EP4396897A1 - Batteriezelle, batterieanordnung und verfahren zur herstellung einer batteriezelle - Google Patents

Batteriezelle, batterieanordnung und verfahren zur herstellung einer batteriezelle

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EP4396897A1
EP4396897A1 EP22773139.5A EP22773139A EP4396897A1 EP 4396897 A1 EP4396897 A1 EP 4396897A1 EP 22773139 A EP22773139 A EP 22773139A EP 4396897 A1 EP4396897 A1 EP 4396897A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
stack
battery cell
conductors
partial
Prior art date
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Pending
Application number
EP22773139.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bastian Schaar
Mesut Yurtseven
Lukas Kwoczek
Benjamin Bedürftig
Anish GAUSH
Jan Teuwsen
Michael Lang
Rudolf Pape
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.)
Powerco SE
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4396897A1 publication Critical patent/EP4396897A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
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    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
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    • 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
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/545—Terminals formed by the casing of the cells
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    • 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
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell

Definitions

  • Battery cell battery arrangement and method for manufacturing a battery cell
  • the invention relates to a battery cell, at least comprising a dimensionally stable housing and arranged therein a plurality of layers at least stacked on top of each other, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes.
  • the layers form at least one stack.
  • First electrodes ie, for example, anodes or cathodes
  • second electrodes ie, for example, cathodes or anodes
  • the respective arresters extend out of the stack.
  • each electrode has a conductor extending outwardly from the stack so that an electrical current can be drawn from or supplied to the stack.
  • each electrode comprises a current collector which has active material in a coated area. The uncoated area serves as an arrester.
  • the current collector is usually made of aluminum and in the case of anodes it is made of copper (or corresponding alloys).
  • the conductors of the anodes and the conductors of the cathodes are in particular connected to one another in an electrically conductive manner in order to electrically connect the respective electrodes in parallel.
  • Several stacks can also be arranged in the battery cell.
  • Batteries in particular lithium-ion batteries, are increasingly being used to drive motor vehicles. Batteries are usually composed of battery cells and/or battery modules comprising several battery cells.
  • a battery cell at least comprising a housing and at least one block of active material arranged therein.
  • the block of active material has a plurality of layers at least stacked on top of one another.
  • the housing comprises a casing part with an open first end face and an open second end face, which completely encloses the at least one block of active material along a circumferential direction, and a core part designed in one piece.
  • the core part instructs a a base part arranged on the first end face and connected to the casing part and a cover part arranged at a distance therefrom along an axial direction on the second end face and connected to the casing part, as well as a middle part connecting the base part to the cover part.
  • the at least one block of active material is arranged on a first side of the middle part along a radial direction between the casing part and the middle part and on a second side of the middle part opposite the first side between the casing part and the middle part.
  • the core part is an extruded profile.
  • This type of battery cell enables effective use of space, so a high value is achieved for this parameter in Wh/I [watt hour per liter].
  • the core part which is designed as an extruded profile and is proposed in DE 10 2021 112 444.1, allows heat generated in the housing to be easily dissipated.
  • Battery cells in a prismatic design i.e. with dimensionally stable housings
  • a cooling or temperature control device via a housing base.
  • the heat generated inside the battery cell, ie inside the housing is dissipated first along the stacking direction of the electrodes to the housing and then along the housing walls to the housing base.
  • the thermal conductivity in the stacking direction used here is significantly lower than in the longitudinal direction, ie along the extension of the current collectors of the electrodes. This results in high temperature gradients from the inside to the outside and the total thickness or stack height of the battery cell that can be achieved is limited. Furthermore, this thermal path requires a certain minimum thickness of the housing walls.
  • US 2020/144676 A1 proposes an embodiment in which an electrode of the electrode coil protrudes beyond this to the bottom of the housing and is electrically and thermally connected there by means of a Contacting intermediate element is contacted. In this way, efficient heat dissipation to the bottom of the housing can be achieved along the highly thermally conductive direction of the winding.
  • the conduction of a potential on the housing can be found regularly in prismatic cells.
  • prismatic battery cells limits the size of the battery cell that can be represented and thus causes a cost disadvantage for the cells (high proportion of passive components such as housing, terminals, etc.). Thick walls in prismatic battery cells limit the achievable gravimetric and volumetric energy density.
  • a battery module with a multiplicity of interconnected pouch cells is known from WO 2019/213717 A1.
  • KR 10 2242274 A discloses a prismatic cell and its conductor structure.
  • a battery and a method for manufacturing the battery are known from DE 10 2018 203 052 A1.
  • the conductors of the electrodes are arranged on a common side of the stack of stacked electrodes.
  • the object of the present invention is to at least partially solve the problems cited with reference to the prior art.
  • a battery cell or a battery arrangement is to be proposed which can be produced inexpensively, enables effective use of space in the housing and ensures improved temperature control of the battery cell or the stack arranged in the housing.
  • a method for producing such a battery cell is also to be proposed.
  • a battery cell at least comprising a dimensionally stable housing with at least one electrical first connection that is electrically insulated from the housing and at least one stack composed of at least two partial stacks arranged in the housing.
  • Each partial stack has a plurality of layers at least stacked on top of one another, the layers comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes.
  • First electrodes ie, for example, anodes or cathodes
  • first collectors ie, for example, cathodes or anodes
  • second electrodes ie, for example, cathodes or anodes
  • the respective arresters extend out of the stack.
  • the first arresters of the partial stacks are arranged on a common first side surface of the stack and the second arresters of the partial stacks are arranged on a common second side surface of the stack.
  • the first conductors are electrically conductively connected to a first housing side of the housing and the second conductors of the stack are electrically conductively connected to the at least one first connection.
  • the at least stacked, possibly additionally wound or folded, cathodes, anodes and separators each form a partial stack.
  • the at least two sub-stacks form in particular a stack, with the first arresters and the second arresters of the stack being connected in parallel with one another in each case.
  • the electrodes have active materials, in particular as coatings on electrically conductive carrier materials, with the uncoated areas of the carrier materials serving in particular as conductors.
  • the anode, the cathode and separator are each referred to as a layer.
  • the layers can be arranged as a single sheet stack, lamination, Z-fold, jelly roll, each in any number.
  • each electrode is connected to an arrester which extends outwards from the sub-stack or stack, so that an electric current can be supplied to or from the stack.
  • the conductors of the anodes and the conductors of the cathodes are each connected to one another in order to electrically connect the respective electrodes of the same type in parallel.
  • Several stacks can also be arranged in the battery cell. Preferably, however, only one stack composed of exactly two sub-stacks is arranged in the housing.
  • the housing is designed at least partially as a deep-drawn part, as a die-cast part, as an extruded profile, as an extruded part or as a welded construction. It is also possible to manufacture two half-shells and to connect them, e.g. B. by welding. One Manufacture by additive manufacturing processes, e.g. B. by three-dimensional printing is of course also possible.
  • the housing consists of the first housing side and a partial housing, the first housing side and partial housing together forming the housing.
  • the partial housing therefore has, in particular, five sides of the housing.
  • a starting material is heated to a forming temperature and pressed through a shaping die at high pressure.
  • the resulting profile is moved out of the die along a feed direction.
  • a liquid starting material is introduced into a mold negative and demolded after solidification.
  • the battery cell is in particular a secondary cell, ie a rechargeable battery cell, preferably a lithium-containing battery cell.
  • each sub-stack has first and second arresters, which are each connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the layers of each partial stack are fixed in their alignment with one another, e.g. B. via fixing straps, z. B. Tape.
  • the first conductors are electrically conductively connected to a first housing side of the housing and the second conductors of the stack are electrically conductively connected to the at least one first connection.
  • the current flow from and to one type of electrode thus takes place at least partially via the housing or a plurality of housing sides. So the current also flows outside of the at least one first terminal via an outer peripheral surface of the housing.
  • a second side of the housing is electrically conductively connected to the first conductors via the first side of the housing.
  • a second connection is therefore (also) arranged on the second side of the housing, which can be contacted via a circuit.
  • the second connection is not electrically insulated from the housing.
  • the battery cell can be connected to a circuit via a single side of the housing.
  • the first connection is arranged on a second side of the housing, which is arranged adjacent to or at a distance from the first side of the housing.
  • the first connection is arranged on a second side of the housing, which is arranged opposite the first side of the housing, the second side of the housing being electrically conductively connected to the first conductors via at least a third side of the housing and the first side of the housing.
  • a second connection is also arranged on the second side of the housing, which can be contacted via a circuit.
  • the at least one separator is folded in the stack in the manner of a z-fold, with the separator on the first side surface extending over the at least one type of electrode, so that these electrodes are each arranged separately from the first housing side via the separator .
  • Fig. 2 an assembly, at least comprising the housing side according to Fig. 1 and two
  • FIG. 9 shows the battery cell according to FIGS. 4 to 7 in a section IX-IX according to FIG. 6;
  • Fig. 11 the battery cell according to Fig. 4 to 8 in a section XI-XI according to Fig. 6.
