EP3895235A1 - Energiespeicherzelle, herstellungsverfahren und vorrichtung zum ausführen eines solchen - Google Patents

Energiespeicherzelle, herstellungsverfahren und vorrichtung zum ausführen eines solchen

Info

Publication number
EP3895235A1
EP3895235A1 EP19808737.1A EP19808737A EP3895235A1 EP 3895235 A1 EP3895235 A1 EP 3895235A1 EP 19808737 A EP19808737 A EP 19808737A EP 3895235 A1 EP3895235 A1 EP 3895235A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact arm
arrester
arrangement
electrode stack
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19808737.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Bauer
Ruediger Daub
Simon LUX
Seokyoon Yoo
Franz Fuchs
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP3895235A1 publication Critical patent/EP3895235A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an electrochemical energy storage cell, an electrochemical energy storage cell produced with such a method and a device for carrying out such a production method.
  • An electrochemical energy storage cell generally has two opposite-pole cell connections, via which the energy storage cell can be integrated into a circuit.
  • the cell connections must be electrically connected to electrodes of the energy storage cell.
  • current arresters are usually provided, which are derived from conductor tabs of e.g. electrodes arranged in an electrode stack lead to the cell connections.
  • the energy storage cells generally have to meet strict requirements with regard to their dimensions so that the energy storage cells are efficient in the vehicle, e.g. can be installed in the floor of the passenger compartment.
  • a first aspect of the invention relates to methods for producing electrochemical energy storage cells, comprising: (i) a positioning step in which a current conductor, which is set up to electrically connect an electrode stack to a cell connection and has a contact arm, is positioned relative to the electrode stack in this manner that an edge of the contact arm at abuts a first side surface of a conductor arrangement of the electrode stack which projects from the electrode stack; (ii) a bending step in which the arrester arrangement is bent around the edge of the contact arm in such a way that the first side surface of the arrester arrangement lies at least in sections on a first contact arm side surface; (iii) a support step in which the contact arm is supported on a second contact arm side surface opposite the first contact arm side surface; (iv) a pressing step in which a pressing pressure is exerted on the arrester
  • the arrester arrangement can run flat at least in sections on the electrode stack, in particular along a side face of the electrode stack, and thus the space requirement of the arrester arrangement in the energy storage cell produced is reduced. In other words, this allows the current conductor to be guided particularly closely along the electrode stack.
  • Pressing the arrester arrangement at least in sections onto the first contact arm side surface makes it possible to produce a particularly clean and durable connection, for example a weld seam, by means of which the current flow from the arrester arrangement into the current arrester or vice versa is not or at least only slightly inhibited.
  • the at least partial pressing can in particular ensure that the contact area between the arrester arrangement and the current arrester is as large as possible.
  • the arrester arrangement can be connected to the current arrester in a particularly reliable manner.
  • an improved power line can also be achieved as a result.
  • the arrester arrangement lying at least in sections on the first contact arm side surface and / or the first contact arm side surface for subsequent connection.
  • the arrester arrangement and the first contact arm side surface can thus be positioned precisely with respect to a focused laser beam, thereby making efficient use of the Laser energy enables and unintentional damage, such as the electrode stack, can be prevented by the laser beam.
  • the supporting step is carried out not only before the pressing step but also before the bending step in order to support the current arrester against forces which occur when the arrester arrangement is bent around the edge. This can prevent the current arrester from being damaged, for example bent, and / or being positioned unfavorably for the connection to be made in the connecting step.
  • the present invention makes it possible to improve the current routing in electrochemical energy storage cells, in particular to increase the reliability of the current routing while at the same time requiring little space.
  • the current conductor is positioned relative to the electrode stack in the positioning step in such a way that a gap is defined between the second contact arm side surface and the electrode stack.
  • a support element for supporting the contact arm against the contact pressure is preferably introduced into the intermediate space.
  • the support element is preferably positioned in the intermediate space in such a way that the second contact arm side surface flies at least in sections on the support element.
  • the support element is removed from the intermediate space again after the arrester arrangement has been connected to the current arrester. In this way, for example, the weight of the energy storage cell produced can be reduced.
  • a laser beam for welding the arrester arrangement to the current arrester is guided at least in sections along the contact arm, in particular along a step in the contact arm, which preferably runs along the contact arm.
  • the laser beam is preferably designed as a focused laser beam.
  • the current conductor can then be positioned in the positioning step in such a way that the first contact arm side surface, in particular the step in the contact arm, and / or the conductor arrangement bent thereon is located at least in sections in a focal point of the laser beam. The arrester arrangement and the current arrester can thus be welded particularly reliably and cleanly.
  • the laser beam also allows the energy required to connect the contact arm to the arrester arrangement to be deposited precisely and / or selectively in the arrester arrangement and / or the contact arm, so that the arrester arrangement and / or the contact arm are only heated locally, for example, and the electrode stack is not is damaged by accidental heat input.
  • the method further comprises: (i) an attachment step in which a connector is attached to a second side surface of the arrester assembly opposite the first side surface in such a way that when the arrester assembly is bent around the edge of the contact arm, the connector is connected to a Step of the contact arm, which runs along the contact arm, is essentially flush.
  • the contact arm can be step-shaped or, in particular on the first contact arm side surface, have a step. Because the connecting element is essentially flush with the step and preferably flush with the step, the connecting element can be connected to the current arrester in a clean and particularly stable manner, for example by guiding the laser beam along a contact line between the connecting element and step.
  • the connector is attached to the second side surface by ultrasonic welding. As a result, the connecting element can be quickly and reliably attached to the second side surface, in particular precisely arranged on the second side surface.
  • the method further comprises: (i) an alignment step in which at least one positioning pin passage in the connecting element and at least one corresponding positioning pin passage in the contact arm is penetrated by a positioning pin.
  • the at least one positioning pin penetration in the connecting element and / or the at least one positioning pin penetration in the contact arm can be arranged on the connecting element or on the contact arm such that the positioning pin penetrations are aligned with one another by bending the arrester arrangement around the edge of the contact arm. Passing through the positioning pin penetrations with the at least one positioning pin permits a particularly precise alignment of the arrester arrangement relative to the current arrester, and in particular a reliable securing of the position of the arrester arrangement relative to the current arrester during the connection step, in particular during laser welding. This is advantageous in relation to the quality of the connection made, e.g. the weld.
  • the arrester arrangement of the, in particular first, electrode stack in the positioning step, together with a further arrester arrangement of a further, in particular second, electrode stack is placed together in a between the, in particular first, contact arm of the current conductor and a further, in particular second, parallel, contact arm of the current conductor defined contact arm space inserted so that the second side surface of the arrester arrangement is opposite a second side surface of the further arrester arrangement.
  • a first electrode stack and a second electrode stack can be bundled, ie combined, so that the current conductor can be positioned relative to the arrester arrangements of the two electrode stacks at the same time. This enables an improvement in the precision with which the current arrester is positioned relative to the arrester arrangements.
  • the two contact arms of the current diverter serve as guide rails for the arrester arrangements of the two electrode stacks.
  • the arrester arrangements of the two electrode stacks are preferably designed, in particular aligned, such that a second side surface of the arrester arrangement of the first electrode stack faces the arrester arrangement of the second electrode stack or a second side surface of the arrester arrangement of the second electrode stack faces the arrester arrangement of the first electrode stack.
