means of a material which has good thermal conduction properties.
  • DE 600 29 123 T2 shows an electrochemical cell.
  • an electric cell is received in the form of a roll pack within a metal sleeve.
  • a positive and a negative current collector which are connected to electrodes of the roll pack.
  • An annular plastic element is provided which electrically isolates the positive pole from the metal can.
  • the object of the present invention is to provide an improved electrochemical cell.
  • This object is achieved by an electrochemical cell, with at least one electrode stack, at least one current conductor, which is connected to at least one electrode stack, and a sheath, which at least partially surrounds the electrode stack.
  • At least one current arrester partially extrudes from an opening through the enclosure and the enclosure has a first layer made of an electrically conductive material. Furthermore, at least the region of the opening between the first layer and the current collector is arranged an insulating body.
  • This electrochemical cell according to the invention can be designed, in particular, as a flat battery cell.
  • an electrode stack is to be understood as a device which also serves to store chemical energy and deliver electrical energy.
  • the electrode stack has a plurality of plate-shaped elements, at least two electrodes, namely an anode and a cathode, and a separator which at least partially accommodates an electrolyte.
  • at least one anode, a separator and a cathode are stacked or stacked, wherein the separator is at least partially disposed between the anode and the cathode.
  • This sequence of anode, separator and cathode can be repeated as often as desired within the electrode stack.
  • the plate-shaped elements are wound into an electrode winding.
  • electrode stack is also used for electrode windings: Before the electrical energy is emitted, the stored chemical energy is converted into electrical energy During charging, the electrical energy supplied to the electrode stack is converted into chemical energy and stored and separators Particularly preferably, some electrodes are connected to one another, in particular electrically.
  • a current conductor means a device which also controls the flow of electrons from an electrode in the direction of a electrical consumer allows.
  • the current conductor can also act in the opposite direction of the current.
  • a current collector may be electrically connected to an electrode or active electrode mass of the electrode stack and further to a connection cable.
  • the shape of the current conductor is preferably adapted to the shape of the electrode stack.
  • a current collector is plate-shaped or foil-like.
  • Each electrode of the electrode stack preferably has its own current conductor or electrodes of the same polarity are connected to a common current conductor.
  • an at least partial limitation is to be understood which delimits the electrode stack to the outside.
  • the envelope is preferably gas and liquid tight, so that a material exchange with the environment can not take place.
  • the electrode stack is disposed within the enclosure. At least one current conductor, in particular two current conductors extend out of the enclosure and serve to connect the electrode stack.
  • the outwardly extending current conductors preferably represent the positive pole connection and the negative pole connection of the electrochemical cell. However, it is also possible for a plurality of current conductors to extend out of the enclosure, in particular two or four current arresters.
  • insulation body is to be understood in particular to mean a device which can prevent or at least hinder an electrically conductive connection between two components such that only negligible electrical currents flow between these components.
  • the insulating body is provided in particular to be in contact with both components at least indirectly, in particular in direct contact.
  • the insulating body is preferably made of a material with low electrical conductivity.
  • the insulating body preferably has certain mechanical stability, in particular stability against compressive loads in order to transfer mechanical forces or moments from one component to the other component.
  • the arrangement of the insulating body between the current conductor and the first layer of the sheath of electrically conductive material ensures that the risk of voltage breakdowns or unwanted leakage currents from the current conductor is reduced to the sheath. This danger occurs especially in flat battery cells, and in particular when the opening at which the current conductor extends through the enclosure at the same time forms a part of an interface between parts of the enclosure.
  • the seams are preferably closed by means of durckbeauf toden operations that can further reduce the distance between the current conductor and current-conducting part of the enclosure.
  • the risk of electrical voltage breakdowns or unwanted leakage currents from the current conductor to the enclosure can be further reduced by at least one of the following options that can be used individually or in combination with each other.
  • the insulating body is preferably a flat body. That is, the insulation body, in contrast to its width and its length on a very small thickness.
  • the insulating body preferably has a first portion, which is in contact with the current collector, and a second portion, which is arranged at a distance from the current collector on. Since the first layer of the casing is arranged on a side of the insulating body which faces away from the current collector, the first layer is acted upon by the current conductor in the region of the second section of the insulating body. In this respect, there is a greater distance between the first layer of the sheath and the current conductor, which is favorable for improved insulation.
  • the first section is preferably arranged at an angle to the second section of the insulation body. In particular, an angle between the first portion and the second portion of the insulating body is more than 90 °, in particular about 180 °. At an angle of about 180 ° or slightly less, a fold-like deflection of the insulating body may result.
  • the first layer of the envelope is at least partially disposed between the first portion and the second portion of the insulating body.
  • an angle between the first portion and the second portion of the insulating body is more than 90 °, thereby a receiving space between these two sections of the insulating body is formed, in which the first layer of the envelope can be at least partially taken and well opposite the current conductor is isolated.
  • the first layer of the envelope may also be held in the particular fold-like bend between the first portion and the second portion of the insulating body, which a good insulating effect favors.
  • the first layer of the envelope has a first portion on which is in contact with the insulating body, in particular to the first portion of the insulating body.
  • the first layer of the envelope also has a second section, which is arranged at an angle to the first section of the first layer.
  • the second section is arranged in particular at an angle in the direction away from the current collector.
  • the arrangement of the second section which is not necessarily but preferably in contact with the insulating body, increases the distance between the second layer of the covering and the current conductor, which promotes improved insulation.
  • the first portion of the first layer of the enclosure abuts the first portion of the insulating body and the second portion of the first layer of the enclosure abuts the second portion of the insulating body.
  • the alignment of the first and second portions of the insulating body in the manner indicated above be prepared.
  • an angle between the first portion and the second portion of the insulating body is equal to or greater than 90 °, in particular about 180 °, and the first layer of the sheath is disposed respectively on the side facing away from the current collector of the insulating body, the first layer kept at a distance from the current collector, which favors improved insulation.
  • the insulating body projects beyond the first layer in the region of an opening. It should be understood in particular that a first portion of the insulating body is in contact with the first layer of the enclosure, while a second portion of the insulating body, which is arranged facing away from the electrode stack, is not in contact with the first layer of the enclosure.
  • protruding means in particular that the insulating body extends in alignment along the current conductor in a direction from the battery interior to the battery exterior further in the direction of the battery exterior than the first layer of the enclosure. It can be provided that in the region of an opening of the insulating body is basically designed to be longer than in another area of the enclosure.
  • the first layer is shortened in comparison to other areas of the enclosure.
  • the term longer or shorter refers in the present case to the extent of the envelope or the insulating body in the direction of the battery interior to the battery exterior, ie in the direction of breakthrough of the opening.
  • a current path is formed which forms between the first layer of the envelope and the current conductor can, extended. This leads to the reduction of the Occurrence of voltage breakdowns and unwanted leakage currents, since in particular the electrical resistance of the current path is increased.