  • Each sub-stack 4, 5 has first conductors 8 and second conductors 9, which are each connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the layers 7 of each sub-stack 4, 5 are fixed in their alignment with one another via fixing straps 27.
  • the first arresters 8 of the partial stacks 4 , 5 are arranged on a common first side surface 10 of the stack 6 and the second arresters 9 of the partial stacks 4 , 5 are arranged on a common second side surface 11 of the stack 6 .
  • the respective conductors 8, 9 of one type of electrode are each arranged on their own side surface 10, 11 of the stack 6 or partial stack 4, 5, so that the respective conductors 8, 9 extend over a larger or even the entire extent of the partial stack 4, 5 can extend out of the partial stack 4, 5 (see in particular the first conductor 8 in FIG. 2).
  • the conductors 8, 9 on different side surfaces 10, 11 and the greater connection of the conductors 8, 9 to the areas of the electrodes coated with the active material, current density hotspots can occur in the partial stack 4, 5 and on the conductors during operation of the battery cell 1 8, 9 can be prevented.
  • a second connection 20 is arranged on the second housing side 13 and can be contacted via a circuit 17 (see FIG. 6).
  • the second connection 20 is not electrically insulated from the housing 2 . Since the first connection 3 is also arranged on the second side 13 of the housing, the battery cell 1 can be connected to the circuit 17 via a single side 13 of the housing.
  • a spatial separation of the function of temperature control or cooling of the battery cell 1 and the function of making electrical contact with the partial stacks 4, 5 can thus be implemented.
  • Effective temperature control takes place via the first housing side 12
  • the electrical contacting of the battery cell 1 takes place via the second housing side 13 .
  • the first conductors 8 of the first partial stack 4 and the first conductors 8 of the second partial stack 5 contact the inner surface 15 of the first housing side 12 in different areas (see FIGS. 2 and 10).
  • the inner surface 15 of the first housing side 12 is delimited by the other housing sides 13, 14 of the housing 2 and the partial housing 22, respectively.
  • the second terminal 20 is arranged on the second housing side 13, i. H. the circuit 17 contacts the housing 2, i.e. via the second connection 20, in the area of the second housing side 13.
  • step a) of the method for producing the battery cell 1 a first partial stack 4 and a second partial stack 5 and a first housing side 12 are provided (see FIGS. 1 and 2).
  • step b) the partial stacks 4, 5 are arranged relative to the first housing side 12 and the first arresters 8 are connected to the first housing side 12 to form an assembly 21 (see FIG. 2).
  • step c) the sub-stacks 4, 5 are combined to form the stack 6, with the first conductors 8 being arranged on a common first side surface 10 of the stack 6 and the second conductors 9 being arranged on a common second side surface 11 of the stack 6 (see Fig 3).
  • the sub-stacks 4, 5 are folded together in step c) and thus combined to form the stack 6.
  • step b) the connection between the first conductors 8 and the first housing side 12 can be made accessible when the partial stacks 4 , 5 are arranged in an unfolded arrangement relative to the first housing side 12 .
  • the partial stacks 4, 5 are fixed to one another between steps c) and d) by a sleeve 25 (see FIG. 3).
  • the shell 25 encloses the stack 6 formed in this way and electrically insulates the stack 6 from the housing 2 .
  • the second conductors 9 extend through the sleeve 25 and can thus be connected to the first connection 3 according to step e) (see FIGS. 4 and 5).
  • step d) the assembly 21 is arranged on or in a partial housing 22 and the first housing side 12 is electrically conductively connected to the partial housing 22 to form the housing 2 (see FIG. 4).
  • the stack 6 of electrodes is arranged in the housing 2 and the housing 2 is filled with an electrolyte.
  • the partial stacks. 4, 5 are provided as part of a pre-assembly, the position of the electrodes and the separators being fixed by fixing means, a fixing strap 27.
  • fixing the positions of the layers 7 to one another handling of the partial stacks 4, 5 can be simplified, so that a dimensionally accurate arrangement of the electrodes in the partial stack 4, 5 and thus in the stack 6 and in the housing 2 is made possible.
  • the housing 2 of the battery cell 1 has a so-called bursting protection 23 on the second housing side 13, which forms a predetermined failure point of the housing 2 for pressure reduction in the event of an impermissible increase in pressure within the housing 2. Furthermore, the housing 2 has a filling opening 24 for filling with an electrolyte.
  • FIG. 7 shows a first embodiment variant of the contacting of the second arrester 9 with the first connection 3. Reference is made to the explanations relating to FIGS.
  • the second conductors 9 of each sub-stack 4, 5 are connected to one another and extend towards a conducting element 26.
  • the conducting element 26 is connected directly to the first connection 3.
  • the first connection 3 is connected to the housing 2 via insulation 29 .
  • the second arresters 9 extend out of the stack 6 only opposite to the first connection 3 .
  • the space utilization of the housing 2 can thus be increased, since free space for the second conductor 9 only has to be reserved in the area of the first connection 3 .
  • FIG. 8 shows a second embodiment variant of the contacting of the second arrester 9 with the first connection 3. Reference is made to the statements relating to FIG.
  • the second conductors 9 of both partial stacks 4, 5 are connected to one another and contact a guide element 26.
  • the second conductors 9 extend out of the stack over a larger area of the second side surface 11 of the stack 6 and are connected via a guide element 26 connected to the first terminal 3.
  • the free space for the second arresters 9 in the housing 2 is thus also to be provided outside of the first connection 3, so that the distance 28 between the stack 6 and the first connection 3 is larger.
  • FIG. 9 shows the battery cell 1 according to FIGS. 4 to 7 in a section IX-IX according to FIG. 6. Reference is made to the statements relating to FIGS.
  • a distance 28 between the stack 6 and the housing 2 can be kept very small.
  • FIG. 10 shows the battery cell 1 according to FIGS. 4 to 8 in a section X-X according to FIG. 6. Reference is made to the statements relating to FIGS.
  • the first conductors 8 of each partial stack 4, 5 are connected to one another and extend towards the inner surface 15 of the first housing side 12.
  • the first conductors 8 of the first partial stack 4 and the first conductors 8 of the second partial stack 5 make contact with the inner surface in different areas 15 of the first housing side 12.
  • the inner surface 15 of the first housing side 12 is delimited by the other housing sides 13, 14 of the housing 2 and the partial housing 22, respectively.
  • FIG. 11 shows the battery cell 1 according to FIGS. 4 to 8 in a section XI-XI according to FIG. 6. Reference is made to the statements relating to FIGS.
  • the first arresters 8 extend out of the stack 6 . These first conductors 6 are divided into sections, so that it is possible to fix the partial stacks 4 , 5 to this first side surface 10 using fixing straps 27 . With the connection of the first arresters 8 to the first housing side 12, an improved heat dissipation path can be provided along the electrically and thermally well-suffering direction of the stack 6 (along the surfaces of the electrodes or transversely to the stack direction), directly to the first housing side 12, with the first housing side 12 is arranged on a temperature control device 19 (see FIG. 6).

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Abstract

Batteriezelle (1), zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse (2) mit mindestens einem, gegenüber dem Gehäuse (2) elektrisch isoliertem elektrischen ersten Anschluss (3) und in dem Gehäuse (2) angeordnet mindestens einen aus mindestens zwei Teilstapeln (4, 5) zusammengesetzten Stapel (6), wobei jeder Teilstapel (4, 5) jeweils eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen (7) aufweist, umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator; wobei erste Elektroden erste Ableiter (8) und zweite Elektroden zweite Ableiter (9) aufweisen, die sich aus dem Stapel (6) heraus erstrecken; wobei die ersten Ableiter (8) der Teilstapel (4, 5) an einer gemeinsamen ersten Seitenfläche (10) des Stapels (6) und die zweiten Ableiter (9) der Teilstapel (4, 5) an einer gemeinsamen zweiten Seitenfläche (11) des Stapels (6) angeordnet sind, wobei die ersten Ableiter (8) mit einer ersten Gehäuseseite (12) des Gehäuses (2) und die zweiten Ableiter (9) der Stapels (6) mit dem mindestens einen ersten Anschluss (3) elektrisch leitend verbunden sind. Weiter werden geeignete Batterieanordnungen (16) und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (1) angegeben.

Description

Beschreibung
Batteriezelle, Batterieanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle
Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse und darin angeordnet eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen, umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator. Die Lagen bilden mindestens einen Stapel. Erste Elektroden (also z. B. Anoden oder Kathoden) weisen erste Ableiter und zweite Elektroden (also z. B. Kathoden oder Anoden) zweite Ableiter auf. Die jeweiligen Ableiter erstrecken sich aus dem Stapel heraus.