  • the first and the second electrode stack, in particular the arrester arrangements of the two electrode stacks can be formed symmetrically with respect to a plane of symmetry, the plane of symmetry preferably being defined by a contact area between the first electrode stack and the second electrode stack.
  • At least the bending step, the supporting step, the pressing step and the connecting step are carried out for each of the two arrester arrangements, in particular at least essentially simultaneously.
  • a second aspect of the invention relates to an electrochemical energy storage cell which can be obtained according to the method according to the first aspect of the invention.
  • a third aspect of the invention relates to a device for producing an electrochemical energy storage cell, which is set up to carry out a method according to the first aspect of the invention.
  • the device has at least one support element which is set up to support the contact arm of a current conductor against a contact pressure acting on the contact arm, in particular on a conductor arrangement resting at least in sections on the contact arm.
  • the device is preferably set up to introduce the at least one support element into an intermediate space formed between the contact arm and an electrode stack, for example to pivot it in, and after the contact arm connected to the arrester arrangement, for example welded, was to be removed again from the intermediate space, for example by pivoting it out.
  • the device has at least one connection module which is set up to connect the current arrester, in particular at least one contact arm of the current arrester, to at least one arrester arrangement, in particular cohesively and / or electrically conductively.
  • the connection module is preferably set up to weld the current arrester to the arrester arrangement using a laser beam.
  • the connecting means can, for example, have a radiation source which is set up to generate the laser beam, the generated laser beam preferably having a focal point at which the laser beam is focused.
  • the radiation source can be set up to manipulate the laser beam in such a way, e.g. to deflect that the focal point is guided along at least one welding line, in particular a contact line between the arrester arrangement or the connecting element and the step of the contact arm.
  • the current conductor is preferably positioned relative to the electrode stack in such a way that the current conductor lies at least in sections in the focus point, in particular runs along the welding line.
  • the current arrester can be easily and reliably connected to the arrester arrangement.
  • Figure 1 shows a preferred embodiment of an energy storage cell according to the invention in an exploded view.
  • 2 shows a preferred embodiment of a current arrester
  • FIG. 3 shows a detailed view of an energy storage cell in a first preferred assembly step in the production of the energy storage cell
  • FIG. 4 shows a detailed view of an energy storage cell in a second preferred assembly step in the production of the energy storage cell
  • FIG. 5 shows a cross section of the detailed view from FIG. 4.
  • Fig. 6 shows a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • the energy storage cell 1 shows a preferred exemplary embodiment of an electrochemical energy storage cell 1 according to the invention in an exploded view.
  • the energy storage cell 1 has two electrode stacks 2a, 2b with arrester arrangements 3a, 3b protruding from the electrode stacks 2a, 2b, two current conductors 4, two connection elements 5 arranged in a housing cover 6 and a housing 7.
  • the current arresters 4 are electrically conductively connected to the arrester arrangements 3a, 3b via connecting elements 8a, 8b.
  • the current arresters 4 are also electrically conductively connected to the connection elements 5, so that the energy storage cell 1 can be integrated into a circuit, for example into an electrical system of a vehicle, via the connection elements 5.
  • the electrode stacks 2a, 2b are held together with the current conductors 4, alternatively or additionally with the housing cover 6, in a preferred manner by side brackets 9. But at least the side brackets 9 stabilize the arrangement of electrode stacks 2a, 2b and current conductors 4, alternatively or additionally also housing cover 6.
  • the electrode stacks 2a, 2b and at least in sections also the current conductors 4 are preferably electrically insulated from the housing 7 by an insulating element 10.
  • the insulating element 10 can be designed, for example, as an insulating tape, which preferably extends around the electrode stacks 2a, 2b and at least a portion of the current conductor 4, optionally also around the side brackets 9, is wound.
  • the housing cover preferably has a filling opening 11 via which the energy storage cell 1 can be filled, for example, with an electrolyte.
  • the filling opening 11 can have, for example, a valve, in particular a check valve, which prevents the electrolyte filled in the energy storage cell 1 from escaping.
  • the filling opening 11 can also be closed with a filling opening closure 11a.
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of a current conductor 4, via which conductor arrangements of two electrode stacks arranged next to one another can be electrically conductively connected to a connection element of an electrochemical energy storage cell.
  • the current collector 4 has a first current collector region 41 which is spatially separated from a second current collector region 42 by a curvature region 40 in which the current collector 4 is curved, in particular by 90 °.
  • the current conductor 4 can be connected in an electrically conductive manner to a connecting element, for example by a connecting means (not shown), in particular rod-shaped, which engages in a corresponding connecting means receptacle 43 of the current conductor 4 arranged in the first area 41, e.g. is screwed in.
  • the current conductor 4 preferably has two, in particular parallel, contact arms 4a, 4b which are provided for connection to the arrester arrangements.
  • the contact arms 4a, 4b preferably protrude like clips in order to accommodate the arrester arrangements between them.
  • the contact arms 4a, 4b define between them a contact arm gap 44 into which the arrester arrangements can be inserted, for example.
  • the current conductor 42 also preferably has positioning pin penetrations 45, in particular two positioning pin penetrations 45 per contact arm 4a, 4b. With the help of Fe 45 introduced positioning pins, the arrester arrangements can be aligned relative to the current conductor 4.
  • the contact arms 4a, 4b are preferably stepped, i.e. they each preferably have a step 49a, 49b which runs along the respective contact arm 4a, 4b.
  • the stage 49a, 49b can also be used to align the arrester arrangement relative to the current arrester 4.
  • the stages 49a, 49b make it possible to establish a reliable integral connection between the arrester arrangements and the current arrester 4, in particular by the arrester arrangements in each case at least in the region of the stages 49a, 49b with the current arrester 4, in particular with the respective contact arm 4a, 4b , are welded.
  • a laser beam can be guided along each of the two stages 49a, 49b in order to weld the respective arrester arrangement to the current conductor 4.
  • FIG. 3 shows a detailed view of an energy storage cell 1 in a first preferred assembly step in the production of the energy storage cell 1.
  • At least one current conductor 4 is connected to a connection element 5 embedded in a housing cover 6 and positioned relative to two electrode stacks 2a, 2b in such a way that from the side Electrode stacks 2a, 2b excellent arrester arrangements 3a, 3b are arranged in a contact arm space 44 defined between two parallel contact arms 4a, 4b of the current conductor 4.
  • the arrester arrangements 3a, 3b protruding laterally from the electrode stacks 2a, 2b preferably run perpendicular to the current conductor 4 in a second region 42 of the current conductor 4, in which the contact arms 4a, 4b are also arranged.
  • the arrester arrangements 3a, 3b penetrate a plane spanned by the two contact arms 4a, 4b.
  • the arrester arrangements 3a, 3b preferably each have a first side surface 30a, 30b on an edge 46a, 46b of a contact arm 4a, 4b.
  • a connecting element 8a is attached to a first of the arrester arrangements 3a, in particular by a material connection, for example by ultrasonic welding.
  • the connecting element 8a is preferably on one of the arranged first side surface 30a of the second arrester arrangement 3a opposite second side surface 31a.
  • the connecting element 8a is arranged on a second side surface 31a of the first arrester arrangement 3a, which faces a second side surface 31b of a second one of the arrester arrangements 3b.
  • arrester arrays 3a, 3b protruding laterally from electrode stacks, each of which abuts an edge 46a, 46b of contact arms 4a, 4b of a current arrester 4 the respective edge 46a, 46b bent. This is indicated by the arrow B for a first one of the arrester arrangements 3a.
  • a first side surface (see FIG. 3) of the arrester arrangements 3a, 3b lies at least in sections on a first contact arm side surface 47a, 47b.
  • a connecting element 8a is attached to the first arrester arrangement 3a, in particular on a second side surface 31a opposite the first side surface.
  • a connecting element attached to a second of the arrester arrangements 4b, in particular on a second side surface 31b, is not shown.
  • the connecting element 8a is preferably arranged on the second side surface 31a of the first arrester arrangement 3a such that when the first arrester arrangement 3a is bent around the edge 46a, it is essentially flush with a step 49a of the current conductor 4 running along the contact office 4a, in particular of the first contact arm 4a.