  • the insulating body is part of the enclosure.
  • the covering can be multi-layered and to comprise a second layer of, in particular, insulating material, which is arranged within the first layer.
  • the second layer of insulating material can represent the insulating body.
  • the second layer of insulating material may preferably be a plastic layer.
  • the first layer it is to be understood in particular that the second layer is arranged between the electrical cell and the first layer and / or between the current conductor and the first layer.
  • the second layer faces an interior of the electrochemical cell.
  • the envelope may be at least partially formed from a film, in particular a packaging film.
  • the first layer of the packaging film can be made of aluminum and in particular be an aluminum foil.
  • the envelope may be formed at least partially from a heat conducting plate.
  • the heat conducting plate is preferably formed at least partially of electrically conductive material, which can lead to improved thermal conductivity.
  • the heat conducting plate may also be bent, bent or shortened relative to the insulating body, according to the aforementioned embodiments.
  • the envelope, which is partly formed from a heat conducting plate can be formed in a multi-layered manner, just like the abovementioned embodiments.
  • a separate sealing means may be arranged between the sheath and the current conductor.
  • the sealing means preferably closes an annular space which is present between the enclosure and a current conductor in the region of the opening.
  • the sealing agent can represent the insulating body. In this respect, additionally or alternatively to the above-mentioned insulating second layer of the covering, the sealing agent can contribute to improved insulation.
  • the sealing means also apply the aforementioned possibilities, which have already been explained for the design of the insulating body.
  • the insulating body and / or the first layer of the envelope may preferably be fixed in position in the sealing area. This ensures, in particular in insulating bodies or first layers produced from flexible material, that the extended current path achieved by the corresponding measures mentioned above is maintained even during extensive use. In particular, when the first layer is bent and / or bent, this state is permanently retained by the fixation.
  • the first layer can be fixed by means of a material-locking in its bent and / or bent position. Under a material-locking fuse are preferably adhesive or welded joints to understand.
  • a securing element can be provided which holds the insulating body and / or the first layer of the envelope in its bent position.
  • a securing element can preferably be represented by a clamp or a bracket.
  • FIG. 1 shows a flat-type electrochemical cell 1 according to the invention in a basic design.
  • the electrochemical cell 1 has a sheath 2, which is formed by a packaging film.
  • the current conductors 3 are electrically connected within the enclosure 2 to an electrode stack 4 of the electrochemical cell and thus constitute the electrical connections of the electrochemical cell.
  • the current conductors 3 are made of sheet metal.
  • the current collector 3 have a planar shape.
  • a breakthrough direction, which runs coaxially to the opening 9, is arranged parallel to a planar alignment of the current conductor.
  • the envelope 2 is formed from a packaging film which has a multilayer structure.
  • an aluminum layer 5 is provided, which forms the outer layer of the packaging film 2.
  • a plastic layer 6 is mounted on the inside of the aluminum layer 5, which constitutes an insulation between the current conductor 3 and the aluminum layer 5.
  • the packaging film 2 forms in each case one half of the entire envelope, each half being designed as a wrapping shell. By assembling two cladding shells, the entire cladding is created. The assembly takes place under pressure on seam sections 16 of the foils 2.
  • a sealing means 8 is provided, which lies between the packaging film 2 and the current conductor 3 is arranged.
  • the sealing means 8 closes an annular space between the sheath 2 and a current conductor 3 in the region of the opening 9.
  • the sealant 8 is made of a band of insulating material and wound around the current collector. A leakage current would run along a current path 14, which is indicated by a dashed line between the current conductor 3 and the aluminum layer 5.
  • FIG. 2 shows an electrochemical cell 1 in a first embodiment, which represents a development of the electrochemical cell 1 according to the basic version. In the following, only the differences from the electrochemical cell according to FIG. 1 will be discussed.
  • the film 2 is bent outward, i. E. bent away from the current conductor 3.
  • the plastic layer 6, which is an insulating body has a first portion 17, which is arranged in indirect contact with the current collector 3. Between the first portion 17 of the plastic layer 6 and the current conductor 3, the sealing means 8 is also provided. Furthermore, the plastic layer 6 has a second section 18, which is arranged at 180 ° at an angle to the first section 17 of the plastic layer. Furthermore, it can be seen that the aluminum layer 5 of the film 2 has a first section 19, which is in contact with the first section 17 of the plastic layer 6. Furthermore, the aluminum layer 5 has a second section 20, which is in contact with the second section 18 of the plastic layer 6.
  • the first portion 19 and the second portion 20 of the aluminum layer 5 are also arranged at 180 ° to each other.
  • the aluminum layer 5 with its first and second sections 19, 20 of the first and second sections 17, 18 of the plastic layer is formed like a fold.
  • Two outer surfaces 12 of the film 2 in fact two outer surfaces 12 of the aluminum layer 5 of the film 2, which are respectively arranged before and after the Umbiege Scheme 13 of the film 2, while in abutment with each other.
  • FIG. 3 shows an electrochemical cell 1 in a second embodiment, which represents a development of the electrochemical cell according to the basic design. In the following, only the differences from the electrochemical cell according to FIG. 1 will be discussed.
  • the sealing means 8 which constitutes an insulating body, project beyond the film 2 along a direction of penetration parallel to the orientation of the current conductor 3, i. the sealing means 8 extends further out of the opening 9 than the aluminum layer 5.
  • a first portion 17 of the sealing means 8 indirectly in abutment with a first portion 19 of the aluminum layer 5, wherein between the aluminum layer 5 and the sealing means 8, the plastic layer 6 is arranged.
  • a second portion 18 of the sealing means 8 is not in contact with the film 2 and a portion of the aluminum layer fifth
  • the electrochemical cell 1 according to FIG. 3 has a higher one
  • the sealing agent 8 according to the electrochemical cell of FIG. 3 can also be readily incorporated into an electrochemical cell according to FIG. FIG. 4 shows a development of the electrochemical cell of the second embodiment according to FIG. 3. In the following, only the differences to the electrochemical cell according to FIG. 3 will be discussed.
  • the sealing means 8 in the region of the opening 9 is folded over in a fold-like manner by 180 ° and thereby encompasses the film 2 in a U-shaped manner.
  • a first section 17 of the sealing means 8 is indirectly in contact with a first section 19 of the aluminum layer 5.
  • the plastic layer 6 is arranged between the aluminum layer 5 and the sealing means 8, the plastic layer 6 is arranged.
  • a second portion 18 of the sealing means 8 is arranged at an angle of 180 ° relative to the first portion 17 of the sealing means 8. Between the first section 17 and the second section 18 of the sealing means 8, an edge region, namely the first section 19 of the aluminum layer 5, is accommodated. In this case, an outer surface 15 of the sealing means 8 bears against an outer surface 12 of the aluminum layer 5. The outer surface 15 of the sealing agent is bonded by means of a welding process to the outer surface 12 of the aluminum layer.