Die zumindest gestapelten, ggf. zusätzlich gewickelten bzw. gefalteten, Kathoden, Anoden und Separatoren bilden insbesondere einen Stapel. Jede Elektrode weist einen sich aus dem Stapel nach außen erstreckenden Ableiter auf, so dass ein elektrischer Strom aus dem Stapel ab- oder dem Stapel zugeführt werden kann. Jede Elektrode umfasst insbesondere einen Stromsammler, der in einem beschichteten Bereich Aktivmaterial aufweist. Der unbeschichtete Bereich dient als Ableiter. Bei Kathoden ist der Stromsammler meist aus Aluminium und bei Anoden aus Kupfer (oder jeweils aus entsprechenden Legierungen) ausgeführt.
Die Ableiter der Anoden und die Ableiter der Kathoden werden insbesondere jeweils miteinander elektrisch leitend verbunden, um die jeweiligen Elektroden elektrisch parallel zu verschalten. In der Batteriezelle können auch mehrere Stapel angeordnet sein.
Für den Antrieb von Kraftfahrzeugen werden vermehrt Batterien, insbesondere Lithium-Ionen- Batterien eingesetzt. Batterien werden üblicherweise aus Batteriezellen und/ oder aus mehrere Batteriezellen umfassenden Batteriemodulen zusammengesetzt.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2021 112 444.1 ist eine Batteriezelle, zumindest umfassend ein Gehäuse und darin angeordnet mindestens einen Block Aktivmaterial, bekannt. Der Block Aktivmaterial weist eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen auf. Das Gehäuse umfasst ein Mantelteil mit einer offenen ersten Stirnseite und einer offenen zweiten Stirnseite, das den mindestens einen Block Aktivmaterial entlang einer Umfangsrichtung vollumfänglich umschließt, sowie ein einteilig ausgeführtes Kernteil. Das Kernteil weist ein an der ersten Stirnseite angeordnetes und mit dem Mantelteil verbundenes Bodenteil und ein entlang einer axialen Richtung beabstandet dazu an der zweiten Stirnseite angeordnetes und mit dem Mantelteil verbundenes Deckelteil auf, sowie ein das Bodenteil mit dem Deckelteil verbindendes Mittelteil. Der mindestens eine Block Aktivmaterial ist auf einer ersten Seite des Mittelteils entlang einer radialen Richtung zwischen dem Mantelteil und dem Mittelteil sowie auf einer, der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Mittelteils zwischen dem Mantelteil und dem Mittelteil angeordnet. Das Kernteil ist ein Strangpressprofil.
Diese Bauart einer Batteriezelle ermöglicht eine effektive Ausnutzung eines Bauraums, es wird also ein hoher Wert für diesen Parameter in Wh/I [Watt-Stunde pro Liter] erreicht.
Weiterhin ist eine Anbindung der Zelle an die Kühlung im System sehr wichtig. Ein direkter Kühlpfad zwischen den Stapeln bzw. dem Block Aktivmaterial zu einer Systemkühlung ist in aktuellen Bauformen nicht vorhanden. Durch das in der DE 10 2021 112 444.1 vorgeschlagene, als Strangpressprofil ausgeführte Kernteil kann in dem Gehäuse entstehende Wärme einfach abgeführt werden.
Batteriezellen in prismatischer Bauform, also mit formfesten Gehäusen, werden üblicherweise über einen Gehäuseboden an eine Kühl- bzw. Temperiervorrichtung angebunden. Die Abführung der im Inneren der Batteriezelle, also innerhalb des Gehäuses, entstehenden Wärme erfolgt dabei zunächst entlang der Stapelrichtung der Elektroden an das Gehäuse und dann entlang der Gehäusewände zum Gehäuseboden. Infolge des geschichteten Aufbaus der Elektrodenanordnung ist die thermische Leitfähigkeit in der hier genutzten Stapelrichtung deutlich geringer als in Längsrichtung, also entlang der Erstreckung der Stromsammler der Elektroden. Damit entstehen hohe Temperaturgradienten von innen nach außen und die insgesamt realisierbare Dicke bzw. Stapelhöhe der Batteriezelle ist begrenzt. Weiterhin erfordert dieser thermische Pfad eine gewisse Mindest-Dicke der Gehäusewände.
Insbesondere vor dem Hintergrund steigender Schnellladeanforderungen sind perspektivisch sehr hohe Verlustleistungen zu erwarten, die einen leistungsfähigen Pfad zur Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen erforderlich machen.
Zur Lösung dieser Probleme werden z. B. prismatische Batteriezellen mit begrenzter Dicke und hoher Wandstärke eingesetzt. Für eine Anwendung in zylindrischen Zellen wird in der US 2020/144676 A1 eine Ausführung vorgeschlagen, bei der eine Elektrode des Elektrodenwickels über diesen zum Gehäuseboden hin hinausragt und dort elektrisch und thermisch mittels eines Kontaktierungs-Zwischenelements kontaktiert wird. Auf diese Weise ist eine effiziente Wärmeabfuhr zum Gehäuseboden hin entlang der gut wärmeleitfähigen Richtung des Wickels darstellbar.
Diese Ausführung ist auch für prismatische Bauformen von Batteriezellen bekannt. Die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses besteht hierbei nicht, da alle Elektrodenblätter der jeweiligen Elektrode ohnehin untereinander parallel verschaltet werden müssen, und der über die Gegenelektrode überstehende Separator einen Kontakt zu dieser Gegenelektrode verhindert.
Die Führung eines Potentials auf das Gehäuse ist bei prismatischen Zellen regelmäßig vorzufinden.
Die Verwendung dünnerer prismatischer Batteriezellen begrenzt die darstellbare Größe der Batteriezelle und bedingt damit einen Kostennachteil der Zellen (hoher Anteil passiver Komponenten wie Gehäuse, Terminals etc.). Dicke Wandstärken bei prismatischen Batteriezellen limitieren die erreichbare gravimetrische und volumetrische Energiedichte.
Die Lösung gemäß der US 2020/144676 A1 erfordert gleichzeitig eine hohe elektrische und eine hohe thermische Leitfähigkeit der Kontaktierung zwischen Zellwickel und Gehäuse der Batteriezelle am Gehäuseboden.
Die Verwendung dünnerer prismatischer Batteriezellen begrenzt die darstellbare Zellgröße und bedingt damit einen Kostennachteil der Batteriezellen, da der Anteil „passiver“ Komponenten, wie Gehäuse, elektrische Anschlüsse dann größer ist.
Dicke Wandstärken bei prismatischen Batteriezellen limitieren die erreichbare gravimetrische und volumetrische Energiedichte der Batteriezellen.
Aus der WO 2019/213717 A1 ist ein Batteriemodul mit einer Vielzahl von miteinander verbundenen Pouchzellen bekannt.
Aus der KR 10 2242274 A ist eine prismatische Zelle und deren Ableiterstruktur bekannt.
Aus der DE 10 2018 203 052 A1 ist eine Batterie und ein Verfahren zum Herstellen der Batterie bekannt. Die Ableiter der Elektroden sind an einer gemeinsamen Seite des Stapels der gestapelten Elektroden angeordnet. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Batteriezelle bzw. eine Batterieanordnung vorgeschlagen werden, die kostengünstig herstellbar ist, eine effektive Raumnutzung des Gehäuses ermöglicht und eine verbesserte Temperierung der Batteriezelle bzw. des in dem Gehäuse angeordneten Stapels gewährleistet. Weiter soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batteriezelle vorgeschlagen werden.
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Batteriezelle mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 , eine Batterieanordnung gemäß Patentanspruch 7 sowie ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Es wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse mit mindestens einem, gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliertem elektrischen ersten Anschluss und in dem Gehäuse angeordnet mindestens einen aus mindestens zwei Teilstapeln zusammengesetzten Stapel. Jeder Teilstapel weist eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen aufweist, wobei die Lagen mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator umfassen. Erste Elektroden (also z. B. Anoden oder Kathoden) weisen erste Ableiter und zweite Elektroden (also z. B. Kathoden oder Anoden) zweite Ableiter auf. Die jeweiligen Ableiter erstrecken sich aus dem Stapel heraus. Die ersten Ableiter der Teilstapel sind an einer gemeinsamen ersten Seitenfläche des Stapels und die zweiten Ableiter der Teilstapel an einer gemeinsamen zweiten Seitenfläche des Stapels angeordnet. Die ersten Ableiter sind mit einer ersten Gehäuseseite des Gehäuses und die zweiten Ableiter des Stapels mit dem mindestens einen ersten Anschluss elektrisch leitend verbunden.