  • the connecting element (not shown) attached to the second arrester arrangement 4b also preferably lies flush against a step 49b of the second contact arm 4b.
  • positioning pins can be guided through corresponding positioning pin penetrations 35 of the connecting element 8a and corresponding positioning pin penetrations 45 of the contact arms 4a, 4b (see FIG. 2).
  • the positioning pin penetrations 35 in the connecting element 32 are preferably arranged concentrically with respect to the positioning pin penetrations 45 of the contact arms 4a, 4b by the bending of the arrester arrangements 3a, 3b around the respective edge 46a, 46b, so that they can easily be penetrated by one positioning pin each.
  • a positioning pin passage 35 of the contact arms 4a, 4b is aligned with a positioning pin passage 45 of the connecting element 8a.
  • a laser beam can be guided along each contact arm 4a, 4b, so that the arrester arrangements 3a, 3b, in particular the connecting element 8a, with the current arrester 4, in particular with the respective contact arm 4a, 4b, is welded.
  • the laser beam is preferably guided along the steps 49a, 49b.
  • the first side surfaces (see FIG. 3) at least in sections lie flat on the first contact arm side surfaces 47a, 47b
  • pressure is preferably applied to the arrester arrangements 3a, 3b, in particular to the second side surfaces 31a, 31b or to the connecting element 8a, exercised.
  • This contact pressure can be intercepted by support elements (not shown) which are arranged under the contact arms 4a, 4b, i.e. are inserted into a space between the contact arms 4a, 4b and the electrode stacks, and the contact arms 4a, 4b are preferably supported on the second contact arm side surfaces opposite the first contact arm side surfaces 47a, 47b.
  • FIG. 5 shows a cross section of the detailed view from FIG. 4. Here, the steps 49a, 49b in the two contact arms 4a, 4b are clearly visible.
  • a first section 50a, 50b and a second section 51a, 51b of the first contact arm side surfaces 47a, 47b are preferably defined in each case by the steps 49a, 49b, the arrester arrangements 3a, 3b in each case around the edges 46a, 46b of the two contact arms 4a , 4b are bent such that the first side surfaces 30a, 30b of the arrester arrangements 3a, 3b each rest, at least in sections, in the first section 50a, 50b of the first contact arm side surfaces 47a, 47b.
  • the connecting element 8a also shown in FIG.
  • contact arms 4a, 4b are welded to the curved arrester arrangements 3a, 3b, a contact pressure is preferably exerted on the arrester arrangements 3a, 3b, support elements 60a, 60b are or are defined in one between the contact arms 4a, 4b and the cell stacks 2a, 2b Space 61 arranged.
  • the contact arms 4a, 4b preferably lie at least in sections with the second contact arm side surfaces 48a, 48b on the support elements 60.
  • the support elements 60 can in particular be arranged in the intermediate space 61, which is provided by the steps 49a, 49b between the contact arms 4a, 4b and the electrode stacks 2a, 2b.
  • the contact arms 4a, 4b preferably rest with second underside sections 52a, 52b of the second contact arm side surfaces 48a, 48b on the support elements 60, the second underside sections 52a, 52b and first underside sections 53a, 53b of the second contact arm side surfaces 48a, 48b through the steps 49a, 49b are defined.
  • the second underside sections 52a, 52b lie in preferably opposite the second sections 51a, 51b of the first contact arm side surfaces 47a, 47b.
  • FIG. 6 shows a preferred embodiment of a method 100 according to the invention for producing electrochemical energy storage cells 1.
  • an electrode stack 2a is provided, for example by stacking a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes alternately on top of one another.
  • Each of the electrodes has a conductor tab 2a ′ which protrudes from the electrode stack 2a.
  • the conductor tabs 2a ' are arranged or designed such that the conductor tabs 2a' of positive electrodes and the conductor tabs 2a 'of negative electrodes protrude from the electrode stack 2a on opposite sides of the electrode stack 2a.
  • Two arrester arrangements in particular one with the positive electrodes and one with the negative electrodes corresponding arrester arrangement, are produced from the arrester tabs 2a ', for example by pressing the arrester tabs 2a' made of foil together.
  • a connecting element 8a can then be attached to a second side surface 31a of the arrester arrangement formed in this way, for example by ultrasonic welding.
  • the second side surface 31a lies opposite a first side surface 30a of the arrester arrangement, as is shown in the detailed view corresponding to the attachment step S2 and indicated by the dashed line.
  • the preparation step S1 and the attachment step S2 are preferably carried out at least a second time in order to produce a further electrode stack 2b with two arrester arrangements and connecting elements attached to them.
  • the prepared electrode stack 2a can be divided in the preparation step S1 and the second electrode stack 2b can thereby be generated.
  • the connecting elements are preferably attached to the arrester arrangements of the second electrode stack 2b in such a way that the connecting elements 32 attached to the arrester arrangements of the first electrode stack 2a face the connecting elements attached to the arrester arrangements of the second electrode stack 2b.
  • the first and second electrode stacks 2a, 2b prepared in this way are bundled with the connecting elements facing one another.
  • the current arresters 4 are positioned relative to the arrester arrangements, so that two arrester arrangements are arranged in a space 44, which is defined between two contact arms 4a, 4b of the respective current arrester 4.
  • the housing cover 6 with the current conductors 4 can be placed on the two electrode stacks 2b, 2a, so that the arrester arrangements each slide between the contact arms 4a, 4b of the current conductors 4.
  • the arrester arrangements preferably lie with the first side surface against an edge of one of the contact arms 4a, 4b, as is shown in the detailed view corresponding to the positioning step S4 and indicated by the dashed line.
  • the arrester arrangements are bent around the respective edge of the contact arms 4a, 4b, so that the first side surfaces of the arrester arrangements lie at least in sections on the respective first contact arm side surfaces 47a, 47b.
  • the arrester arrangements and contact arms 4a, 4b prepared in this way are supported in a support step S6 on the second contact arm side surfaces opposite the first contact arm side surfaces 47a, 47b, for example by supporting elements in an intermediate space between the contact arms 4a, 4b and the electrode stacks 2a, 2b, in particular the side surfaces the electrode stack 2a, 2b is defined.
  • a contact pressure can be applied to the conductor arrangements lying at least in sections on the first contact arm side surfaces 47a, 47b, whereby the conductor arrangements are preferably pressed flat onto the first contact arm side surfaces 47a, 47b.
  • the crash step S6 is carried out before the bending step S5 in order to intercept forces occurring with the support elements when the arrester arrangements are bent by the respective edge. In this way, for example, an undesired deformation of the contact arms 4a, 4b can be avoided.
  • a connecting step S8 the arrester arrangements, in particular the connecting elements, are connected to the current arresters 4, in particular to the contact arms 4a, 4b, for example by laser welding.
  • a laser beam is preferably guided along each contact arm 4a, 4b, for example along steps 49a, 49b formed in the contact arms 4a, 4b, with which the connecting elements are preferably flush and / or flush, as is the case with the connecting step S8
  • Corresponding detailed view indicated by the dashed line is shown.
  • a securing step S9 the two electrode stacks 2a, 2b, preferably with the current conductors 4, are secured by side brackets 9, for example fixed by gripping at least in sections.
  • the electrode stacks 2a, 2b fixed in this way can then be electrically insulated in an insulation step S10 with an insulation element 10, in particular with respect to a housing 7 into which the electrode stacks 2a, 2b are inserted.
  • a sealing step S1 1 the housing 7 and the housing cover 6 are connected to one another, in particular welded, preferably by laser welding.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle, eine derart hergestellte elektrochemische Energiespeicherzelle und eine Vorrichtung zum Ausfuhren eines solchen Herstellungsverfahrens. In einem einen Positionierungsschritt wird ein Stromableiter, der zur elektrischen Verbindung eines Elektrodenstapels mit einem Zellanschluss eingerichtet ist und einen Kontaktarm aufweist, relativ zum Elektrodenstapel in der Weise positioniert, dass eine Kante des Kontaktarms an einer ersten Seitenfläche einer aus dem Elektrodenstapel herausragenden Ableiteranordnung des Elektrodenstapels anliegt. In einem Biegeschritt wird die Ableiteranordnung in der Weise um die Kante des Kontaktarms gebogen, dass die erste Seitenfläche der Ableiteranordnung zumindest abschnittsweise auf einer ersten Kontaktarmseitenfläche aufliegt. In einem Abstützschritt wird der Kontaktarm auf einer der ersten Kontaktarmseitenfläche gegenüberliegenden zweiten Kontaktarmseitenfläche abgestützt. In einem Anpressschritt wird ein Anpressdruck auf die zumindest abschnittsweise auf der ersten Kontaktarmseitenfläche aufliegende Ableiteranordnung ausgeübt, und in einem Verbindungsschritt wird die Ableiteranordnung mit dem Stromableiter verbunden.