  • the current path 14 is significantly longer than in the arrangement according to FIG. 1.
  • the electrochemical cell 1 according to FIG. 4 has a higher security against voltage breakdown as well as against
  • FIG. 4 can also be readily incorporated into an electrochemical cell according to the
  • FIG. 4 can also encompass the folded foil 2 according to FIG.
  • FIG. 5 shows a development of the electrochemical cell according to FIG. 2 in a third embodiment. In the following, only the differences to the electrochemical cell according to FIG. 2 will be discussed.
  • the envelope 2 is on one side of the electrochemical cell 1 corresponding to the electrochemical cells according to the previous figures by a film. 2 educated.
  • the envelope is formed by a heat conducting plate 10.
  • the heat-conducting plate 10 has a multilayer structure and analogously to the film 2 has an aluminum layer 5 and a plastic layer 6, wherein the plastic layer 6 within the Aluminum layer 5 is arranged.
  • the heat-conducting plate 10 is bent at right angles in the region of the opening 9 to the outside.
  • a first portion 17 of the plastic layer 6 is indirectly in contact with the current conductor 3, wherein between the plastic layer 6 and the current conductor 3, the sealing means 8 is arranged.
  • the plastic layer 6 has a second section 18, which is arranged at right angles to the first section 17 of the plastic layer 6 and projects perpendicularly away from the current conductor 3.
  • the aluminum layer 5 has a first portion 19, which is in contact with the first portion 17 of the plastic layer. Furthermore, a second section 20 of the aluminum layer 5 is arranged at right angles to the first section 19 of the aluminum layer 5.
  • the first and second sections are each arranged parallel to one another.
  • the film 2 in the region of the opening 9 is designed analogous to the electrochemical cell according to FIG.
  • current paths 14 ', 14 are shown in dashed lines on each of the sides of the electrochemical cell 1. It can be seen that both current paths 14 are significantly longer than in the arrangement according to FIG. 1. In this respect, the electrochemical cell 1 according to FIG a higher security against voltage breakdown as well as against leakage currents. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Eine elektrochemische Zelle (1) weist zumindest einen Elektrodenstapel (4), zumindest einen Stromableiter (3), welcher mit zumindest einem Elektrodenstapel (4) verbunden ist, und eine Umhüllung (2, 10), welche den Elektrodenstapel (4) zumindest teilweise umschließt, auf. Dabei erstreckt sich zumindest ein Stromableiter (3) aus einer Öffnung (9) teilweise aus der Umhüllung (2, 10) heraus und weist die Umhüllung (2, 10) eine erste Schicht (5) auf, die aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist. Weiter ist im Bereich der Öffnung (9) zumindest ein Isolationskörper (6, 8) zwischen dieser ersten Schicht (5) der Umhüllung (2, 10) und dem Stromableiter (3) angeordnet.

Description

Elektrochemische Zelle
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine Flachbatteriezelle. Derartige Zellen finden beispielsweise Anwendung in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen.
Es sind grundsätzlich Speicherelemente für elektrische Energie in Form von elektrochemischen Elementen bekannt. Die elektrische Energie wird dabei in elektrochemischen Elementen gespeichert, die beispielsweise mittels einer folienartigen Verpackung umschlossen sind. Stromableiter bilden die elektrischen Anschlüsse zu dieser elektrischen Zelle und erstrecken sich dabei teilweise aus der Umhüllung. Insbesondere aufgrund verbesserter Wärmeleiteigenschaften ist die Umhüllung bei derartigen elektrochemischen Zellen mittels eines Materials ausgeführt, welches gute Wärmeleiteigenschaften aufweist.
Die DE 600 29 123 T2 zeigt eine elektrochemische Zelle. Dabei ist innerhalb einer Metallbüchse eine elektrische Zelle in Form einer Rollenpackung aufgenommen. Es sind ein positiver und ein negativer Stromabnehmer vorgesehen, die mit Elektroden der Rollenpackung verbunden sind. Es ist ein ringförmiges Kunststoffelement vorgesehen, welches den positiven Pol von der Metallbüchse elektrisch isoliert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte elektrochemische Zelle zu schaffen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrochemische Zelle, mit zumindest einem Elektrodenstapel, zumindest einem Stromableiter, welcher mit zumindest einem Elektrodenstapel verbunden ist, und einer Umhüllung, welche den Elektrodenstapel zumindest teilweise umschließt. Zumindest ein Stromableiter erstrickt sich aus einer Öffnung teilweise durch die Umhüllung heraus und die Umhüllung weist eine erste Schicht auf, die aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist. Ferner ist zumindest Bereich der Öffnung zwischen der ersten Schicht und dem Stromableiter ein Isolationskörper angeordnet. Diese erfindungsgemäße elektrochemische Zelle kann insbesondere als Flachbatterie- zelle ausgebildet sein.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Elektrodenstapel eine Einrichtung zu verstehen, welche auch der Speicherung chemischer Energie und Abgabe elektrischer Energie dient. Dazu weist der Elektrodenstapel mehrere platten- förmige Elemente auf, wenigstens zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode, und einen Separator, welcher einen Elektrolyten wenigstens teilweise aufnimmt. Vorzugsweise sind wenigstens eine Anode, ein Separator und eine Kathode übereinander gelegt bzw. gestapelt, wobei der Separator wenigstens teilweise zwischen Anode und Kathode angeordnet ist. Diese Abfolge von Anode, Separator und Kathode kann sich innerhalb des Elektrodenstapels beliebig oft wiederholen. Vorzugsweise sind die plattenförmigen Elemente zu einem Elektrodenwickel aufgewickelt. Nachfolgend wird der Begriff „Elektrodenstapel" auch für Elektrodenwickel verwendet. Vor der Abgabe elektrischer Energie wird die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie gewandelt. Während des Ladens wird die dem Elektrodenstapel zugeführte elektrische Energie in chemische Energie gewandelt und abgespeichert. Vorzugsweise weist der Elektrodenstapel mehrere Elektrodenpaare und Separatoren auf. Besonders bevorzugt sind einige Elektroden untereinander insbesondere elektrisch miteinander verbunden.
Vorliegend ist unter einem Stromableiter eine Einrichtung zu verstehen, welche auch den Fluss von Elektronen aus einer Elektrode in Richtung eines elektrischen Verbrauchers ermöglicht. Der Stromableiter kann auch in entgegengesetzter Stromrichtung wirken. Ein Stromableiter kann elektrisch mit einer Elektrode bzw. einer aktiven Elektrodenmasse des Elektrodenstapels und weiter mit einem Anschlusskabel verbunden sein. Die Gestalt des Stromableiters ist vorzugsweise an die Gestalt des Elektrodenstapels angepasst. Vorzugsweise ist ein Stromableiter plattenförmig oder folienartig ausgebildet. Bevorzugt weist jede Elektrode des Elektrodenstapels einen eigenen Stromableiter auf bzw. Elektroden gleicher Polarität sind mit einem gemeinsamen Stromableiter verbunden.