Die zumindest gestapelten, ggf. zusätzlich gewickelten bzw. gefalteten, Kathoden, Anoden und Separatoren bilden jeweils einen Teilstapel. Die mindestens zwei Teilstapel bilden insbesondere einen Stapel, wobei die ersten Ableiter und die zweiten Ableiter des Stapels jeweils miteinander parallelgeschaltet sind. Die Elektroden weisen Aktivmaterialien insbesondere als Beschichtungen auf elektrisch leitenden Trägermaterialien auf, wobei die unbeschichteten Bereiche der Trägermaterialien insbesondere als Ableiter dienen. Die Anode, die Kathode und der Separator werden jeweils als Lage bezeichnet. Die Lagen können als Einzelblattstapel, Laminierung, Z-Faltung, Jelly Roll angeordnet sein, jeweils in beliebiger Anzahl.
Jede Elektrode ist insbesondere mit einem sich aus dem Teilstapel bzw. Stapel nach außen erstreckenden Ableiter verbunden, so dass ein elektrischer Strom aus dem Stapel ab- oder dem Stapel zugeführt werden kann. Die Ableiter der Anoden und die Ableiter der Kathoden werden jeweils miteinander verbunden, um die jeweiligen gleichartigen Elektroden elektrisch parallel zu verschalten. In der Batteriezelle können auch mehrere Stapel angeordnet sein. Bevorzugt ist aber nur ein, aus genau zwei Teilstapeln zusammengesetzter Stapel in dem Gehäuse angeordnet.
Die Elektroden sind insbesondere in bekannter Weise zur Bildung des Stapels angeordnet und werden von einem Elektrolyten bzw. einer Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt.
Die Elektroden sind insbesondere folienartig ausgeführt, weisen also eine große Seitenfläche und eine geringe Dicke auf. Auf der Seitenfläche bzw. auf jeder Seitenfläche der Elektrode ist insbesondere eine Beschichtung mit Aktivmaterial angeordnet. Die Separatoren sind jeweils zwischen den Seitenflächen der benachbart angeordneten unterschiedlichen Elektroden angeordnet. Insbesondere erstrecken sich unbeschichtete Teile der Elektroden als Ableiter aus dem Stapel heraus.
Insbesondere sind jeweils die Anoden und die Kathoden innerhalb des Stapels miteinander parallelgeschaltet, so dass die Ableiter einer Mehrzahl von Anoden miteinander elektrisch leitend verbunden sind und die Ableiter einer Mehrzahl von Kathoden miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Das Gehäuse der Batteriezelle ist insbesondere nur plastisch verformbar. Das Gehäuse wird auch als Hardcase bezeichnet und die Batteriezelle z. B. als eine prismatische Zelle. Insbesondere ist das Gehäuse quaderförmig ausgeführt und weist sechs Gehäuseseiten auf. Der Begriff „prismatisch“ kann aber auch andere, im Wesentlichen quaderförmige, Gehäuseformen umformen, die z. B. abgerundete Kanten aufweisen.
Insbesondere ist das Gehäuse zumindest teilweise als Tiefziehteil, als Druckgussteil, als Strangpressprofil, als Fließpressteil oder als Schweißkonstruktion ausgeführt. Dabei ist es auch möglich, zwei Halbschalen zu fertigen und diese zu verbinden, z. B. durch Schweißen. Eine Herstellung durch additive Fertigungsverfahren, also z. B. durch dreidimensionalen Druck ist natürlich auch möglich.
Insbesondere besteht das Gehäuse aus der ersten Gehäuseseite und einem Teilgehäuse, wobei erste Gehäuseseite und Teilgehäuse gemeinsam das Gehäuse ausbilden. Bei einem quaderförmigen Gehäuse weist also das Teilgehäuse insbesondere fünf Gehäuseseiten auf.
Bei dem Verfahren Strangpressen wird ein Ausgangsmaterial auf eine Umformtemperatur erhitzt und mit hohem Druck durch eine formgebende Matrize gedrückt. Das so entstehende Profil wird aus der Matrize entlang einer Vorschubrichtung weiterbewegt.
Bei dem Verfahren Druckguss wird ein flüssiges Ausgangsmaterial in ein Formnegativ eingeleitet und nach Erstarrung entformt.
Die Batteriezelle ist insbesondere eine Sekundärzelle, also eine wiederaufladbare Batteriezelle, bevorzugt eine lithiumhaltige Batteriezelle.
Insbesondere weist jeder Teilstapel erste und zweite Ableiter auf, die jeweils miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Insbesondere sind die Lagen jedes Teilstapels in ihrer Ausrichtung zueinander fixiert, z. B. über Fixierbänder, z. B. Klebeband.
Die ersten Ableiter der Teilstapel sind an einer gemeinsamen ersten Seitenfläche des Stapels und die zweiten Ableiter der Teilstapel an einer gemeinsamen zweiten Seitenfläche des Stapels angeordnet. Die jeweiligen Ableiter einer Elektrodenart sind also jeweils an einer eigenen Seitenfläche des Stapels bzw. Teilstapels angeordnet, so dass sich die jeweiligen Ableiter ggf. auch über eine größere oder sogar die gesamte Erstreckung des Teilstapels aus dem Teilstapel heraus erstrecken können. Infolge der Anordnung der Ableiter an unterschiedlichen Seitenflächen und der größeren Anbindung der Ableiter an die mit dem Aktivmaterial beschichteten Bereiche der Elektroden können im Betrieb der Batteriezelle Stromdichte- Hotspots im Teilstapel und an den Ableitern verhindert werden.
Die ersten Ableiter sind mit einer ersten Gehäuseseite des Gehäuses und die zweiten Ableiter des Stapels mit dem mindestens einen ersten Anschluss elektrisch leitend verbunden. Der Stromfluss von und hin zu einer Elektrodenart findet also zumindest teilweise über das Gehäuse bzw. eine Mehrzahl von Gehäuseseiten statt. Dabei fließt der Strom also auch außerhalb des mindestens einen ersten Anschlusses über eine Außenumfangsfläche des Gehäuses.
Insbesondere ist der erste Anschluss an einer zweiten Gehäuseseite des Gehäuses angeordnet. Der erste Anschluss ist also insbesondere an einer anderen als der ersten Gehäuseseite angeordnet.
Insbesondere ist eine zweite Gehäuseseite über die erste Gehäuseseite elektrisch leitend mit den ersten Ableitern verbunden. Insbesondere ist an der zweiten Gehäuseseite also (auch) ein zweiter Anschluss angeordnet, der über einen Stromkreis kontaktierbar ist. Der zweite Anschluss ist allerdings, im Gegensatz zum ersten Anschluss, gegenüber dem Gehäuse nicht elektrisch isoliert ausgeführt. Insbesondere kann die Batteriezelle, wenn auch der erste Anschluss an der zweiten Gehäuseseite angeordnet ist, so über eine einzige Gehäuseseite mit einem Stromkreis verbunden werden.
Insbesondere ist der erste Anschluss an einer zweiten Gehäuseseite angeordnet, die angrenzend oder beabstandet zur ersten Gehäuseseite angeordnet ist.
Insbesondere ist der erste Anschluss an einer zweiten Gehäuseseite angeordnet, die der ersten Gehäuseseite gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die zweite Gehäuseseite über zumindest eine dritte Gehäuseseite und die erste Gehäuseseite elektrisch leitend mit den ersten Ableitern verbunden ist. Insbesondere ist an der zweiten Gehäuseseite also auch ein zweiter Anschluss angeordnet, der über einen Stromkreis kontaktierbar ist. Gerade bei einer gegenüberliegenden Anordnung kann im Betrieb der Batteriezelle eine homogenere Wärmeverteilung im Stapel und damit Stromdichte-Hotspots in den Teilstapeln und an den Ableitern verhindert werden, da der Stromfluss zu den unterschiedlichen Polen gegenläufig stattfindet.
Insbesondere kann so auch eine räumliche Trennung der Funktion Temperieren bzw. Kühlen der Batteriezelle und der Funktion elektrische Kontaktierung der Teilstapel realisiert werden. Über die erste Gehäuseseite kann eine effektive Temperierung erfolgen, während über die zweite Gehäuseseite die elektrische Kontaktierung der Batteriezelle erfolgt.
Insbesondere erstreckt sich eine elektrische Kontaktierung der ersten Ableiter mit der ersten Gehäuseseite zumindest über mindestens 50 %, insbesondere über mindestens 75 %, bevorzugt über mindestens 85 %, einer dem Stapel zugewandten Innenfläche der ersten Gehäuseseite. Die elektrische Kontaktierung wird durch die ersten Ableiter des ersten Teilstapels und des zweiten Teilstapels realisiert. Die ersten Ableiter des ersten Teilstapels und die ersten Ableiter des zweiten Teilstapels können in voneinander unterschiedlichen Bereichen die Innenfläche kontaktieren oder miteinander verbunden sein und die Innenfläche dann zumindest teilweise in einem gemeinsamen Bereich kontaktieren. In jedem Fall erfolgt die elektrische Kontaktierung über mindestens 50 % der Innenfläche der ersten Gehäuseseite. Die Innenfläche der ersten Gehäuseseite wird insbesondere durch die anderen Gehäuseseiten des Gehäuses bzw. des Teilgehäuses begrenzt. Die Innenfläche kann insbesondere an der als Einzelteil vorliegenden ersten Gehäuseseite vor dem Zusammenbau des Gehäuses bestimmt werden.