Description

ENERGIESPEICHERZELLE, HERSTELLUNGSVERFAHREN
UND VORRICHTUNG ZUM AUSFÜHREN EINES SOLCHEN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle, eine mit einem solchen Verfahren hergestellte elektro- chemische Energiespeicherzelle und eine Vorrichtung zum Ausführen eines solchen Herstellungsverfahrens.
Eine elektrochemische Energiespeicherzelle weist in der Regel zwei gegenpolige Zellanschlüsse (engl terminals) auf, über welche die Energiespeicherzelle in einen Stromkreis integriert werden kann. Die Zellanschlüsse müssen dabei mit Elektroden der Energiespeicherzelle elektrisch verbunden sein. Dazu sind üblicherweise Stromableiter vorgesehen, welche von Ableiterfahnen der z.B. in einem Elektrodenstapel angeordneten Elektroden zu den Zellanschlüssen führen.
Wenn elektrochemische Energiespeicherzellen in zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden sollen, müssen die Energiespeicherzel- len in der Regel strenge Anforderungen bezüglich ihrer Maße erfüllen, damit die Energiespeicherzellen effizient im Fahrzeug, z.B. im Boden der Fahrgastzelle, verbaut werden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Stromführung in elektrochemischen Energiespeicherzellen zu verbessern, insbesondere die Zuverlässigkeit der Stromführung bei gleichzeitig geringem Raumbedarf zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von elektrochemischen Energiespeicherzellen, einer mit einem solchen Verfahren hergestellten elektrochemischen Energiespeicherzelle sowie eine Vorrichtung zum Ausführen eines solchen Verfahrens gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von elektrochemischen Energiespeicherzellen, aufweisend: (i) einen Positionierungsschritt, bei dem ein Stromableiter, der zur elektrischen Verbindung eines Elektrodenstapels mit einem Zellanschluss eingerichtet ist und einen Kontaktarm aufweist, relativ zum Elektrodenstapel in der Weise positioniert wird, dass eine Kante des Kontaktarms an einer ersten Seitenfläche einer aus dem Elektrodenstapel herausragenden Ableiteranordnung des Elektrodenstapels anliegt; (ii) einen Biegeschritt, bei dem die Ableiteranordnung in der Weise um die Kante des Kontaktarms gebogen wird, dass die erste Seitenfläche der Ableiteranordnung zumindest abschnittsweise auf einer ersten Kontaktarmseitenfläche aufliegt; (iii) einen Abstützschritt, bei dem der Kontaktarm auf einer der ersten Kontaktarmseitenfläche gegenüberliegenden zweiten Kontaktarmseitenfläche abgestützt wird; (iv) einen Anpressschritt, bei dem ein Anpressdruck auf die zumindest abschnittsweise auf der ersten Kontaktarmseitenfläche aufliegende Ableiteranordnung ausgeübt wird; und (v) einen Verbindungsschritt, bei dem die Ableiteranordnung mit dem Stromableiter verbunden wird.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die Ableiteranordnung dabei zumindest abschnittsweise flach am Elektrodenstapel, insbesondere entlang einer Seitenfläche des Elektrodenstapels, verlaufen kann und damit der Raumbedarf der Ableiteranordnung in der hergestellten Energiespeicherzelle reduziert wird. Mit anderen Worten ermöglicht dies eine Führung des Stromableiters besonders eng an dem Elektrodenstapel entlang.
Das zumindest abschnittsweise Anpressen der Ableiteranordnung auf die erste Kontaktarmseitenfläche ermöglicht es dabei, eine besonders saubere und haltbare Verbindung, etwa eine Schweißnaht, zu erzeugen, durch die der Stromfluss aus der Ableiteranordnung in den Stromableiter oder umgekehrt nicht oder zumindest nur geringfügig gehemmt wird. Durch das zumindest teilweise Anpressen kann insbesondere erreicht werden, dass die Kontaktfläche zwischen der Ableiteranordnung und dem Stromableiter möglichst groß wird. Dadurch kann die Ableiteranordnung besonders zuverlässig mit dem Stromableiter verbunden werden. Zudem kann dadurch auch eine verbesserte Stromleitung erreicht werden.
Das Abstützen des Kontaktarms, insbesondere gegen den Anpressdruck, ermöglicht es dabei, die zumindest abschnittsweise auf der ersten Kontaktarmseitenfläche aufliegende Ableiteranordnung und/oder die erste Kontaktarmseitenfläche präzise zum anschließenden Verbinden auszurichten. Beispielsweise können die Ableiteranordnung und die erste Kontaktarmseitenfläche somit präzise bezüglich eines fokussierten Laserstrahls positioniert werden, wodurch eine effiziente Nutzung der Laserenergie ermöglicht und unbeabsichtigte Beschädigungen, z.B. des Elektrodenstapels, durch den Laserstrahl verhindert werden können.
Es ist denkbar, dass der Abstützschritt nicht nur vor dem Anpressschritt, sondern bereits vor dem Biegeschritt ausgeführt wird, um den Stromableiter gegen Kräfte, die beim Biegen der Ableiteranordnung um die Kante auftreten, abzustützen. Dadurch kann verhindert werden, dass der Stromableiter beschädigt, beispielsweise verbogen, wird und/oder für die im Verbindungsschritt herzustellende Verbindung ungünstig positioniert ist.
Insgesamt ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die Stromführung in elektro- chemischen Energiespeicherzellen zu verbessern, insbesondere die Zuverlässigkeit der Stromführung bei gleichzeitig geringem Raumbedarf zu erhöhen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und deren Weiterbildungen beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
In einigen Ausführungsformen wird der Stromableiter im Positionierschritt in der Weise relativ zum Elektrodenstapel positioniert, dass ein Zwischenraum zwischen der zweiten Kontaktarmseitenfläche und dem Elektrodenstapel definiert wird. Vorzugsweise wird im Abstützschritt ein Abstützelement zum Abstützen des Kontakt- arms gegen den Anpressdruck in den Zwischenraum eingebracht. Dabei wird das Abstützelement in bevorzugter Weise derart im Zwischenraum positioniert, dass die zweite Kontaktarmseitenfläche zumindest abschnittsweise auf dem Abstützelement auffliegt. Dadurch kann der Anpressdruck besonders zuverlässig abgefangen werden. Insbesondere kann eine unbeabsichtigte Positionsänderung des Stromableiters und der um die Kante gebogenen Ableiteranordnung beim Aufbringen des Anpressdrucks vermieden werden, wodurch die Verbindung zwischen der Ableiteranordnung und dem Stromableiter zuverlässiger und sauberer hergestellt werden kann.
In einigen Ausführungsformen wird das Abstützelement nach dem Verbinden der Ableiteranordnung mit dem Stromableiter wieder aus dem Zwischenraum entfernt. Dadurch kann beispielsweise das Gewicht der hergestellten Energiespeicherzelle verringert werden.
Es ist auch denkbar, den Zwischenraum nach dem Entfernen des Abstützelements zu verfüllen, etwa auszuschäumen. Dadurch kann die Stabilität des Verbunds aus Stromableiter und Ableiteranordnung erhöht werden.
In einigen Ausführungsformen wird im Verbindungsschritt ein Laserstrahl zum Verschweißen der Ableiteranordnung mit dem Stromableiter zumindest abschnittsweise entlang des Kontaktarms geführt, insbesondere entlang einer Stufe im Kontaktarm, die vorzugsweise entlang des Kontaktarms verläuft. Dabei ist der Laserstrahl vorzugsweise als fokussierter Laserstrahl ausgebildet. Der Stromableiter kann dann im Positionierungsschritt in der Weise positioniert werden, dass sich die erste Kontaktarmseitenfläche, insbesondere die Stufe im Kontaktarm, und/oder die darauf gebogene Ableiteranordnung zumindest abschnittsweise in einem Fokuspunkt des Laserstrahls befindet. Die Ableiteranordnung und der Stromableiter können so besonders zuverlässig und sauber verschweißt werden. Der Laserstrahl erlaubt es zudem, die zum Verbinden des Kontaktarms mit der Ableiteranordnung benötigte Energie präzise und/oder selektiv in der Ableiteranordnung und/oder dem Kontaktarm zu deponieren, so dass die Ableiteranordnung und/oder der Kontaktarm beispielsweise nur lokal erwärmt werden und der Elektrodenstapel nicht durch unbeabsichtigten Wärmeeintrag beschädigt wird.
In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren des Weiteren auf: (i) einen Anbringungsschritt, bei dem ein Verbindungselement an einer der ersten Seitenfläche gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche der Ableiteranordnung in der Weise angebracht wird, dass das Verbindungselement beim Biegen der Ableiteranordnung um die Kante des Kontaktarms mit einer Stufe des Kontaktarms, die entlang des Kontaktarms verläuft, im Wesentlichen bündig abschließt. Beispielsweise kann der Kontaktarm stufenförmig ausgebildet sein bzw., insbesondere auf der ersten Kon taktarmseitenfläche, eine Stufe aufweisen. Dadurch, dass das Verbindungselement im Wesentlichen bündig mit der Stufe abschließt und vorzugsweise mit der Stufe fluchtet, kann das Verbindungselement, etwa durch Führen des Laserstrahls entlang einer Kontaktlinie zwischen Verbindungselement und Stufe, sauber und besonders stabil mit dem Stromableiter verbunden werden. ln einigen Ausführungsformen wird das Verbindungselement mittels Ultraschallschweißen an der zweiten Seitenfläche angebracht. Dadurch kann das Verbindungselement schnell und zuverlässig an der zweiten Seitenfläche angebracht, insbesondere präzise auf der zweiten Seitenfläche angeordnet, werden.