Unter Umhüllung ist im Rahmen der Erfindung eine zumindest teilweise Begrenzung zu verstehen, welche den Elektrodenstapel nach außen hin abgrenzt. Die Umhüllung ist vorzugsweise gas- und flüssigkeitsdicht, sodass ein Materialaustausch mit der Umgebung nicht stattfinden kann. Der Elektroden- Stapel ist innerhalb der Umhüllung angeordnet. Wenigstens ein Stromableiter, insbesondere zwei Stromableiter erstrecken sich aus der Umhüllung hinaus und dienen zum Anschließen des Elektrodenstapels. Die sich nach außen erstreckenden Stromableiter stellen dabei vorzugsweise den Pluspolanschluss und den Minuspolanschluss der elektrochemischen Zelle dar. Jedoch können sich auch mehrere Stromableiter aus der Umhüllung heraus erstrecken, insbesondere zwei oder vier Stromableiter.
Unter Isolationskörper ist im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, welche eine elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei Komponenten verhindern kann oder zumindest derart behindern kann, dass lediglich zu vernachlässigende elektrische Ströme zwischen diesen Komponenten fließen. Dabei ist der Isolationskörper insbesondere dazu vorgesehen, mit beiden Komponenten zumindest in mittelbarem, insbesondere in unmittelbarem Kontakt zu sein. Dazu besteht der Isolationskörper vorzugsweise aus einem Stoff mit geringer elektrischer Leitfähigkeit. Der Isolationskörper weist vorzugsweise gewisse mechanische Stabilität auf, insbesondere eine Stabilität gegenüber Druckbelastungen, um mechanische Kräfte oder Momente von der einen Komponente auf die andere Komponente übertragen zu können.
Durch die Anordnung des Isolationskörpers zwischen dem Stromableiter und der ersten Schicht der Umhüllung aus elektrisch leitendem Material wird erreicht, dass die Gefahr von Spannungsdurchschlägen bzw. von ungewollten Kriechströmen vom Stromableiter auf die Umhüllung verringert wird. Diese Gefahr tritt insbesondere bei Flachbatteriezellen auf, und insbesondere dann, wenn die Öffnung, an der der Stromableiter sich durch die Umhüllung erstreckt zugleich einen Teil einer Nahtstelle zwischen Teilen der Umhüllung darstellt. Die Nahtstellen werden dabei vorzugsweise mittels durckbeaufschlagenden Vorgängen verschlossen, die den Abstand zwischen Stromableiter und stromleitendem Teil der Umhüllung weiter verringern können. Die Gefahr von elektrischen Spannungsdurchschlägen bzw. von ungewollten Kriechströmen vom Stromableiter auf die Umhüllung kann ferner weiter verringert werden durch zumindest eine der nachfolgenden Möglichkeiten, die einzeln oder auch in Kombination miteinander angewendet werden können. Der Isolationskörper ist vorzugsweise ein flächiger Körper. D.h. der Isolationskörper weist im Gegensatz zu seiner Breite und seiner Länge eine sehr geringe Dicke auf. Der Isolationskörper weist vorzugsweise einen ersten Abschnitt, der in Anlage mit dem Stromableiter ist, und einen zweiten Abschnitt, der beabstandet zum Stromableiter angeordnet ist, auf. Da die erste Schicht der Umhüllung an einer dem Stromableiter abgewandten Seite des Isolationskörpers angeordnet ist, wird die erste Schicht im Bereich des zweiten Abschnitts des Isolationskörpers vom Stromableiter weg beaufschlagt. Insofern ergibt sich ein größerer Abstand zwischen der ersten Schicht der Umhüllung und dem Stromableiter, was für eine verbesserte Isolierung günstig ist. Dabei ist der erste Abschnitt vorzugsweise winklig zum zweiten Abschnitt des Isolationskörpers angeordnet. Insbesondere beträgt ein Winkel zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Isolationskörpers mehr als 90° insbesondere etwa 180°. Bei einem Winkel von etwa 180° oder geringfügig weniger kann sich eine falzartige Umbiegung des Isolationskörpers ergeben.
Vorzugsweise ist die erste Schicht der Umhüllung zumindest teilweise zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Isolationskörpers angeordnet. Insbesondere wenn ein Winkel zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Isolationskörpers mehr als 90° beträgt, wird hierdurch ein Aufnahmeraum zwischen diesen beiden Abschnitten des Isolationskörpers gebildet, in dem die erste Schicht der Umhüllung zumindest teilweise aufge- nommen werden kann und dabei gut gegenüber dem Stromableiter isoliert ist. Insbesondere bei einem Winkel von 180° zwischen den beiden Abschnitten des Isolationskörpers, wodurch sich eine falzartige Anordnung der Abschnitte ergeben kann, kann die erste Schicht der Umhüllung ebenfalls in der insbesondere falzartigen Umbiegung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Isolierkörpers gehalten sein, was eine gute Isolierwirkung begünstigt.
Vorzugsweise weist die erste Schicht der Umhüllung einen ersten Abschnitt auf welcher in Anlage zum Isolationskörper, insbesondere zum ersten Abschnitt des Isolationskörpers ist. Ferner weist dabei die erste Schicht der Umhüllung auch einen zweiten Abschnitt auf, der winklig zum ersten Abschnitt der ersten Schicht angeordnet ist. Der zweite Abschnitt ist dabei insbesondere winklig in Richtung vom Stromableiter weg angeordnet. Durch die Anordnung des zweiten Abschnitts, welcher nicht zwangsläufig, aber vorzugsweise mit dem Isolations- körper in Anlage ist, wird ein Abstand der zweiten Schicht der Umhüllung zum Stromableiter vergrößert, wodurch eine verbesserte Isolation begünstigt wird.