Es wird weiter eine Batterieanordnung vorgeschlagen, zumindest umfassend die beschriebene Batteriezelle sowie einen, insbesondere außerhalb des Gehäuses angeordneten, elektrischen Stromkreis zur elektrischen Verbindung der Batteriezelle mit einem Verbraucher sowie eine Temperiervorrichtung zur Temperierung der Batteriezelle.
Bei der beschriebenen Batteriezelle sind die ersten Ableiter der Teilstapel an einer gemeinsamen ersten Seitenfläche des Stapels und die zweiten Ableiter der Teilstapel an einer gemeinsamen zweiten Seitenfläche des Stapels angeordnet. Die ersten Ableiter sind mit einer ersten Gehäuseseite des Gehäuses und die zweiten Ableiter des Stapels mit dem mindestens einen ersten Anschluss elektrisch leitend verbunden.
Bei der Batterieanordnung ist der erste Anschluss an einer zweiten Gehäuseseite des Gehäuses angeordnet. Der Stromkreis kontaktiert die Batteriezelle über den ersten Anschluss und über das Gehäuse als einen zweiten Anschluss und die Temperiervorrichtung kontaktiert die Batteriezelle über eine andere Gehäuseseite als die zweite Gehäuseseite. Insbesondere kann so eine räumliche Trennung der Funktion Temperieren bzw. Kühlen der Batteriezelle und der Funktion elektrische Kontaktierung der Teilstapel realisiert werden.
Insbesondere ist der zweite Anschluss an der zweiten Gehäuseseite angeordnet, d. h. der Stromkreis kontaktiert das Gehäuse, also über den zweiten Anschluss, im Bereich der zweiten Gehäuseseite.
Insbesondere kontaktiert die Temperiervorrichtung die Batteriezelle zumindest oder ausschließlich über die erste Gehäuseseite wärmeleitend. Die Temperiervorrichtung umfasst insbesondere einen Wärmetauscher, der von einem Fluid durchströmt wird. Über das Fluid, z. B. eine Kühlflüssigkeit oder Luft, kann Wärme ab- oder zugeführt werden. Über die wärmeleitende Kontaktierung kann die Batteriezelle temperiert, also gekühlt oder ggf. erwärmt werden.
Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Batteriezelle vorgeschlagen, zumindest umfassend die folgenden Schritte a) Bereitstellen eines ersten Teilstapels und eines zweiten Teilstapels und einer ersten Gehäuseseite; wobei jeder Teilstapel jeweils eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen aufweist, jeweils umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator; wobei erste Elektroden erste Ableiter und zweite Elektroden zweite Ableiter aufweisen, die sich aus dem Stapel heraus erstrecken; b) Anordnen der Teilstapel relativ zu der ersten Gehäuseseite und Verbinden der ersten Ableiter mit der ersten Gehäuseseite zur Ausbildung einer Baugruppe; c) Zusammenführen der Teilstapel zu dem Stapel, wobei die ersten Ableiter an einer gemeinsamen ersten Seitenfläche des Stapels und die zweiten Ableiter an einer gemeinsamen zweiten Seitenfläche des Stapels angeordnet sind; d) Anordnen der Baugruppe an bzw. in einem Teilgehäuse und elektrisch leitendes Verbinden der ersten Gehäuseseite mit dem Teilgehäuse zur Ausbildung des Gehäuses; e) Verbinden der zweiten Ableiter mit einem, an einer zweiten Gehäuseseite des Gehäuses angeordneten ersten Anschluss.
Die obige (nicht abschließende) Einteilung der Verfahrensschritte in a) bis e) soll vorrangig nur zur Unterscheidung dienen und keine Reihenfolge und/oder Abhängigkeit erzwingen. Auch die Häufigkeit der Verfahrensschritte kann variieren. Ebenso ist möglich, dass Verfahrensschritte einander zumindest teilweise zeitlich überlagern. Ganz besonders bevorzugt findet der Verfahrensschritt e) vor, während oder nach Schritt d) statt. Insbesondere werden zumindest die Schritte a) bis d), bevorzugt die Schritte a) bis e), in der angeführten Reihenfolge durchgeführt.
Insbesondere werden in Schritt b) die ersten Ableiter jedes Teilstapels in voneinander unterschiedlichen Bereichen der ersten Gehäuseseite an diese angebunden. Insbesondere sind die ersten Ableiter des jeweiligen Teilstapels bereits vor Schritt b) miteinander verbunden und werden in Schritt b) dann als einteiliges Element an die erste Gehäuseseite angebunden.
Insbesondere erfolgt das Anbinden der ersten Ableiter an die erste Gehäuseseite durch ein Schweißverfahren, so dass eine stoffschlüssige Verbindung realisiert ist. Insbesondere werden die Teilstapel in Schritt c) zusammengeklappt und damit zu dem Stapel zusammengeführt. Damit kann in Schritt b) eine Zugänglichkeit der Verbindung von ersten Ableitern und erster Gehäuseseite realisiert werden, wenn die Teilstapel in auseinandergeklappter Anordnung relativ zur ersten Gehäuseseite angeordnet sind.
Insbesondere werden die Teilstapel zwischen den Schritten c) und d) zueinander fixiert, z. B. durch eine Hülle. Die Hülle kann den so gebildeten Stapel umfassen und insbesondere gegenüber dem Gehäuse elektrisch isolieren. Insbesondere erstrecken sich zumindest die zweiten Ableiter durch die Hülle hindurch und können so gemäß Schritt e) mit dem ersten Anschluss verbunden werden.
Gemäß Schritt d) wird die Baugruppe, umfassend den Stapel und die erste Gehäuseseite, in bzw. an einem Teilgehäuse angeordnet bzw. mit einem Teilgehäuse zusammengeführt. Die erste Gehäuseseite wird mit dem Teilgehäuse elektrisch leitend verbunden. Damit können die ersten Ableiter über andere Gehäuseseiten als die erste Gehäuseseite elektrisch kontaktiert werden. Z. B. kann ein Stromkreis eine zweite Gehäuseseite kontaktieren, so dass die ersten Ableiter über das Teilgehäuse und die erste Gehäuseseite elektrisch leitend kontaktiert werden.
Das Teilgehäuse umfasst insbesondere alle restlichen Gehäuseseiten, außer der ersten Gehäuseseite.
Gemäß Schritt e) erfolgt ein Verbinden der zweiten Ableiter mit einem, an einer zweiten Gehäuseseite des Gehäuses angeordneten ersten Anschluss. Diese Verbindung kann in einer grundsätzlich bekannten Art und Weise erfolgen. Die zweiten Ableiter können sich z. B. nur gegenüberliegend zu dem ersten Anschluss aus dem Stapel heraus erstrecken. Damit kann eine Raumausnutzung des Gehäuses erhöht werden, da so nur in dem Bereich des ersten Anschlusses ein Freiraum für die zweiten Ableiter vorgehalten sein muss. Alternativ können sich die zweiten Ableiter auch über einen größeren Bereich der Seitenfläche des Stapels aus diesem heraus erstrecken und z. B. über ein Leitelement mit dem ersten Anschluss verbunden werden.
Der erste Anschluss, bevorzugt jeder Anschluss, umfasst insbesondere höchstens 5 % einer Außenfläche des Gehäuses. Insbesondere ist mindestens 50 % der Außenfläche des Gehäuses elektrisch leitend mit den ersten Ableitern verbunden. Der erste Anschluss ist insbesondere elektrisch isoliert gegenüber dieser mit den ersten Ableitern elektrisch leitenden verbundenen Außenfläche des Gehäuses angeordnet.
Insbesondere mit der Anbindung der ersten Ableiter an die erste Gehäuseseite kann ein verbesserter Entwärmungspfad entlang der elektrisch und thermisch gut leidenden Richtung des Stapels (entlang der Oberflächen der Elektroden bzw. quer zur Stapelrichtung), direkt zur ersten Gehäuseseite bereitgestellt werden, wobei die erste Gehäuseseite bevorzugt an einer Temperiervorrichtung angeordnet ist.
Auch ein mit Elektrolyt und/oder Gas gefüllter Spalt zwischen Gehäuse und Stapel kann so keinen zusätzlichen thermischen Widerstand bilden, der eine Kühlung der Batteriezelle zusätzlich behindern würde.
Weiter liegt kein negativer Einfluss der Dicke des Stapels auf die Kühlperformance der Batteriezelle vor, so dass dadurch kostengünstige große prismatische Batteriezellen bei gleichzeitig hoher Leistungs-ZSchnellladeanforderung umsetzbar sind.
Im Vergleich zum bekannten Stand der Technik ergibt sich somit eine erhebliche Reduzierung des elektrischen Widerstandes der Batteriezelle und eine Verbesserung der Kühleigenschaften der Batteriezelle.