In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren des Weiteren auf: (i) einen Ausrichtungsschritt, bei dem wenigstens ein Positionierungsstiftdurchgriff im Verbindungselement und wenigstens ein damit korrespondierender Positionierungsstiftdurchgriff im Kontaktarm von einem Positionierungsstift durchgriffen wird. Beispielsweise kann der wenigstens eine Positionierungsstiftdurchgriff im Verbindungselement und/oder der wenigstens eine Positionierungsstiftdurchgriff im Kontaktarm derart am Verbindungselement bzw. am Kontaktarm angeordnet sein, dass die Po- sitionierungsstiftdurchgriffe durch das Biegen der Ableiteranordnung um die Kante des Kontaktarms miteinander fluchten. Das Durchgreifen der Positionierungsstift- durchgriffe mit dem wenigstens einen Positionierungsstift erlaubt eine besonders präzise Ausrichtung der Ableiteranordnung relativ zum Stromableiter, und insbesondere eine zuverlässige Sicherung der Position der Ableiteranordnung relativ zum Stromableiter während des Verbindungsschritts, insbesondere während des Laserschweißens. Dies ist vorteilhaft in Bezug auf die Güte der dabei hergestellten Verbindung, z.B. der Schweißnaht.
In einigen Ausführungsformen wird die Ableiteranordnung des, insbesondere ersten, Elektrodenstapels im Positionierungsschritt zusammen mit einer weiteren Ableiteranordnung eines weiteren, insbesondere zweiten, Elektrodenstapels gemeinsam in einen zwischen dem, insbesondere ersten, Kontaktarm des Stromableiters und einem weiteren, parallel dazu verlaufenden, insbesondere zweiten, Kontaktarm des Stromableiters definierten Kontaktarmzwischenraum eingeschoben, so dass die zweite Seitenfläche der Ableiteranordnung einer zweiten Seitenfläche der weiteren Ableiteranordnung gegenüberliegt. Beispielsweise können ein erster Elektrodenstapel und ein zweiter Elektrodenstapel gebündelt, d.h. zusammengefasst, werden, so dass der Stromableiter gleichzeitig relativ zu den Ableiteranordnungen der beiden Elektrodenstapel positioniert werden kann. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Präzision, mit welcher der Stromableiter relativ zu den Ableiteranordnungen positioniert wird. Insbesondere können in diesem Fall die beiden Kontaktarme des Strom- ableiters als Führungsschienen für die Ableiteranordnungen der beiden Elektrodenstapel dienen.
Die Ableiteranordnungen der beiden Elektrodenstapel sind dabei vorzugsweise derart ausgebildet, insbesondere ausgerichtet, dass eine zweite Seitenfläche der Ablei- teranordnung des ersten Elektrodenstapels der Ableiteranordnung des zweiten Elektrodenstapels bzw. eine zweite Seitenfläche der Ableiteranordnung des zweiten Elektrodenstapels der Ableiteranordnung des ersten Elektrodenstapels zugewandt ist. Beispielsweise können der erste und der zweite Elektrodenstapel, insbesondere die Ableiteranordnungen der beiden Elektrodenstapel, symmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene ausgebildet sein, wobei die Symmetrieebene vorzugsweise durch eine Kontaktfläche zwischen dem ersten Elektrodenstapel und dem zweiten Elektrodenstapel definiert wird.
In einigen Ausführungsformen werden wenigstens der Biegeschritt, der Abstützschritt, der Anpressschritt und der Verbindungsschritt für jede der zwei Ableiterano- rdnungen, insbesondere zumindest im Wesentlichen jeweils gleichzeitig, durchgeführt. Dadurch kann die Stabilität der bereits zusammengesetzten Komponenten der Energiespeicherzelle im Verlauf des Herstellungsverfahrens sichergestellt werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrochemische Energiespeicherzelle, die gemäß dem Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung erhältlich ist. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrochemischen Energiespeicherzelle, die zum Ausführen eines Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung eingerichtet ist.
In einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung wenigstens ein Abstützelement auf, das dazu eingerichtet ist, den Kontaktarm eines Stromableiters gegen einen auf den Kontaktarm, insbesondere auf eine auf dem Kontaktarm zumindest abschnittsweise aufliegende Ableiteranordnung, einwirkenden Anpressdruck abzustützen. Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise dazu eingerichtet, das wenigstens eine Abstützelement in einem zwischen dem Kontaktarm und einem Elektrodenstapel gebildeten Zwischenraum einzubringen, etwa einzuschwenken, und, nachdem der Kontakt- arm mit der Ableiteranordnung verbunden, z.B. verschweißt, wurde, wieder aus dem Zwischenraum zu entfernen, etwa auszuschwenken.
In einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung wenigstens ein Verbindungsmodul auf, das dazu eingerichtet ist, den Stromableiter, insbesondere wenigstens einen Kontaktarm des Stromableiters, mit wenigstens einer Ableiteranordnung, insbesondere stoffschlüssig und/oder elektrisch leitend, zu verbinden. Vorzugsweise ist das Verbindungsmodul dabei dazu eingerichtet, den Stromableiter mit der Ableiteranordnung mithilfe eines Laserstrahls zu verschweißen. Das Verbindungsmittel kann beispielsweise eine Strahlenquelle aufweisen, die dazu eingerichtet ist, den Laserstrahl zu erzeugen, wobei der erzeugte Laserstrahl in bevorzugter Weise einen Fokuspunkt aufweist, an dem der Laserstrahl fokussiert ist. Zudem kann die Strahlenquelle dazu eingerichtet sein, den Laserstrahl in der Weise zu manipulieren, z.B. abzulenken, dass der Fokuspunkt entlang wenigstens einer Schweißlinie, insbesondere einer Kontaktlinie zwischen der Ableiteranordnung bzw. dem Verbindungselement und der Stufe des Kontaktarms, geführt wird.
Der Stromableiter wird dabei vorzugsweise in der Weise relativ zum Elektrodenstapel positioniert, dass der Stromableiter zumindest abschnittsweise im Fokuspunkt liegt, insbesondere entlang der Schweißlinie verläuft. Dadurch kann der Stromableiter leicht und zuverlässig mit der Ableiteranordnung verbunden werden.
Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten, zumindest wo technisch sinnvoll, auch für den zweiten und dritten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren, in denen durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechende Elemente der Erfindung verwendet werden. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:
Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle in einer Explosionsdarstellung; Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Stromableiters;
Fig. 3 eine Detailansicht einer Energiespeicherzelle in einem ersten bevorzugten Montageschritt beim Herstellen der Energiespeicherzelle;
Fig. 4 eine Detailansicht einer Energiespeicherzelle in einem zweiten bevorzugten Montageschritt beim Herstellen der Energiespeicherzelle;
Fig. 5 einen Querschnitt der Detailansicht aus Fig. 4; und
Fig. 6 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeicherzelle 1 in einer Explosionsdarstellung. Die Energie- Speicherzelle 1 weist zwei Elektrodenstapel 2a, 2b mit aus den Elektrodenstapeln 2a, 2b herausragenden Ableiteranordnungen 3a, 3b, zwei Stromableiter 4, zwei in einem Gehäusedeckel 6 angeordnete Anschlusselemente 5 und ein Gehäuse 7 auf. Dabei sind die Stromableiter 4 im zusammengesetzten Zustand der Energiespeicherzelle 1 über Verbindungselemente 8a, 8b mit den Ableiteranordnungen 3a, 3b elektrisch leitend verbunden. Die Stromableiter 4 sind zudem auch mit den Anschlusselementen 5 elektrisch leitend verbunden, so dass die Energiespeicherzelle 1 über die Anschlusselemente 5 in einen Stromkreis, beispielsweise in ein Bordnetz eines Fahrzeugs, integriert werden kann.
Die Elektrodenstapel 2a, 2b werden mit den Stromableitern 4, alternativ oder zu- sätzlich auch mit dem Gehäusedeckel 6, in bevorzugter Weise durch Seitenhalterungen 9 zusammengehalten. Zumindest aber stabilisieren die Seitenhalterungen 9 die Anordnung aus Elektrodenstapeln 2a, 2b und Stromableitern 4, alternativ oder zusätzlich auch Gehäusedeckel 6.
Die Elektrodenstapel 2a, 2b und zumindest abschnittsweise auch die Stromablei- ter 4 sind in bevorzugter Weise durch ein Isolierelement 10 gegenüber dem Gehäuse 7 elektrisch isoliert. Das Isolierelement 10 kann beispielsweise als Isolierband ausgebildet sein, das vorzugsweise um die Elektrodenstapel 2a, 2b und zumindest einen Abschnitt der Stromableiter 4, gegebenenfalls auch um die Seitenhalterungen 9, gewickelt ist.
Vorzugsweise weist der Gehäusedeckel eine Befüllungsöffnung 1 1 auf, über welche die Energiespeicherzelle 1 beispielsweise mit einem Elektrolyten befüllt werden kann. Die Befüllungsöffnung 11 kann beispielsweise ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, aufweisen, welches ein Austreten des in die Energiespeicherzelle 1 gefüllten Elektrolyten verhindert. Alternativ oder zusätzlich kann die Befüllungsöffnung 1 1 auch mit einem Befüllungsöffnungsverschluss 1 1a verschlossen werden.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Stromableiters 4, über den Ableiteranordnungen von zwei nebeneinander angeordneten Elektrodenstapeln mit einem Anschlusselement einer elektrochemischen Energiespeicherzelle elektrisch leitend verbunden werden können.