Vorzugsweise ist der erste Abschnitt der ersten Schicht der Umhüllung mit dem ersten Abschnitt des Isolationskörpers in Anlage und ist der zweite Abschnitt der ersten Schicht der Umhüllung mit dem zweiten Abschnitt des Isolationskörpers in Anlage. Dabei kann insbesondere die Ausrichtung der ersten und zweiten Abschnitte des Isolationskörpers auf die oben angegebene Art und Weise hergestellt sein. Insbesondere wenn ein Winkel zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Isolationskörpers gleich oder größer als 90° ist, insbesondere etwa 180° ist, und die erste Schicht der Umhüllung jeweils auf der dem Stromableiter abgewandten Seite des Isolationskörpers angeordnet ist, wird die erste Schicht mit Abstand zum Stromableiter gehalten, was eine verbesserte Isolation begünstigt.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Isolationskörper im Bereich einer Öffnung die erste Schicht überragt. Dabei ist insbesondere zu verstehen, dass ein erster Abschnitt des Isolationskörpers in Anlage zur ersten Schicht der Umhüllung ist, während ein zweiter Abschnitt des Isolationskörpers, welcher dem Elektrodenstapel abgewandt angeordnet ist, nicht mit der ersten Schicht der Umhüllung in Anlage ist. Unter Überragen ist dabei insbesondere zu verstehen, dass sich der Isolationskörper in Ausrichtung entlang des Stromableiters in einer Richtung vom Batterieinneren zum Batterieäußeren weiter in Richtung Batterieäußeres erstreckt als die erste Schicht der Umhüllung. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Bereich einer Öffnung der Isolationskörper grundsätzlich länger gestaltet ist als in einem anderen Bereich der Umhüllung. Alternativ oder in Kombination hierzu kann vorgesehen sein, dass im Bereich einer Öffnung die erste Schicht verkürzt gestaltet ist im Vergleich zu anderen Bereichen der Umhüllung. Die Bezeichnung länger oder kürzer bezieht sich im vorliegenden Fall auf die Ausdehnung der Umhüllung oder des Isolationskörpers in Richtung vom Batterieinneren zum Batterieäußeren, also in Durchbruchrichtung der Öffnung.
Bei allen vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen, deren spezifische oder weiterbildende Ausgestaltungen grundsätzlich einzeln oder in Kombination mit den spezifischen oder weiterbildenden Ausgestaltungen einer anderen genannten bevorzugten Ausführungsform angewendet werden kann, wird grund- sätzlich ein Strompfad, der sich zwischen der ersten Schicht der Umhüllung und dem Stromableiter bilden kann, verlängert. Dies führt zur Reduzierung des Auftretens von Spannungsdurchschlägen sowie von ungewollten Kriechströmen, da insbesondere der elektrische Widerstand des Strompfades vergrößert wird.
Vorzugsweise ist der Isolationskörper Bestandteil der Umhüllung. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Umhüllung mehrschichtig ausgebildet ist und eine zweite Schicht aus insbesondere isolierendem Material umfasst, die innerhalb der ersten Schicht angeordnet ist. Die zweite Schicht aus isolierendem Material kann dabei den Isolationskörper darstellen. Die zweite Schicht aus isolierendem Material kann vorzugsweise eine Kunststoffschicht sein. Unter innerhalb der ersten Schicht ist dabei insbesondere zu verstehen, dass die zweite Schicht zwischen der elektrischen Zelle und der ersten Schicht und/oder zwischen dem Stromableiter und der ersten Schicht angeordnet ist. Unter innerhalb der ersten Schicht ist dabei insbesondere zu verstehen, dass ausgehend von der ersten Schicht, die zweite Schicht einem Innenraum der elektrochemischen Zelle zugewandt ist.
Die Umhüllung kann zumindest teilweise aus einer Folie, insbesondere einer Verpackungsfolie gebildet sein. Die erste Schicht der Verpackungsfolie kann dabei aus Aluminium hergestellt sein und insbesondere eine Aluminiumfolie sein.
Alternativ oder in Kombination hierzu kann die Umhüllung in einer dritten Ausführungsform zumindest teilweise aus einer Wärmeleitplatte gebildet sein. Die Wärmeleitplatte ist vorzugsweise zumindest teilweise aus elektrisch leitendem Material gebildet, was zu einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit führen kann. Die Wärmeleitplatte kann ebenso umgebogen, abgebogen oder verkürzt gegenüber dem Isolationskörper ausgebildet sein, entsprechend den vorgenannten Ausführungsformen. Die Umhüllung, die teilweise aus einer Wärmeleitplatte gebildet ist, kann ebenso wie die vorgenannten Ausführungsformen mehrschichtig aus- gebildet sein. Alternativ oder in Kombination hierzu kann zwischen der Umhüllung und dem Stromableiter ein separates Siegelmittel angeordnet sein. Das Siegelmittel verschließt vorzugsweise einen Ringraum, der zwischen der Umhüllung und einem Stromableiter im Bereich der Öffnung vorhanden ist. Das Siegelmittel kann den Isolationskörper darstellen. Insofern kann zusätzlich oder alternativ zur vorgenannten isolierenden zweiten Schicht der Umhüllung das Siegelmittel für eine verbesserte Isolierung beitragen. Für die Siegelmittel gelten ebenfalls die vorgenannten Möglichkeiten, die zur Gestaltung des Isolationskörpers bereits erläutert wurden.
Der Isolationskörper und/oder die erste Schicht der Umhüllung können im Siegelbereich vorzugsweise in ihrer Lage fixiert sein. Dies stellt insbesondere bei aus flexiblem Material hergestellten Isolationskörpern bzw. ersten Schichten sicher, dass der durch die entsprechenden vorgenannten Maßnahmen erreichte verlängerte Strompfad auch während einer ausgiebigen Benutzung erhalten bleibt. Insbesondere wenn die erste Schicht abgebogen und/oder umgebogen ist, wird dieser Zustand durch die Fixierung dauerhaft erhalten. Dabei kann vorzugsweise die erste Schicht mittels einer stoffschlüssigen Sicherung in ihrer abgebogenen und/oder umgebogenen Stellung fixiert werden. Unter stoff- schlüssiger Sicherung sind dabei vorzugsweise Klebe- oder Schweißverbindungen zu verstehen.
Alternativ oder in Kombination zu der vorgenannten Fixierungsmethode kann ein Sicherungselement vorgesehen sein, dass den Isolationskörper und/oder die erste Schicht der Umhüllung in ihrer abgebogenen Position hält. Ein Sicherungselement kann dabei vorzugsweise durch eine Klemme oder einen Bügel dargestellt sein.