Weiter ergibt sich insbesondere ein Energiedichtevorteil, da sehr dünne Gehäusewände ermöglicht werden können.
Insbesondere ist der mindestens eine Separator nach Art einer z-Faltung in dem Stapel gefaltet angeordnet, wobei sich der Separator an der ersten Seitenfläche jeweils über die mindestens eine Elektrodenart hinweg erstreckt, so dass diese Elektroden jeweils über den Separator von der ersten Gehäuseseite getrennt angeordnet sind.
Beim Zusammenbau einer Batteriezelle wird der Stapel von Elektroden in dem Gehäuse angeordnet und das Gehäuse insbesondere mit einem Elektrolyt befüllt. Die Teilstapel werden insbesondere im Rahmen einer Vormontage bereitgestellt, wobei die Lage der Elektroden und der Separatoren durch mindestens ein Fixiermittel, z. B. ein Tape, also ein Klebebandmaterial, fixiert ist. Infolge der Fixierung der Positionen der Lagen zueinander kann ein Handling der Teilstapel vereinfacht werden, so dass eine maßgenaue Anordnung der Elektroden im Teilstapel und damit im Stapel sowie im Gehäuse ermöglicht wird. Das Gehäuse der Batteriezelle weist insbesondere an einer Gehäuseseite, insbesondere an der zweiten Gehäuseseite einen sogenannten Berstschutz auf, der bei einem unzulässigen Druckanstieg innerhalb des Gehäuses eine vorbestimmte Versagensstelle des Gehäuses zur Druckreduzierung bildet. Insbesondere weist das Gehäuse dort oder an einer anderen Gehäuseseite, bevorzugt an einer dritten Gehäuseseite, mindestens eine Befüllöffnung für das Befüllen mit einem Elektrolyten auf.
Die Ausführungen zu der Batteriezelle sind insbesondere auf die Batterieanordnung und das Verfahren übertragbar, und umgekehrt.
Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend. Soweit hier eine Mehrzahl von Bauteilen angesprochen ist, umfasst dies auch mehr als zwei Bauteile.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen: Fig. 1 : eine erste Gehäuseseite in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 2: eine Baugruppe, zumindest umfassend die Gehäuseseite nach Fig. 1 sowie zwei
Teilstapel, in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 3: das Anordnen der Baugruppe nach Fig. 2 in einer Hülle, in einer perspektivischen
Darstellung;
Fig. 4: das Anordnen der Baugruppe mit der Hülle nach Fig. 3 in einem Teilgehäuse, in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 5: die Batteriezelle nach Fig. 4 und die Anbindung der zweiten Ableiter an den ersten Anschluss, in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 6: die Batteriezelle nach Fig. 4 und 5 in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 7: eine erste Ausführungsvariante der Kontaktierung der zweiten Ableiter mit dem ersten Anschluss; in einem Schnitt VI l-VII nach Fig. 6;
Fig. 8: eine zweite Ausführungsvariante der Kontaktierung der zweiten Ableiter mit dem ersten Anschluss; in einem Schnitt VI l-VII nach Fig. 6;
Fig. 9: die Batteriezelle nach Fig. 4 bis 7 in einem Schnitt IX-IX nach Fig. 6;
Fig. 10: die Batteriezelle nach Fig. 4 bis 8 in einem Schnitt X-X nach Fig. 6; und
Fig. 11 : die Batteriezelle nach Fig. 4 bis 8 in einem Schnitt XI-XI nach Fig. 6.
Fig. 1 zeigt eine erste Gehäuseseite 12 in einer perspektivischen Darstellung. Fig. 2 zeigt eine Baugruppe 21 , zumindest umfassend die erste Gehäuseseite 12 nach Fig. 1 sowie zwei Teilstapel 4, 5, in einer perspektivischen Darstellung. Fig. 3 zeigt das Anordnen der Baugruppe 21 nach Fig. 2 in einer Hülle 25, in einer perspektivischen Darstellung. Fig. 4 zeigt das Anordnen der Baugruppe 21 mit der Hülle 25 nach Fig. 3 in einem Teilgehäuse 22, in einer perspektivischen Darstellung. Fig. 5 zeigt die Batteriezelle 1 nach Fig. 4 und die Anbindung der zweiten Ableiter 9 an den ersten Anschluss 3, in einer perspektivischen Darstellung. Fig. 6 zeigt die Batteriezelle 1 nach Fig. 4 und 5 in einer perspektivischen Darstellung. Die Fig. 1 bis 6 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
Die Batteriezelle 1 umfasst ein formfestes Gehäuse 2 mit mindestens einem, gegenüber dem Gehäuse 2 elektrisch isoliertem elektrischen ersten Anschluss 3 und in dem Gehäuse 2 angeordnet einen aus zwei Teilstapeln 4, 5 zusammengesetzten Stapel 6. Jeder Teilstapel 4, 5 weist eine Mehrzahl von aufeinander gestapelten Lagen 7 auf, wobei die Lagen 7 eine Mehrzahl von Anode und eine Mehrzahl von Kathoden als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator umfassen. Erste Elektroden (also z. B. Anoden oder Kathoden) weisen erste Ableiter 8 und zweite Elektroden (also z. B. Kathoden oder Anoden) zweite Ableiter 9 auf. Die jeweiligen Ableiter 8, 9 erstrecken sich aus dem Stapel 6 heraus. Die ersten Ableiter 8 der Teilstapel 4, 5 sind an einer gemeinsamen ersten Seitenfläche 10 des Stapels 6 und die zweiten Ableiter 9 der Teilstapel 4, 5 an einer gemeinsamen zweiten Seitenfläche 11 des Stapels 6 angeordnet. Die ersten Ableiter 8 sind mit der ersten Gehäuseseite 12 des Gehäuses 2 und die zweiten Ableiter 9 des Stapels 6 mit dem einen ersten Anschluss 3 elektrisch leitend verbunden.
Die gestapelten Kathoden, Anoden und Separatoren bilden jeweils einen Teilstapel 4, 5. Die zwei Teilstapel 4, 5 bilden einen Stapel 6, wobei die ersten Ableiter 8 und die zweiten Ableiter 9 des Stapels 6 jeweils miteinander parallelgeschaltet sind. Jede Elektrode ist mit einem sich aus dem Teilstapel 4, 5 bzw. Stapel 6 nach außen erstreckenden Ableiter 8, 9 verbunden, so dass ein elektrischer Strom aus dem Stapel 6 ab- oder dem Stapel 6 zugeführt werden kann. Die Ableiter 8, 9 der Anoden und die Ableiter 9, 8 der Kathoden werden jeweils miteinander verbunden, um die jeweiligen gleichartigen Elektroden elektrisch parallel zu verschalten.
Das Gehäuse 2 ist quaderförmig ausgeführt und weist sechs Gehäuseseiten 12, 13, 14 auf.
Das Gehäuse 2 besteht aus der ersten Gehäuseseite 12 und einem Teilgehäuse 22, wobei erste Gehäuseseite 12 und Teilgehäuse 22 gemeinsam das Gehäuse 2 ausbilden. Bei dem quaderförmigen Gehäuse 2 weist also das Teilgehäuse 22 fünf Gehäuseseiten 13, 14 auf.
Jeder Teilstapel 4, 5 weist erste Ableiter 8 und zweite Ableiter 9 auf, die jeweils miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Die Lagen 7 jedes Teilstapels 4, 5 sind in ihrer Ausrichtung zueinander über Fixierbänder 27 fixiert. Die ersten Ableiter 8 der Teilstapel 4, 5 sind an einer gemeinsamen ersten Seitenfläche 10 des Stapels 6 und die zweiten Ableiter 9 der Teilstapel 4, 5 an einer gemeinsamen zweiten Seitenfläche 11 des Stapels 6 angeordnet. Die jeweiligen Ableiter 8, 9 einer Elektrodenart sind also jeweils an einer eigenen Seitenfläche 10, 11 des Stapels 6 bzw. Teilstapels 4, 5 angeordnet, so dass sich die jeweiligen Ableiter 8, 9 über eine größere oder sogar die gesamte Erstreckung des Teilstapels 4, 5 aus dem Teilstapel 4, 5 heraus erstrecken können (siehe insbesondere die ersten Ableiter 8 in Fig. 2). Infolge der Anordnung der Ableiter 8, 9 an unterschiedlichen Seitenflächen 10, 11 und der größeren Anbindung der Ableiter 8, 9 an die mit dem Aktivmaterial beschichteten Bereiche der Elektroden können im Betrieb der Batteriezelle 1 Stromdichte-Hotspots im Teilstapel 4, 5 und an den Ableitern 8, 9 verhindert werden.