Der Stromableiter 4 weist einen ersten Stromableiterbereich 41 auf, der durch einen Krümmungsbereich 40, in dem der Stromableiter 4, insbesondere um 90°, gekrümmt ist, von einem zweiten Stromableiterbereich 42 räumlich getrennt ist. Im ersten Stromableiterbereich 41 kann der Stromableiter 4 mit einem Anschlusselement elektrisch leitend verbunden werden, etwa durch ein, insbesondere stabförmiges, Verbindungsmittel (nicht gezeigt), welches in eine entsprechende, im ersten Bereich 41 angeordnete Verbindungsmittelaufnahme 43 des Stromableiters 4 eingreift, z.B. eingeschraubt wird.
Im zweiten Stromableiterbereich 42 weist der Stromableiter 4 vorzugsweise zwei, insbesondere parallel zueinander verlaufende, Kontaktarme 4a, 4b auf, die zur Verbindung mit den Ableiteranordnungen vorgesehen sind. Die Kontaktarme 4a, 4b stehen dabei in bevorzugter Weise klammerartig hervor, um die Ableiteranordnungen zwischen sich aufzunehmen. Mit anderen Worten definieren die Kontaktarme 4a, 4b zwischen sich einen Kontaktarmzwischenraum 44, in den die Ableiteranordnungen beispielsweise eingeschoben werden können.
Im zweiten Stromableiterbereich 42 weist der Stromableiter 42 zudem vorzugsweise Positionierungsstiftdurchgriffe 45, insbesondere zwei Positionierungsstiftdurchgrif- fe 45 pro Kontaktarm 4a, 4b, auf. Mithilfe von in die Positionierungsstiftdurchgrif- fe 45 eingeführten Positionierungsstiften können die Ableiteranordnungen relativ zum Stromableiter 4 ausgerichtet werden.
Die Kontaktarme 4a, 4b sind vorzugsweise stufenartig ausgebildet, d.h. sie weisen in bevorzugter Weise jeweils eine Stufe 49a, 49b auf, die entlang des jeweiligen Kontaktarms 4a, 4b verläuft. Auch die Stufe 49a, 49b kann zum Ausrichten der Ableiteranordnung relativ zum Stromableiter 4 verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich ermöglichen es die Stufen 49a, 49b, eine zuverlässige stoffschlüssige Verbindung zwischen den Ableiteranordnungen und dem Stromableiter 4 herzustellen, insbesondere indem die Ableiteranordnungen jeweils wenigstens im Bereich der Stufen 49a, 49b mit dem Stromableiter 4, insbesondere mit dem jeweiligen Kontaktarm 4a, 4b, verschweißt werden. Beispielsweise kann ein Laserstrahl entlang jeder der beiden Stufen 49a, 49b geführt werden, um die jeweilige Ableiteranordnung mit dem Stromleiter 4 zu verschweißen.
Fig. 3 zeigt Detailansicht einer Energiespeicherzelie 1 in einem ersten bevorzugten Montageschritt beim Herstellen der Energiespeicherzelle 1. Dabei ist wenigstens ein Stromableiter 4 mit einem in einen Gehäusedeckel 6 eingelassenen Anschlusselement 5 verbunden und derart relativ zu zwei Elektrodenstapeln 2a, 2b positioniert, dass seitlich aus den Elektrodenstapeln 2a, 2b hervorragende Ableiteranordnungen 3a, 3b in einem zwischen zwei parallel verlaufenden Kontaktarmen 4a, 4b des Stromableiters 4 definierten Kontaktarmzwischenraum 44 angeordnet sind.
Die seitlich aus den Elektrodenstapeln 2a, 2b hervorragenden Ableiteranordnungen 3a, 3b verlaufen dabei in bevorzugter Weise senkrecht zum Stromableiter 4 in einem zweiten Bereich 42 des Stromableiters 4, in dem auch die Kontaktarme 4a, 4b angeordnet sind. Mit anderen Worten durchstoßen die Ableiteranordnungen 3a, 3b dabei eine von den zwei Kontaktarmen 4a, 4b aufgespannte Ebene.
Dabei liegen die Ableiteranordnungen 3a, 3b vorzugsweise jeweils mit einer ersten Seitenfläche 30a, 30b an einer Kante 46a, 46b jeweils eines Kontaktarms 4a, 4b an.
An einer ersten der Ableiteranordnungen 3a ist ein Verbindungselement 8a angebracht, insbesondere durch stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise durch Ultraschallschweißen. Das Verbindungselement 8a ist dabei vorzugsweise auf einer der ersten Seitenfläche 30a der ersten Ableiteranordnung 3a gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche 31a angeordnet. Mit anderen Worten ist das Verbindungselement 8a auf einer zweiten Seitenfläche 31a der ersten Ableiteranordnung 3a angeordnet, die einer zweiten Seitenfläche 31b einer zweiten der Ableiteranordnungen 3b zugewandt ist.
Fig. 4 zeigt eine Detailansicht einer Energiespeicherzelle 1 in einem zweiten bevorzugten Montageschritt beim Herstellen der Energiespeicherzelle 1. Dabei sind aus Elektrodenstapeln seitlich herausragende Ableiteranordnungen 3a, 3b, die jeweils an einer Kante 46a, 46b von Kontaktarmen 4a, 4b eines Stromableiters 4 anliegen, um die jeweiligen Kante 46a, 46b gebogen. Dies ist für eine erste der Ableiteranordnungen 3a durch den Pfeil B angedeutet.
Dadurch, dass die Ableiteranordnungen 3a, 3b in einem Kontaktarmzwischenraum 44 zwischen den Kontaktarmen 4a, 4b positioniert sind, sind die Ableiteranordnungen 3a, 3b in entgegengesetzten Richtungen um die jeweilige Kante 46a, 46b gebogen. Dabei liegt jeweils eine erste Seitenfläche (siehe Figur 3) der Ableiteranordnungen 3a, 3b zumindest abschnittsweise auf einer ersten Kontaktarmseitenfläche 47a, 47b auf.
An der ersten Ableiteranordnung 3a ist ein Verbindungselement 8a angebracht, insbesondere auf einer der ersten Seitenfläche gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche 31 a. Zur besseren Veranschaulichung ist ein an einer zweiten der Ableiteranordnungen 4b, insbesondere auf einer zweiten Seitenfläche 31 b, angebrachtes Verbindungselement nicht gezeigt.
Das Verbindungselement 8a ist dabei vorzugsweise derart auf der zweiten Seitenfläche 31 a der ersten Ableiteranordnung 3a angeordnet, dass es, wenn die erste Ableiteranordnung 3a um die Kante 46a gebogen ist, im Wesentlichen bündig an einer entlang des Kontaktamts 4a verlaufenden Stufe 49a des Stromableiters 4, insbesondere des ersten Kontaktarms 4a, anliegt. Entsprechend liegt auch das nicht eingezeichnete, an der zweiten Ableiteranordnung 4b angebrachte Verbindungs- eiement in bevorzugter Weise bündig an einer Stufe 49b des zweiten Kontaktarms 4b an. Um die gebogenen Ableiteranordnungen 3a, 3b relativ zum Stromableiter 4 auszurichten, können Positionierstifte (nicht gezeigt) durch entsprechende Positionierstift- durchgriffe 35 des Verbindungselements 8a und damit korrespondierende Positio- nierstiftdurchgriffe 45 der Kontaktarme 4a, 4b (siehe Fig. 2) geführt werden. Dabei sind die Positionierstiftdurchgriffe 35 im Verbindungselement 32 durch das Verbiegen der Ableiteranordnungen 3a, 3b um die jeweilige Kante 46a, 46b vorzugsweise konzentrisch in Bezug auf die Positionierstiftdurchgriffe 45 der Kontaktarme 4a, 4b angeordnet, so dass sie leicht von jeweils einem Positionierstift durchgriffen werden können. Mit anderen Worten fluchtet jeweils ein Positionierungsstiftdurchgriff 35 der Kontaktarme 4a, 4b mit einem Positionierungsstiftdurchgriff 45 des Verbindungselements 8a.
Um die Ableiteranordnungen 3a, 3b mit dem Stromableiter 4 zu verbinden, kann ein Laserstrahl entlang jedem Kontaktarm 4a, 4b geführt werden, so dass die Ableiteranordnungen 3a, 3b, insbesondere das Verbindungselement 8a, mit dem Stromableiter 4, insbesondere mit dem jeweiligen Kontaktarm 4a, 4b, verschweißt wird. Vorzugsweise wird der Laserstrahl dabei entlang der Stufen 49a, 49b geführt.
Um zu erreichen, dass der Stromableiter 4 bzw. die Kontaktarme 4a, 4b und die gebogenen Ableiteranordnungen 3b, 3a beim Verbinden in Kontakt stehen, z.B. die ersten Seitenflächen (siehe Fig. 3) zumindest abschnittsweise flächig auf den ersten Kontaktarmseitenflächen 47a, 47b aufliegen, wird in bevorzugter Weise ein Anpressdruck auf die Ableiteranordnungen 3a, 3b, insbesondere auf die zweiten Seitenflächen 31 a, 31b bzw. auf das Verbindungselement 8a, ausgeübt. Dieser Anpressdruck kann von Abstützelementen (nicht eingezeichnet) abgefangen werden, die unter den Kontaktarmen 4a, 4b angeordnet, d.h. in einen Zwischenraum zwischen den Kontaktarmen 4a, 4b und den Elektrodenstapeln eingeführt, werden und die Kontaktarme 4a, 4b vorzugsweise auf den ersten Kontaktarmseitenflächen 47a, 47b gegenüberliegenden zweiten Kontaktarmseitenflächen abstützen.
Vorzugsweise werden die Abstützelemente dabei unter die Stufen 49a, 49b der Kontaktarme 4a, 4b geschoben bzw. dort positioniert. Dies ist in Fig. 4 durch die Pfeile E angedeutet. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt der Detailansicht aus Fig. 4. Hierbei sind die Stufen 49a, 49b in den beiden Kontaktarmen 4a, 4b gut zu erkennen.