Die Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert. Hierin zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße elektrochemischen Zelle in einer Grundausführung
a) in perspektivischer Ansicht,
b) in perspektivischer Ansicht mit vergrößertem Siegelbereich, c) als Querschnitt im Bereich des Stromableiters,
d) als vergrößerter Querschnitt im Siegelbereich;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle in einer ersten Ausführungsform
a) in perspektivischer Ansicht,
b) in perspektivischer Ansicht mit vergrößertem Siegelbereich, c) als Querschnitt im Bereich des Stromableiters,
d) als vergrößerter Querschnitt im Siegelbereich; Fig. 3 eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle in einer zweiten Ausführungsform
a) in perspektivischer Ansicht,
b) in perspektivischer Ansicht mit vergrößertem Siegelbereich, c) als Querschnitt im Bereich des Stromableiters,
d) als vergrößerter Querschnitt im Siegelbereich;
Fig. 4 eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle in einer Weiterbildung der zweiten Ausführungsform
a) in perspektivischer Ansicht,
b) in perspektivischer Ansicht mit vergrößertem Siegelbereich, c) als Querschnitt im Bereich des Stromableiters,
d) als vergrößerter Querschnitt im Siegelbereich; und
Fig. 5 eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle in einer dritten Aus- führungsform
a) in perspektivischer Ansicht,
b) in perspektivischer Ansicht mit vergrößertem Siegelbereich, c) als Querschnitt im Bereich des Stromableiters,
d) als vergrößerter Querschnitt im Siegelbereich.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle 1 in Flachbauweise in einer Grundausführung. Die elektrochemische Zelle 1 weist eine Umhüllung 2 auf, welche durch eine Verpackungsfolie gebildet ist. Es sind ferner zwei Stromableiter 3 vorgesehen, welche sich aus einer Öffnung 9 durch die Umhüllung 2 der elektrochemischen Zelle 1 erstrecken. Die Stromableiter 3 sind innerhalb der Umhüllung 2 mit einem Elektrodenstapel 4 der elektrochemischen Zelle elektrisch verbunden und stellen somit die elektrischen Anschlüsse der elektrochemischen Zelle dar. Die Stromableiter 3 sind aus Blech hergestellt. Die Stromableiter 3 weisen eine flächige Form auf. Eine Durchbruchrichtung, welche koaxial zur Öffnung 9 verläuft, ist parallel zu einer flächigen Ausrichtung des Stromableiters angeordnet.
Wie insbesondere aus der Figur 1d) zu erkennen ist, ist die Umhüllung 2 aus einer Verpackungsfolie gebildet, welche mehrschichtig aufgebaut ist. Zum einen ist eine Aluminiumschicht 5 vorgesehen, welche die äußere Schicht der Verpackungsfolie 2 bildet. Ferner ist eine Kunststoffschicht 6 auf der Innenseite der Aluminiumschicht 5 angebracht, welche eine Isolierung zwischen dem Stromableiter 3 und der Aluminiumschicht 5 darstellt. Die Verpackungsfolie 2 bildet dabei jeweils eine Hälfte der gesamten Umhüllung, wobei jede Hälfte als Umhüllungsschale ausgebildet ist. Durch das Zusammensetzen zweier Umhüllungsschalen entsteht die gesamte Umhüllung. Das Zusammensetzen erfolgt unter Druckaufbringen auf Nahtabschnitte 16 der Folien 2.
Ferner ist in einem Siegelbereich 7, welcher der Bereich ist, aus dem sich der Stromableiter 3 durch eine Öffnung 9 aus der Umhüllung 2 erstreckt und zugleich Teil der Nahtstelle der Umhüllung im Bereich der Öffnung 9 ist, ein Siegelmittel 8 vorgesehen, welches zwischen der Verpackungsfolie 2 und dem Stromableiter 3 angeordnet ist. Das Siegelmittel 8 verschließt einen Ringraum zwischen der Umhüllung 2 und einem Stromableiter 3 im Bereich der Öffnung 9. Das Siegelmittel 8 ist aus einem Band aus isolierendem Material hergestellt und um den Stromableiter herum gewickelt. Ein Kriechstrom würde entlang eines Strompfades 14 verlaufen, der durch eine gestrichelte Linie zwischen dem Stromableiter 3 und der Aluminiumschicht 5 angedeutet ist.
Die Figur 2 zeigt eine Elektrochemische Zelle 1 in einer ersten Ausführungsform, welche eine Weiterbildung der Elektrochemischen Zelle 1 nach der Grundausführung darstellt. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur elektrochemischen Zelle nach der Figur 1 eingegangen.
Es ist zu erkennen, dass im Bereich der Öffnung 9 die Folie 2 nach außen abgebogen ist, d.h. weggebogen vom Stromableiter 3. Dabei ist zu erkennen, dass die Kunststoffschicht 6, welche einen Isolationskörper darstellt, einen ersten Abschnitt 17 aufweist, welcher in mittelbarer Anlage zum Stromableiter 3 angeordnet ist. Zwischen dem ersten Abschnitt 17 der Kunststoffschicht 6 und dem Stromableiter 3 ist ferner das Siegelmittel 8 vorgesehen. Ferner weist die Kunststoffschicht 6 einen zweiten Abschnitt 18 auf, welcher um 180° winklig zum ersten Abschnitt 17 der Kunststoffschicht angeordnet ist. Ferner ist zu erkennen, dass die Aluminiumschicht 5 der Folie 2 einen ersten Abschnitt 19 aufweist, welcher in Anlage zum ersten Abschnitt 17 der Kunststoffschicht 6 ist. Ferner weist die Aluminiumschicht 5 einen zweiten Abschnitt 20 auf, welcher in Anlage zum zweiten Abschnitt 18 der Kunststoffschicht 6 ist. Der erste Abschnitt 19 und der zweite Abschnitt 20 der Aluminiumschicht 5 sind ebenfalls um 180° zueinander angeordnet. Dabei wird die Aluminiumschicht 5 mit ihren ersten und zweiten Abschnitten 19, 20 von den ersten und zweiten Abschnitten 17, 18 der Kunststoff Schicht falzartig umfasst. Zwei Außenflächen 12 der Folie 2, genau genommen zwei Außenflächen 12 der Aluminiumschicht 5 der Folie 2, die jeweils vor bzw. nach dem Umbiegebereich 13 der Folie 2 angeordnet sind, sind dabei in Anlage miteinander.
Zwischen den zwei Außenflächen 12 ist ein nicht dargestelltes Klebemittel angeordnet, welches die Außenflächen stoffschlüssig miteinander verbindet und die Folie 2 damit in ihrer gezeigten Position fixiert. Gestrichelt ist der Strompfad 14 angedeutet, den der Strom zu überwinden hat um vom Stromableiter 3 unter Umgehung der isolierenden Kunststoff Schicht 6 zur Aluminiumschicht 5 zu gelangen. Es ist ersichtlich, dass der Strompfad 14 deutlich länger ist als in der Batterieanordnung gemäß Figur 1. Insofern weist die elektrochemische Zelle nach Figur 2 eine höhere Sicherheit gegen Spannungsdurchschläge sowie gegenüber Kriechströmen auf.
Figur 3 zeigt eine elektrochemische Zelle 1 in einer zweiten Ausführungsform, welche eine Weiterbildung der elektrochemischen Zelle gemäß der Grundausführung darstellt. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur elektrochemischen Zelle nach der Figur 1 eingegangen.
Es ist zu erkennen, dass das Siegelmittel 8, welche einen Isolationskörper darstellt, die Folie 2 entlang einer Durchbruchrichtung, die parallel zur Ausrichtung des Stromableiters 3 verläuft, überragen, d.h. das Siegelmittel 8 erstreckt sich weiter aus der Öffnung 9 heraus als die Aluminiumschicht 5. Dabei ist ein erster Abschnitt 17 des Siegelmittels 8 mittelbar in Anlage mit einem ersten Abschnitt 19 der Aluminiumschicht 5, wobei zwischen der Aluminium- schicht 5 und dem Siegelmittel 8 die Kunststoffschicht 6 angeordnet ist. Ein zweiter Abschnitt 18 des Siegelmittels 8 ist dabei nicht in Anlage mit der Folie 2 und einem Abschnitt der Aluminiumschicht 5.