Die ersten Ableiter 8 sind mit einer ersten Gehäuseseite 12 des Gehäuses 2 und die zweiten Ableiter 9 der Stapels 6 mit dem ersten Anschluss 3 elektrisch leitend verbunden. Der Stromfluss von und hin zu einer Elektrodenart findet also zumindest teilweise über das Gehäuse 2 bzw. eine Mehrzahl von Gehäuseseiten 12, 13, 14 statt. Dabei fließt der Strom also auch außerhalb des ersten Anschlusses 3 über eine Außenumfangsfläche des Gehäuses 2.
An der zweiten Gehäuseseite 13 ist ein zweiter Anschluss 20 angeordnet, der über einen Stromkreis 17 (siehe Fig. 6) kontaktierbar ist. Der zweite Anschluss 20 ist, im Gegensatz zum ersten Anschluss 3, gegenüber dem Gehäuse 2 nicht elektrisch isoliert ausgeführt. Die Batteriezelle 1 kann so, da auch der erste Anschluss 3 an der zweiten Gehäuseseite 13 angeordnet ist, über eine einzige Gehäuseseite 13 mit dem Stromkreis 17 verbunden werden.
Der erste Anschluss 3 ist an einer zweiten Gehäuseseite 13 angeordnet, die der ersten Gehäuseseite 12 gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die zweite Gehäuseseite 13 über eine dritte Gehäuseseite 14 und die erste Gehäuseseite 12 elektrisch leitend mit den ersten Ableitern 8 verbunden ist. Gerade bei der gegenüberliegenden Anordnung können im Betrieb der Batteriezelle 1 eine homogenere Wärmeverteilung im Stapel 6 und damit Stromdichte- Hotspots in den Teilstapeln 4, 5 und an den Ableitern 8, 9 verhindert werden, da der Stromfluss zu den unterschiedlichen Polen gegenläufig stattfindet.
Damit kann eine räumliche Trennung der Funktion Temperieren bzw. Kühlen der Batteriezelle 1 und der Funktion elektrische Kontaktierung der Teilstapel 4, 5 realisiert werden. Über die erste Gehäuseseite 12 erfolgt eine effektive Temperierung, während über die zweite Gehäuseseite 13 die elektrische Kontaktierung der Batteriezelle 1 erfolgt. Die ersten Ableiter 8 des ersten Teilstapels 4 und die ersten Ableiter 8 des zweiten Teilstapels 5 kontaktieren in voneinander unterschiedlichen Bereichen die Innenfläche 15 der ersten Gehäuseseite 12 (siehe Fig. 2 und Fig. 10). Die Innenfläche 15 der ersten Gehäuseseite 12 wird durch die anderen Gehäuseseiten 13, 14 des Gehäuses 2 bzw. des Teilgehäuses 22 begrenzt.
In Fig. 6 ist eine Batterieanordnung 16 schematisch dargestellt. Diese umfasst die Batteriezelle 1 sowie einen, außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten, elektrischen Stromkreis 17 zur elektrischen Verbindung der Batteriezelle 1 mit einem Verbraucher 18 sowie eine Temperiervorrichtung 19 zur Temperierung der Batteriezelle 1.
Der Stromkreis 17 kontaktiert die Batteriezelle 1 über den ersten Anschluss 3 und über das Gehäuse 2 als einen zweiten Anschluss 20 und die Temperiervorrichtung 19 kontaktiert die Batteriezelle 1 über die erste Gehäuseseite 12. Damit kann eine räumliche Trennung der Funktion Temperieren bzw. Kühlen der Batteriezelle 1 und der Funktion elektrische Kontaktierung der Teilstapel 4, 5 bzw. der Batteriezelle 1 realisiert werden.
Der zweite Anschluss 20 ist an der zweiten Gehäuseseite 13 angeordnet, d. h. der Stromkreis 17 kontaktiert das Gehäuse 2, also über den zweiten Anschluss 20, im Bereich der zweiten Gehäuseseite 13.
Gemäß Schritt a) des Verfahrens zur Herstellung der Batteriezelle 1 erfolgt ein Bereitstellen eines ersten Teilstapels 4 und eines zweiten Teilstapels 5 und einer ersten Gehäuseseite 12 (siehe Fig. 1 und 2). Gemäß Schritt b) erfolgt ein Anordnen der Teilstapel 4, 5 relativ zu der ersten Gehäuseseite 12 und ein Verbinden der ersten Ableiter 8 mit der ersten Gehäuseseite 12 zur Ausbildung einer Baugruppe 21 (siehe Fig. 2).
Gemäß Schritt c) erfolgt ein Zusammenführen der Teilstapel 4, 5 zu dem Stapel 6, wobei die ersten Ableiter 8 an einer gemeinsamen ersten Seitenfläche 10 des Stapels 6 und die zweiten Ableiter 9 an einer gemeinsamen zweiten Seitenfläche 11 des Stapels 6 angeordnet sind (siehe Fig. 3). Die Teilstapel 4, 5 werden in Schritt c) zusammengeklappt und damit zu dem Stapel 6 zusammengeführt. Damit kann in Schritt b) eine Zugänglichkeit der Verbindung von ersten Ableitern 8 und erster Gehäuseseite 12 realisiert werden, wenn die Teilstapel 4, 5 in auseinandergeklappter Anordnung relativ zur ersten Gehäuseseite 12 angeordnet sind. Die Teilstapel 4, 5 werden zwischen den Schritten c) und d) durch eine Hülle 25 zueinander fixiert (siehe Fig. 3). Die Hülle 25 umfasst den so gebildeten Stapel 6 und isoliert den Stapel 6 gegenüber dem Gehäuse 2 elektrisch. Die zweiten Ableiter 9 erstrecken sich durch die Hülle 25 hindurch und können so gemäß Schritt e) mit dem ersten Anschluss 3 verbunden werden (siehe Fig. 4 und 5).
Gemäß Schritt d) erfolgt ein Anordnen der Baugruppe 21 an bzw. in einem Teilgehäuse 22 und ein elektrisch leitendes Verbinden der ersten Gehäuseseite 12 mit dem Teilgehäuse 22 zur Ausbildung des Gehäuses 2 (siehe Fig. 4).
Gemäß Schritt e) erfolgt ein Verbinden der zweiten Ableiter 9 mit einem, an einer zweiten Gehäuseseite 13 des Gehäuses 2 angeordneten ersten Anschluss 3.
Beim Zusammenbau der Batteriezelle 1 wird der Stapel 6 von Elektroden in dem Gehäuse 2 angeordnet und das Gehäuse 2 mit einem Elektrolyt befüllt. Die Teilstapel. 4, 5 werden im Rahmen einer Vormontage bereitgestellt, wobei die Lage der Elektroden und der Separatoren durch Fixiermittel, ein Fixierband 27, fixiert ist. Infolge der Fixierung der Positionen der Lagen 7 zueinander kann ein Handling der Teilstapel 4, 5 vereinfacht werden, so dass eine maßgenaue Anordnung der Elektroden im Teilstapel 4, 5 und damit im Stapel 6 sowie im Gehäuse 2 ermöglicht wird.
Das Gehäuse 2 der Batteriezelle 1 weist an der zweiten Gehäuseseite 13 einen sogenannten Berstschutz 23 auf, der bei einem unzulässigen Druckanstieg innerhalb des Gehäuses 2 eine vorbestimmte Versagensstelle des Gehäuses 2 zur Druckreduzierung bildet. Weiter weist das Gehäuse 2 eine Befüllöffnung 24 für das Befüllen mit einem Elektrolyten auf.
Fig. 7 zeigt eine erste Ausführungsvariante der Kontaktierung der zweiten Ableiter 9 mit dem ersten Anschluss 3. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 6 wird verwiesen.
Die zweiten Ableiter 9 jedes Teilstapels 4, 5 sind jeweils miteinander verbunden und erstrecken sich hin zu einem Leitelement 26. Das Leitelement 26 ist direkt mit dem ersten Anschluss 3 verbunden. Der erste Anschluss 3 ist über eine Isolierung 29 mit dem Gehäuse 2 verbunden. Die zweiten Ableiter 9 erstrecken sich nur gegenüberliegen zu dem ersten Anschluss 3 aus dem Stapel 6 heraus. Damit kann eine Raumausnutzung des Gehäuses 2 erhöht werden, da so nur in dem Bereich des ersten Anschlusses 3 ein Freiraum für die zweiten Ableiter 9 vorgehalten sein muss. Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsvariante der Kontaktierung der zweiten Ableiter 9 mit dem ersten Anschluss 3. Auf die Ausführungen zu Fig. 7 wird verwiesen.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante sind hier die zweiten Ableiter 9 beider Teilstapel 4, 5 miteinander verbunden und kontaktieren ein Leitelement 26. Die zweiten Ableiter 9 erstrecken sich über einen größeren Bereich der zweiten Seitenfläche 11 des Stapels 6 aus diesem heraus und sind über ein Leitelement 26 mit dem ersten Anschluss 3 verbunden. Der Freiraum für die zweiten Ableiter 9 in dem Gehäuse 2 ist damit auch außerhalb des ersten Anschlusses 3 bereitzustellen, so dass der Abstand 28 zwischen dem Stapel 6 und dem ersten Anschluss 3 größer ist.