Vorzugsweise werden durch die Stufen 49a, 49b jeweils ein erster Abschnitt 50a, 50b und ein zweiter Abschnitt 51 a, 51 b der ersten Kontaktarmseitenflächen 47a, 47b definiert, wobei die Ableiteranordnungen 3a, 3b jeweils derart um die Kanten 46a, 46b der beiden Kontaktarme 4a, 4b gebogen sind, dass die erste Seitenflächen 30a, 30b der Ableiteranordnungen 3a, 3b zumindest abschnittsweise jeweils im ersten Abschnitt 50a, 50b der ersten Kontaktarmseitenflächen 47a, 47b aufliegen. Das eine auch in Fig. 4 eingezeichnete Verbindungselement 8a, welches auf der zweiten Seitenfläche 31 a der ersten Ableiteranordnung 3a vorzugsweise derart angebracht ist, dass es im verbogenen Zustand der ersten Ableiteranordnung 4a im Wesentlichen bündig mit der Stufe 49a des ersten Kontaktarms 4a abschließt, fluchtet dabei in bevorzugter Weise mit dem zweiten Abschnitt 51a der Kontaktarmseitenfläche 47a des ersten Kontaktarms 4a. Dadurch kann ein Laserstrahl, der entlang der Kontaktarme 4a, 4b im Bereich der jeweiligen Stufe 47a, 47b geführt wird, den Stromableiter 4 zuverlässig mit den Ableiteranordnungen 3a, 3b bzw. dem Verbindungselement 8a verschweißen.
Da beim Verschweißen der Kontaktarme 4a, 4b mit den gebogenen Ableiteranordnungen 3a, 3b vorzugsweise ein Anpressdruck auf die Ableiteranordnungen 3a, 3b ausgeübt wird, sind bzw. werden Abstützelemente 60a, 60b in einen zwischen den Kontaktarmen 4a, 4b und den Zellstapeln 2a, 2b definierten Zwischenraum 61 angeordnet. Die Kontaktarme 4a, 4b liegen dabei vorzugsweise zumindest abschnittsweise mit den zweiten Kontaktarmseitenflächen 48a, 48b auf den Abstützelemen ten 60 auf.
Die Abstützelemente 60 können dabei insbesondere in dem Zwischenraum 61 angeordnet sein bzw. werden, der durch die Stufen 49a, 49b zwischen den Kontaktarmen 4a, 4b und den Elektrodenstapeln 2a, 2b bereitgestellt wird. Vorzugsweise liegen die Kontaktarme 4a, 4b dabei mit zweiten Unterseitenabschnitten 52a, 52b der zweiten Kontaktarmseitenflächen 48a, 48b auf den Abstützelementen 60 auf, wobei die zweiten Unterseitenabschnitte 52a, 52b und erste Unterseitenabschnitte 53a, 53b der zweiten Kontaktarmseitenflächen 48a, 48b durch die Stufen 49a, 49b definiert sind. Die zweiten Unterseitenabschnitte 52a, 52b liegen dabei in be- vorzugter Weise den zweiten Abschnitten 51a, 51 b der ersten Kontaktarmseitenflächen 47a, 47b gegenüber.
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Herstellen von elektrochemischen Energiespeicherzellen 1.
In einem Vorbereitungsschritt S1 wird ein Elektrodenstapel 2a bereitgestellt, etwa indem mehrere positive Elektroden und mehrere negative Elektroden abwechselnd aufeinander gestapelt werden. Jede der Elektroden weist dabei eine Ableiterfahne 2a‘ auf, die aus dem Elektrodenstapel 2a herausragt. Die Ableiterfahnen 2a‘ sind dabei derart angeordnet bzw. ausgebildet, dass die Ableiterfahnen 2a‘ von positiven Elektroden und die Ableiterfahnen 2a' von negativen Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten des Elektrodenstapels 2a aus dem Elektrodenstapel 2a herausragen.
Aus den Ableiterfahnen 2a' werden zwei Ableiteranordnungen, insbesondere jeweils eine mit den positiven Elektroden und eine mit den negativen Elektroden korrespondierende Ableiteranordnung, erzeugt, etwa indem die aus Folie gefertigten Ableiterfahnen 2a‘ zusammengepresst werden. In einem Anbringungsschritt S2 kann dann jeweils ein Verbindungselement 8a auf einer zweiten Seitenfläche 31a der derart gebildeten Ableiteranordnung angebracht werden, etwa durch Ultraschallschweißen. Die zweite Seitenfläche 31a liegt dabei einer ersten Seitenfläche 30a der Ableiteranordnung gegenüber, wie dies in der mit dem Anbringungsschritt S2 korrespondierenden, durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten Detailansicht dargestellt ist.
Der Vorbereitungsschritt S1 und der Anbringungsschritt S2 werden vorzugsweise wenigstens ein zweites Mal ausgeführt, um einen weiteren Elektrodenstapel 2b mit zwei Ableiteranordnungen und daran angebrachten Verbindungselementen zu erzeugen. Alternativ dazu kann im Vorbereitungsschritt S1 der bereitgestellte Elektro denstapel 2a geteilt und dadurch der zweite Elektrodenstapel 2b erzeugt werden.
Beim Anbringungsschritt S2 werden die Verbindungselemente in bevorzugter Weise derart an den Ableiteranordnungen des zweiten Elektrodenstapels 2b angebracht, dass die an den Ableiteranordnungen des ersten Elektrodenstapels 2a angebrachten Verbindungselemente 32 den an den Ableiteranordnungen des zweiten Elektrodenstapels 2b angebrachten Verbindungselementen zugewandt sind. Im Bünde- lungsschritt S3 werden der derart präparierte erste und zweite Elektrodenstapel 2a, 2b mit den einander zugewandten Verbindungselementen gebündelt.
Vorzugsweise wird für die beiden mit dem positiven Elektroden korrespondierenden Ableiteranordnungen und für die beiden mit den negativen Elektroden korrespondierenden Ableiteranordnungen in einem Positionierungsschritt S4 jeweils ein Stromableiter 4, der mit einem jeweiligen auf einem Gehäusedeckel 6 angeordneten Anschlusselement 5 elektrisch verbunden ist, bereitgestellt. Insbesondere werden die Stromableiter 4 dabei relativ zu den Ableiteranordnungen positioniert, so dass jeweils zwei Ableiteranordnungen in einem Zwischenraum 44, der zwischen zwei Kontaktarmen 4a, 4b des jeweiligen Stromableiters 4 definiert ist, angeordnet sind.
Beispielsweise kann der Gehäusedeckel 6 mit den Stromableitern 4 auf die beiden Elektrodenstapel 2b, 2a aufgesetzt werden, so dass sich die Ableiteranordnungen jeweils zwischen die Kontaktarme 4a, 4b der Stromableiter 4 schieben. Dabei liegen die Ableiteranordnungen vorzugsweise jeweils mit der ersten Seitenfläche an einer Kante eines der Kontaktarme 4a, 4b an, wie dies in der mit dem Positionierungsschritt S4 korrespondierenden, durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten Detailansicht dargestellt ist.
In einem Biegeschritt S5 werden die Ableiteranordnungen um die jeweilige Kante der Kontaktarme 4a, 4b gebogen, so dass die ersten Seitenflächen der Ableiteranordnungen zumindest abschnittsweise auf den jeweiligen ersten Kontaktarmseitenflächen 47a, 47b aufliegen. Die derart präparierten Ableiteranordnungen und Kontaktarme 4a, 4b werden in einem Abstützschritt S6 auf den ersten Kontaktarmseitenflächen 47a, 47b gegenüberliegenden zweiten Kontaktarmseitenflächen abgestützt, etwa indem Abstützelemente in einen Zwischenraum, der zwischen den Kontaktarmen 4a, 4b und den Elektrodenstapeln 2a, 2b, insbesondere den Seitenflächen der Elektrodenstapel 2a, 2b, definiert ist, eingeführt werden. Dadurch kann in einem Anpressschritt S7 ein Anpressdruck auf die zumindest abschnittsweise auf den ersten Kontaktarmseitenflächen 47a, 47b aufliegenden Ableiteranordnungen aufgebracht werden, wodurch die Ableiteranordnungen bevorzugter Weise flächig auf die ersten Kontaktarmseitenflächen 47a, 47b gepresst werden. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass der Absturzschritt S6 vor dem Biegeschritt S5 ausgeführt wird, um bereits beim Biegen der Ableiteranordnungen um die jeweilige Kante auftretende Kräfte mit den Abstützelementen abzufangen. Dadurch kann beispielsweise eine ungewollte Verformung der Kontaktarme 4a, 4b vermieden werden.
In einem Verbindungsschritt S8 werden die Ableiteranordnungen, insbesondere die Verbindungselemente, mit den Stromableitern 4, insbesondere mit den Kontaktarmen 4a, 4b , verbunden, etwa durch Laserschweißen. Dabei wird vorzugsweise ein Laserstrahl entlang jedem Kontaktarm 4a, 4b geführt, beispielsweise entlang von in den Kontaktarmen 4a, 4b ausgebildeten Stufen 49a, 49b, mit denen die Verbindungselemente in bevorzugter Weise bündig und/oder fluchtend abschließen, wie dies in der mit dem Verbindungsschritt S8 korrespondierenden, durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten Detailansicht dargestellt ist.
In einem Sicherungsschritt S9 werden die zwei Elektrodenstapel 2a, 2b, vorzugsweise mit den Stromableitern 4, durch Seitenhalterungen 9 gesichert, beispielsweise durch zumindest abschnittsweise klammerartiges Umgreifen fixiert. Die so fixierten Elektrodenstapel 2a, 2b können dann in einem Isolationsschritt S10 mit einem Isolationselement 10 elektrisch isoliert werden, insbesondere gegenüber einem Gehäuse 7, in welches die Elektrodenstapel 2a, 2b eingeführt werden. In einem Versiegelungsschritt S1 1 werden das Gehäuse 7 und der Gehäusedeckel 6 miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, vorzugsweise durch Laserschweißen.
Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden kön- nen, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
Bezugszeichenliste
1 elektrochemische Energiespeicherzelle
2a, 2b Elektrodenstapel
3a, 3b Ableiteranordnung
4 Stromableiter
4a, 4b Kontaktarm
5 Anschlusselement
6 Gehäusedeckel
7 Gehäuse
8a, 8b Verbindungselement
9 Seitenhalterung
10 Isolationselement
11 Befüllungsöffnung
1 1 a Befüllungsöffnungsverschluss
30a, 30b erste Seitenfläche
31 a, 31 b zweite Seitenfläche
35 Positionierstiftdurchgriff des Verbindungselements 40 Krümmungsbereich
41 erster Stromableiterbereich
42 zweiter Stromableiterbereich
43 Verbindungsmittelaufnahme
44 Kontaktarmzwischenraum
45 Positionierstiftdurchgriff des Stromableiters
46a, 46b Kante
47a, 47b erste Kontaktarmseitenfläche
48a, 48b zweite Kontaktarmseitenfläche
49a, 49b Stufe
50a, 50b erster Abschnitt
51 a, 51 b zweiter Abschnitt
52a, 52b erster Unterseitenabschnitt
53a, 53b zweiter Unterseitenabschnitt 60 Abstützelement 61 Zwischenraum
100 Verfahren
S1-S11 Verfahrensschritte