Auch hier ist der Strompfad 14 gestrichelt eingezeichnet. Es ist ersichtlich, dass der Strompfad 14 deutlich länger ist als in der elektrochemischen Zelle gemäß
Figur 1. Insofern weist die elektrochemische Zelle 1 nach Figur 3 eine höhere
Sicherheit gegen Spannungsdurchschläge sowie gegenüber Kriechströmen auf.
Das Siegelmittel 8 gemäß der elektrochemischen Zelle aus Figur 3 kann ohne weiteres auch in eine elektrochemische Zelle gemäß der Figur 2 eingebaut werden. Die Figur 4 zeigt eine Weiterbildung der elektrochemischen Zelle der zweiten Ausführungsform gemäß der Figur 3. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur elektrochemischen Zelle nach der Figur 3 eingegangen. Zusätzlich zu der Ausführungsform nach der Figur 3 ist das Siegelmittel 8 im Bereich der Öffnung 9 falzartig um 180° umgeschlagen und umgreift dabei die Folie 2 U-förmig. Ein erster Abschnitt 17 des Siegelmittels 8 ist dabei mittelbar in Anlage mit einem ersten Abschnitt 19 der Aluminiumschicht 5. Zwischen der Aluminiumschicht 5 und dem Siegelmittel 8 ist die Kunststoffschicht 6 ange- ordnet. Ein zweiter Abschnitt 18 des Siegelmittels 8 ist winklig um 180° gegenüber dem ersten Abschnitt 17 des Siegelmittels 8 angeordnet. Zwischen dem ersten Abschnitt 17 und dem zweiten Abschnitt 18 des Siegelmittels 8 ist ein Randbereich, nämlich der erste Abschnitt 19 der Aluminiumschicht 5, aufgenommen. Dabei liegt eine Außenfläche 15 des Siegelmittels 8 an einer Außenfläche 12 der Aluminiumschicht 5 an. Die Außenfläche 15 des Siegelmittels ist mittels eines Schweißverfahrens mit der Außenfläche 12 der Aluminiumschicht stoffschlüssig verbunden.
Es ist ersichtlich, dass der Strompfad 14 deutlich länger ist als in der Anordnung gemäß der Figur 1. Insofern weist die elektrochemische Zelle 1 nach der Figur 4 eine höhere Sicherheit gegen Spannungsdurchschläge sowie gegenüber
Kriechströmen auf. Das Siegelmittel 8 gemäß der elektrochemischen Zelle aus
Figur 4 kann ohne weiteres auch in eine elektrochemische Zelle gemäß der
Figur 2 eingebaut werden. Insofern können die Siegelmittel gemäß der Figur 4 auch die umgeschlagene Folie 2 gemäß der Figur 2 umgreifen.
Die Figur 5 zeigt eine Weiterbildung der elektrochemischen Zelle gemäß der Figur 2 in einer dritten Ausführungsform. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur elektrochemischen Zelle nach der Figur 2 eingegangen.
Die Umhüllung 2 ist auf einer Seite der elektrochemischen Zelle 1 entsprechend den elektrochemischen Zellen gemäß den vorherigen Figuren durch eine Folie 2 gebildet. Auf der anderen Seite der elektrochemischen Zelle 1 ist die Umhüllung durch eine Wärmeleitplatte 10 gebildet. Das Zusammensetzen von Wärmeleitplatte und Folie 2 erfolgt unter Druckaufbringen auf die Nahtabschnitte 16 der Folie 2 bzw. der Wärmeleitplatte 10. Die Wärmeleitplatte 10 ist mehrschichtig aufgebaut und weist analog zur Folie 2 eine Aluminiumschicht 5 und eine Kunststoffschicht 6 auf, wobei die Kunststoffschicht 6 innerhalb der Aluminiumschicht 5 angeordnet ist. Die Wärmeleitplatte 10 ist im Bereich der Öffnung 9 rechtwinklig nach außen abgebogen. Ein erster Abschnitt 17 der Kunststoffschicht 6 ist dabei mittelbar in Anlage mit dem Stromableiter 3, wobei zwischen der Kunststoffschicht 6 und dem Stromableiter 3 das Siegelmittel 8 angeordnet ist. Die Kunststoffschicht 6 weist einen zweiten Abschnitt 18 auf, welcher rechtwinklig gegenüber dem ersten Abschnitt 17 der Kunststoffschicht 6 angeordnet ist und senkrecht vom Stromableiter 3 weg hervorsteht. Die Aluminiumschicht 5 weist einen ersten Abschnitt 19 auf, welcher in Anlage zum ersten Abschnitt 17 der Kunststoffschicht ist. Ferner ist ein zweiter Abschnitt 20 der Aluminiumschicht 5 rechtwinklig zum ersten Abschnitt 19 der Aluminiumschicht 5 angeordnet. Die ersten bzw. zweiten Abschnitte sind jeweils parallel zueinander angeordnet. Auf der anderen Seite der elektrochemischen Zelle 1 , an der die Umhüllung mittels einer Folie 2 dargestellt ist, ist die Folie 2 im Bereich der Öffnung 9 analog zur elektrochemischen Zelle gemäß der Figur 2 ausgestaltet. Auf jeweils einer der Seiten der elektrochemischen Zelle 1 sind jeweils Strompfade 14', 14" gestrichelt dargestellt. Es ist ersichtlich, dass beide Strompfade 14 deutlich länger sind als in der Anordnung gemäß der Figur 1. Insofern weist die elektrochemische Zelle 1 nach der Figur 5 eine höhere Sicherheit gegen Spannungsdurchschläge sowie gegenüber Kriechströmen auf. Bezugszeichenliste
1 elektrochemische Zelle
2 Folie
3 Stromableiter
4 Elektrodenstapel
5 Aluminiumschicht
6 Kunststoffschicht
7 Siegelbereich
8 Siegelmittel
9 Öffnung
10 Umhüllung
12 Außenfläche
13 Umbiegebereich
14 Strompfad
15 Außenfläche
16 Nahtabschnitt
17 erster Abschnitt des Isolationskörpers
18 zweiter Abschnitt des Isolationskörpers
19 erster Abschnitt der ersten Schicht
20 zweiter Abschnitt der ersten Schicht

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Elektrochemische Zelle (1 ), mit
zumindest einem Elektrodenstapel (4);
zumindest einem Stromableiter (3), welcher mit zumindest einem
Elektrodenstapel (4) verbunden ist; und
einer Umhüllung (2, 10), welche den Elektrodenstapel (4) zumindest teilweise umschließt,
wobei sich zumindest ein Stromableiter (3) aus einer Öffnung (9) teilweise durch die Umhüllung (2, 10) erstreckt,
wobei die Umhüllung (2, 10) eine erste Schicht (5) aufweist, die aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist,
wobei zumindest im Bereich der Öffnung (9) ein Isolationskörper (6, 8) zwischen der ersten Schicht (5) der Umhüllung (2, 10) und dem Strom- ableiter (3) angeordnet ist.
2. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Isolationskörper (6, 8) einen ersten Abschnitt (17) aufweist, welcher in Anlage mit dem Stromableiter (3) ist, und einen zweiten Abschnitt (18) aufweist, welcher beabstandet zum Stromableiter (3) angeordnet ist.
3. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Abschnitt (17) des Isolationskörpers (6, 8) winklig zum zweiten
Abschnitt (18) des Isolationskörpers (6, 8) angeordnet ist.
4. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, die erste Schicht (5) der Umhüllung (2, 10) zumindest teilweise zwischen dem ersten Abschnitt (17) und dem zweiten Abschnitt (18) des Isolationskörpers angeordnet ist.
5. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Schicht (5) der Umhüllung (2, 10) einen ersten Abschnitt (19) aufweist, welcher in Anlage zum Isolationskörper (6, 8), insbesondere zum ersten Abschnitt (17) des Isolationskörpers (6, 8) ist; und
die erste Schicht (5) der Umhüllung (2, 10) einen zweiten Abschnitt (20) aufweist, wobei der erste Abschnitt (19) der ersten Schicht (5) winklig zum zweiten Abschnitt (20) der der ersten Schicht (5) angeordnet ist.
6. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Abschnitt (19) der ersten Schicht (5) der Umhüllung (2, 10) mit dem ersten Abschnitt (17) des Isolationskörpers (2, 10) in Anlage ist und der zweite Abschnitt (20) der ersten Schicht (5) der Umhüllung (2, 10) mit dem zweiten Abschnitt (20) des Isolationskörpers (2, 10) in Anlage ist.
7. Elektrochemische Zelle einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Isolationskörper (6, 8) im Bereich der Öffnung (9) die erste Schicht (5) überragt.
8. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Isolationskörper (6) Bestandteil der Umhüllung (2, 10) ist.
9. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2, 10) mehrschichtig ausgebildet ist und eine zweite Schicht (6), insbesondere aus isolierendem Material, insbesondere eine Kunststoffschicht, aufweist, die innerhalb der ersten Schicht (5) angeordnet ist, wobei die zweite Schicht den Isolationskörper bildet.
10. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umhüllung (2, 10) zumindest teilweise aus einer Folie (2), insbesondere einer Verpackungsfolie, gebildet ist.
11. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umhüllung (2, 10) zumindest teilweise aus einer Wärmeleitplatte (10) gebildet ist.
12. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Umhüllung (2, 10) und dem Stromableiter (3) ein separates Siegelmittel (8) angeordnet ist, welches den Isolationskörper bildet.
13. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Isolationskörper (6, 8) und/oder die erste Schicht (5) der Umhüllung (2, 10) im Bereich der Öffnung (9) in ihrer Lage fixiert sind.
14. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Schicht (5) der Umhüllung (2, 10) und/oder der Isolationskörper (6, 8) in einer abgebogenen Stellung fixiert sind, insbesondere mittels einer stoffschlüssigen Sicherung oder mittels eines Sicherungselements.
15. Elektrochemische Energiespeichervorrichtung mit zumindest einer elektrochemischen Zelle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011109179A1 (de) * 2011-08-02 2013-02-07 Daimler Ag Einzelzelle für eine Batterie und eine Batterie
DE102011109218A1 (de) * 2011-08-02 2013-02-07 Daimler Ag Einzelzelle und Batterie aus einer Mehrzahl von Einzelzellen
FR2997234B1 (fr) * 2012-10-22 2016-05-06 Renault Sa Cellule electrochimique de stockage d'electricite.
DE102014204245A1 (de) * 2014-03-07 2015-09-10 Robert Bosch Gmbh Energiespeichereinheit mit einer Mehrzahl von galvanischen Zellen, Batteriezelle für eine solche Energiespeichereinheit und Verfahren zur Herstellung der Batteriezelle
KR20200109127A (ko) * 2019-03-12 2020-09-22 주식회사 엘지화학 전지 모듈 및 그 제조 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0942477A2 (de) * 1998-03-10 1999-09-15 Samsung Display Devices Co., Ltd. Dichtungsvorrichtung in Sekundärbatterie
EP1043785A1 (de) * 1998-10-30 2000-10-11 Sony Corporation Nichtwässrige elktrolytische zelle und verfahren zu deren herstellung
WO2007055479A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-18 Lg Chem, Ltd. Secondary battery with advanced safety

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3505905B2 (ja) * 1996-03-29 2004-03-15 住友電気工業株式会社 非水電解質電池
US6042966A (en) * 1998-01-20 2000-03-28 Valence Technology, Inc. Battery terminal insulation
DE19910433A1 (de) * 1999-03-10 2000-09-14 Hoefliger Harro Verpackung Elektrochemische Zellen enthaltende Batterie und Verfahren zur Herstellung derselben
MXPA02004275A (es) 1999-11-05 2003-08-20 Thomas Steel Strip Corp Celda galvanica que comprende un bote metalico, y metodos para elaborar esta celda.
AUPR199400A0 (en) * 2000-12-09 2001-01-11 Energy Storage Systems Pty Ltd A connection between a conductive substrate and a laminate
JP3695435B2 (ja) * 2002-09-03 2005-09-14 日産自動車株式会社 ラミネート外装扁平型電池
JP2005044583A (ja) * 2003-07-25 2005-02-17 Toshiba Corp 薄型二次電池
KR100561303B1 (ko) * 2004-09-22 2006-03-15 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 이차전지
CN101032043B (zh) * 2004-09-30 2011-06-08 住友电气工业株式会社 非水电解质电池用引线和非水电解质电池
WO2008106946A2 (de) * 2007-03-05 2008-09-12 Temic Automotive Electric Motors Gmbh Energiespeicherzelle mit wärmeleitplatte

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0942477A2 (de) * 1998-03-10 1999-09-15 Samsung Display Devices Co., Ltd. Dichtungsvorrichtung in Sekundärbatterie
EP1043785A1 (de) * 1998-10-30 2000-10-11 Sony Corporation Nichtwässrige elktrolytische zelle und verfahren zu deren herstellung
WO2007055479A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-18 Lg Chem, Ltd. Secondary battery with advanced safety

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2011020594A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120093827A (ko) 2012-08-23
US20120208076A1 (en) 2012-08-16
CN102484224A (zh) 2012-05-30
DE102009037850A1 (de) 2011-02-24
BR112012003532A2 (pt) 2016-03-08
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WO2011020594A1 (de) 2011-02-24

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