Fig. 9 zeigt die Batteriezelle 1 nach Fig. 4 bis 7 in einem Schnitt IX-IX nach Fig. 6. Auf die Ausführungen zu den Fig. 7 und 8 wird verwiesen.
Aufgrund der Ausgestaltung des ersten Anschlusses 3 gemäß der ersten Ausführungsvariante kann ein Abstand 28 zwischen dem Stapel 6 und dem Gehäuse 2 sehr klein gehalten werden.
Fig. 10 zeigt die Batteriezelle 1 nach Fig. 4 bis 8 in einem Schnitt X-X nach Fig. 6. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 9 wird verwiesen.
Die ersten Ableiter 8 jedes Teilstapels 4, 5 sind jeweils miteinander verbunden und erstrecken sich hin zu der Innenfläche 15 der ersten Gehäuseseite 12. Die ersten Ableiter 8 des ersten Teilstapels 4 und die ersten Ableiter 8 des zweiten Teilstapels 5 kontaktieren in voneinander unterschiedlichen Bereichen die Innenfläche 15 der ersten Gehäuseseite 12. Die Innenfläche 15 der ersten Gehäuseseite 12 wird durch die anderen Gehäuseseiten 13, 14 des Gehäuses 2 bzw. des Teilgehäuses 22 begrenzt.
Fig. 11 zeigt die Batteriezelle 1 nach Fig. 4 bis 8 in einem Schnitt XI-XI nach Fig. 6. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 10 wird verwiesen.
Die ersten Ableiter 8 erstrecken sich aus dem Stapel 6 heraus. Diese erste Ableiter 6 sind in Abschnitte unterteilt, so dass eine Fixierung der Teilstapel 4, 5 an dieser ersten Seitenfläche 10 über Fixierbänder 27 möglich ist. Mit der Anbindung der ersten Ableiter 8 an die erste Gehäuseseite 12 kann ein verbesserter Entwärmungspfad entlang der elektrisch und thermisch gut leidenden Richtung des Stapels 6 (entlang der Oberflächen der Elektroden bzw. quer zur Stapelrichtung), direkt zur ersten Gehäuseseite 12 bereitgestellt werden, wobei die erste Gehäuseseite 12 an einer Temperiervorrichtung 19 (siehe Fig. 6) angeordnet ist.
Auch ein mit Elektrolyt und/oder Gas gefüllter Spalt zwischen Gehäuse 2 und Stapel 6 kann so keinen zusätzlichen thermischen Widerstand bilden, der eine Kühlung der Batteriezelle 1 zusätzlich behindern würde.
Weiter liegt kein negativer Einfluss der Dicke des Stapels 6 auf die Kühlperformance der Batteriezelle 1 vor, so dass dadurch kostengünstige große prismatische Batteriezellen 1 bei gleichzeitig hoher Leistungs-ZSchnellladeanforderung umsetzbar sind.
Im Vergleich zum bekannten Stand der Technik ergibt sich somit eine erhebliche Reduzierung des elektrischen Widerstandes der Batteriezelle 1 und eine Verbesserung der Kühleigenschaften der Batteriezelle 1.
Weiter ergibt sich insbesondere ein Energiedichtevorteil, da sehr dünne Gehäusewände ermöglicht werden können.
Bezugszeichenhste
Batteriezelle Gehäuse erster Anschluss erster Teilstapel zweiter Teilstapel Stapel Lage erste Ableiter zweite Ableiter erste Seitenfläche zweite Seitenfläche erste Gehäuseseite zweite Gehäuseseite dritte Gehäuseseite Innenfläche Batterieanordnung Stromkreis Verbraucher
Temperiervorrichtung zweiter Anschluss Baugruppe Teilgehäuse Berstschutz Befüllöffnung Hülle Leitelement Fixierband Abstand Isolierung

Claims

Patentansprüche Batteriezelle (1), zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse (2) mit mindestens einem, gegenüber dem Gehäuse (2) elektrisch isoliertem elektrischen ersten Anschluss (3) und in dem Gehäuse (2) angeordnet mindestens einen aus mindestens zwei Teilstapeln (4, 5) zusammengesetzten Stapel (6), wobei jeder Teilstapel (4, 5) jeweils eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen (7) aufweist, umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator; wobei erste Elektroden erste Ableiter (8) und zweite Elektroden zweite Ableiter (9) aufweisen, die sich aus dem Stapel (6) heraus erstrecken; wobei die ersten Ableiter (8) der Teilstapel (4, 5) an einer gemeinsamen ersten Seitenfläche (10) des Stapels (6) und die zweiten Ableiter (9) der Teilstapel (4, 5) an einer gemeinsamen zweiten Seitenfläche (11) des Stapels (6) angeordnet sind, wobei die ersten Ableiter (8) mit einer ersten Gehäuseseite (12) des Gehäuses (2) und die zweiten Ableiter (9) der Stapels (6) mit dem mindestens einen ersten Anschluss (3) elektrisch leitend verbunden sind. Batteriezelle (1 ) nach Patentanspruch 1 , wobei der erste Anschluss (3) an einer zweiten Gehäuseseite (13) des Gehäuses (2) angeordnet ist. Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 2, wobei die zweite Gehäuseseite (13) über die erste Gehäuseseite (12) elektrisch leitend mit den ersten Ableitern (8) verbunden ist. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der erste Anschluss (3) an einer zweiten Gehäuseseite (13) angeordnet ist, die angrenzend oder beabstandet zur ersten Gehäuseseite (12) angeordnet ist. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der erste Anschluss (3) an einer zweiten Gehäuseseite (13) angeordnet ist, die der ersten Gehäuseseite (12) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die zweite Gehäuseseite (13) über zumindest eine dritte Gehäuseseite (14) und die erste Gehäuseseite (12) elektrisch leitend mit den ersten Ableitern (8) verbunden ist. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine elektrische Kontaktierung der ersten Ableiter (8) mit der ersten Gehäuseseite (12) sich zumindest über mindestens 50 % einer dem Stapel (6) zugewandten Innenfläche (15) der ersten Gehäuseseite (12) erstreckt. Batterieanordnung (16), zumindest umfassend eine Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche sowie einen elektrischen Stromkreis (17) zur elektrischen Verbindung der Batteriezelle (1 ) mit einem Verbraucher (18) sowie eine Temperiervorrichtung (19) zur Temperierung der Batteriezelle (1); wobei der erste Anschluss (3) an einer zweiten Gehäuseseite (13) des Gehäuses (2) angeordnet ist; wobei der Stromkreis (17) die Batteriezelle (1 ) über den ersten Anschluss (3) und über das Gehäuse (2) als einen zweiten Anschluss (20) und die Temperiervorrichtung (19) die Batteriezelle (1) über eine andere Gehäuseseite (12, 14) als die zweite Gehäuseseite (13) kontaktiert. Batterieanordnung (16) nach Patentanspruch 7, wobei der zweite Anschluss (20) an der zweiten Gehäuseseite (13) angeordnet ist. Batterieanordnung (16) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 7 und 8, wobei die Temperiervorrichtung (19) die Batteriezelle (1 ) zumindest über die erste Gehäuseseite (12) wärmeleitend kontaktiert. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 6, zumindest umfassend die folgenden Schritte a) Bereitstellen eines ersten Teilstapels (4) und eines zweiten Teilstapels (5) und einer ersten Gehäuseseite (12) eines Gehäuses (2); wobei jeder Teilstapel (4, 5) jeweils eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen (7) aufweist, umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator; wobei erste Elektroden erste Ableiter (8) und zweite Elektroden zweite Ableiter (9) aufweisen, die sich aus den Teilstapeln (4, 5) heraus erstrecken; b) Anordnen der Teilstapel (4, 5) relativ zu der ersten Gehäuseseite (12) und Verbinden der ersten Ableiter (8) mit der ersten Gehäuseseite (12) zur Ausbildung einer Baugruppe (21 ); c) Zusammenführen der Teilstapel (4, 5) zu einem Stapel (6), wobei die ersten Ableiter (8) an einer gemeinsamen ersten Seitenfläche (10) des Stapels (6) und die zweiten Ableiter (9) an einer gemeinsamen zweiten Seitenfläche (11) des Stapels (6) angeordnet sind; d) Anordnen der Baugruppe (21) in einem Teilgehäuse (22) und elektrisch leitendes Verbinden der ersten Gehäuseseite (12) mit dem Teilgehäuse (22) zur Ausbildung des Gehäuses (2); e) Verbinden der zweiten Ableiter (9) mit einem, an einer zweiten Gehäuseseite (13) des Gehäuses (2) angeordneten ersten Anschluss (3).
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