Claims

ANSPRÜCHE
Verfahren (100) zum Herstellen von elektrochemischen Energiespeicherzellen (1), aufweisend:
einen Positionierungsschritt (S4), bei dem ein Stromableiter (4), der zur elektrischen Verbindung eines Elektrodenstapels (2a, 2b) mit einem Zellanschluss (5) eingerichtet ist und einen Kontaktarm (4a, 4b) aufweist, relativ zum Elektrodenstapel (2a, 2b) in der Weise positioniert wird, dass eine Kante (46a, 46b) des Kontaktarms (4a, 4b) an einer ersten Seitenfläche (30a, 30b) einer aus dem Elektrodenstapel (2a, 2b) herausragenden Ableiteranordnung (3a, 3b) des Elektrodenstapels (2a, 2b) anliegt;
einen Biegeschritt (S5), bei dem die Ableiteranordnung (3a, 3b) in der Weise um die Kante (46a, 46b) des Kontaktarms (4a, 4b) gebogen wird, dass die erste Seitenfläche (30a, 30b) der Ableiteranordnung (3a, 3b) zumindest abschnittsweise auf einer ersten Kontaktarmseitenfläche (47a, 47b) aufliegt; einen Abstützschritt (S6), bei dem der Kontaktarm (4a, 4b) auf einer der ersten Kontaktarmseitenfläche (47a, 47b) gegenüberliegenden zweiten Kontaktarmseitenfläche (48a, 48b) abgestützt wird;
einen Anpressschritt (S7), bei dem ein Anpressdruck auf die zumindest abschnittsweise auf der ersten Kontaktarmseitenfläche (47a, 47b) aufliegende Ableiteranordnung (3a, 3b) ausgeübt wird; und
einen Verbindungsschritt (S8), bei dem die Ableiteranordnung (3a, 3b) mit dem Stromableiter (4) verbunden wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 , wobei der Stromableiter (4) im Positionierschritt (S4) in der Weise relativ zum Elektrodenstapel (2a, 2b) positioniert wird, dass ein Zwischenraum zwischen der zweiten Kontaktarmseitenfläche (48a, 48b) und dem Elektrodenstapel (2a, 2b) definiert wird, und im Abstützschritt (S6) ein Abstützelement (60) zum Abstützen des Kontaktarms (4a, 4b) gegen den Anpressdruck in den Zwischenraum (61 ) eingebracht wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 2, wobei das Abstützelement (60) nach dem Verbinden der Ableiteranordnung (3a, 3b) mit dem Stromableiter (4) wieder aus dem Zwischenraum (61) entfernt wird.
4. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Verbindungsschritt (S7) ein Laserstrahl zum Verschweißen der Ableiteranordnung (3a, 3b) mit dem Stromableiter (4) zumindest abschnittsweise entlang des Kontaktarms (4a, 4b) geführt wird.
5. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, des Weiteren aufweisend:
einen Anbringungsschritt, bei dem ein Verbindungselement (8a, 8b) an einer der ersten Seitenfläche (30a, 30b) gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche (31 a, 31 b) der Ableiteranordnung (3a, 3b) in der Weise angebracht wird, dass das Verbindungselement (8a, 8b) beim Biegen der Ableiteranordnung (3a, 3b) um die Kante (46a, 46b) des Kontaktarms (4a, 4b) mit einer Stufe (49a, 49b) des Kontaktarms (4a, 4b), die entlang des Kontaktarms (4a, 4b) verläuft, im Wesentlichen bündig abschließt.
6. Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei das Verbindungselement (8a, 8b) mittels Ultraschallschweißen an der zweiten Seitenfläche (31a, 31 b) angebracht wird.
7. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, des Weiteren aufweisend:
Einen Ausrichtungsschritt, bei dem wenigstens ein Positionierungsstiftdurch- griff (35) im Verbindungselement (8a, 8b) und wenigstens ein damit korres- pondierender Positionierungsstiftdurchgriff (45) im Kontaktarm (4a, 4b) von einem Positionierungsstift durchgriffen wird.
8. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ableiteranordnung (3a) des Elektrodenstapels (2a) im Positionierungsschritt (S4) zusammen mit einer weiteren Ableiteranordnung (3b) eines weiteren Elektrodenstapels (2b) gemeinsam in einen zwischen dem Kontaktarm (4a) des Stromableiters (4) und einem weiteren, parallel dazu verlaufenden Kontaktarm (4b) des Stromableiters (4) definierten Kontaktarmzwischenraum (44) eingeschoben wird, so dass die zweite Seitenfläche (31 a) der Ableiteranord- nung (3a) einer zweiten Seitenfläche (31 b) der weiteren Ableiteranordnung (3b) gegenüberliegt.
9. Verfahren (100) nach Anspruch 8, wobei wenigstens der Biegeschritt (S5), der Abstützschritt (S6), der Anpressschritt (S7) und der Verbindungsschritt (S8) für jede der zwei Ableiteranordnungen (3a, 3b) durchgeführt werden.
10. Elektrochemische Energiespeicherzelle (1 ), erhältlich gemäß dem Verfah- ren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
1 1. Vorrichtung zum Herstellen einer elektrochemischen Energiespeicherzelle (1 ), die zum Ausführen eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
EP19808737.1A 2018-12-13 2019-11-19 Energiespeicherzelle, herstellungsverfahren und vorrichtung zum ausführen eines solchen Pending EP3895235A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018132179.1A DE102018132179A1 (de) 2018-12-13 2018-12-13 Energiespeicherzelle, Herstellungsverfahren und Vorrichtung zum Ausführen eines Solchen
PCT/EP2019/081824 WO2020120081A1 (de) 2018-12-13 2019-11-19 Energiespeicherzelle, herstellungsverfahren und vorrichtung zum ausführen eines solchen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3895235A1 true EP3895235A1 (de) 2021-10-20

Family

ID=68654462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19808737.1A Pending EP3895235A1 (de) 2018-12-13 2019-11-19 Energiespeicherzelle, herstellungsverfahren und vorrichtung zum ausführen eines solchen

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11855249B2 (de)
EP (1) EP3895235A1 (de)
JP (1) JP7386864B2 (de)
KR (1) KR102605750B1 (de)
CN (1) CN112913077B (de)
DE (1) DE102018132179A1 (de)
WO (1) WO2020120081A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018132179A1 (de) * 2018-12-13 2020-06-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energiespeicherzelle, Herstellungsverfahren und Vorrichtung zum Ausführen eines Solchen
DE102020108579A1 (de) 2020-03-27 2021-09-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stromkollektor für eine Energiespeicherzelle
CN113381104B (zh) * 2021-06-03 2024-09-03 格力钛新能源股份有限公司 电池用盖板组件及电池装置
CN113394493A (zh) * 2021-06-25 2021-09-14 银隆新能源股份有限公司 锂离子电池及具有其的电动车
US20250202079A1 (en) * 2023-12-15 2025-06-19 GM Global Technology Operations LLC Terminal connection with cover plates for external tabs of battery cells
EP4574331A1 (de) * 2023-12-18 2025-06-25 Automotive Cells Company SE Verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle mit schwenkbaren werkzeugen
EP4576291A1 (de) * 2023-12-18 2025-06-25 Automotive Cells Company SE Verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle mit gleitwerkzeugen
EP4576290A1 (de) * 2023-12-18 2025-06-25 Automotive Cells Company SE Verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5838838B2 (ja) * 1978-11-17 1983-08-25 三菱電機株式会社 バス運行制御装置
JP4986441B2 (ja) * 2005-11-24 2012-07-25 三洋電機株式会社 角形電池
JP5157500B2 (ja) * 2008-02-06 2013-03-06 ソニー株式会社 非水電解質電池およびその製造方法
JP4995297B2 (ja) 2010-03-26 2012-08-08 三菱重工業株式会社 電池、及びこの電池の製造に用いられる超音波溶接システム
US8889292B2 (en) 2011-10-13 2014-11-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
JP5838838B2 (ja) * 2012-02-06 2016-01-06 株式会社豊田自動織機 蓄電装置、及び車両
DE102012217478A1 (de) * 2012-09-26 2014-03-27 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle mit Stromabnehmer zur Gehäusekontaktierung
KR101702985B1 (ko) * 2013-04-17 2017-02-06 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US10396334B2 (en) * 2014-03-31 2019-08-27 Lg Chem, Ltd. Battery module and battery pack comprising same
DE102014014529A1 (de) * 2014-09-30 2016-03-31 Daimler Ag Einzelzelle für einen elektrochemischen Energiespeicher
DE102014019505A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-23 Daimler Ag Einzelzelle und Zellblock für eine elektrische Batterie
US10403875B2 (en) 2015-04-14 2019-09-03 Ford Global Technologies, Llc Busbar assembly for vehicle traction battery
CN108258180B (zh) * 2018-01-16 2020-09-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 集流构件和电池
DE102018132179A1 (de) * 2018-12-13 2020-06-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energiespeicherzelle, Herstellungsverfahren und Vorrichtung zum Ausführen eines Solchen

Also Published As

Publication number Publication date
CN112913077B (zh) 2023-08-08
CN112913077A (zh) 2021-06-04
KR20210057093A (ko) 2021-05-20
JP2022512073A (ja) 2022-02-02
DE102018132179A1 (de) 2020-06-18
US11855249B2 (en) 2023-12-26
US20220013804A1 (en) 2022-01-13
JP7386864B2 (ja) 2023-11-27
WO2020120081A1 (de) 2020-06-18
KR102605750B1 (ko) 2023-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3895235A1 (de) Energiespeicherzelle, herstellungsverfahren und vorrichtung zum ausführen eines solchen
DE102011013845B4 (de) Batteriemodul und vorrichtung sowie verfahren zum zusammenbauen eines batteriemoduls
DE202021004405U1 (de) Eine zylindrische Batteriezelle, ein Batteriepack enthalted der zylindrischen Batteriezelle und ein Fahrzeug enthalted der zylindrischen Batteriezelle bzw. dem Batteriepack
EP2633570B1 (de) Anordnung eines elektrodenstapels einer elektrochemischen energiespeichereinrichtung
DE102009013345A1 (de) Elektrodenstapel für eine galvanische Zelle
WO2013000889A1 (de) Elektrische speichereinrichtung
DE102019219698B4 (de) Batteriepack und herstellungsverfahren für ein batteriepack
DE102013017168B4 (de) Vorrichtung zum elektrischen Verbinden mehrerer Rundzellen sowie dazugehöriges Batteriemodul und Verfahren
DE102013214755A1 (de) Elektrisches Speicherelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102019102032A1 (de) Energiespeicherzelle, Batteriemodul und Herstellungsverfahren
WO2019092037A1 (de) Verfahren zum herstellen einer kontaktplatte für einen batteriestapel, kontaktplatte für einen batteriestapel sowie batteriestapel
EP4324047B1 (de) Zellverbinder und verfahren zum kontaktieren wenigstens zweier galvanischer zellen
DE102014014529A1 (de) Einzelzelle für einen elektrochemischen Energiespeicher
WO2004054024A1 (de) Rahmenelemente für monopolare brennstoffzellenstacks
DE102021201754A1 (de) Prismatische Batteriezelle
DE102022106551B4 (de) Batteriezelle
DE3937089C2 (de) Elektrischer Anschluß für Folienleiter
EP0772251A1 (de) Galvanische Zelle mit drahtförmigen Elektrodestromableitern
DE102015224126B4 (de) Herstellungsverfahren einer Separatorplatte sowie eines Brennstoffzellensystems
WO2023110633A1 (de) Batteriemodul mit mehreren zylindrischen batterieeinzelzellen
DE102022000708A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Einzelzelle und elektrochemische Einzelzelle
DE102009035454A1 (de) Batterieeinzelzelle
DE102019005440B3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls, Batteriezelle sowie Batteriemodul
DE102023211199B3 (de) Verfahren zur Herstellung einer prismatischen Batteriezelle
DE102023123635A1 (de) Batterieeinzelzelle mit wenigstens einem Stapel von Elektroden und Separatoren

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210512

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230427

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20251117