EP4581694A1 - Monozellstapel für eine batteriezelle - Google Patents

Monozellstapel für eine batteriezelle

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EP4581694A1
EP4581694A1 EP23761819.4A EP23761819A EP4581694A1 EP 4581694 A1 EP4581694 A1 EP 4581694A1 EP 23761819 A EP23761819 A EP 23761819A EP 4581694 A1 EP4581694 A1 EP 4581694A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet
mono
electrode
stack
separator
Prior art date
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Pending
Application number
EP23761819.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias JANSEN
Christian Klemt
Alexander Tornow
Marco Jordan
Adrian BECKER
Dennis Böhm
Knut Tracht
Manfred Folger
Dennis Springborn
Patrick Gögel
Nils Hofmann
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
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    • 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
    • H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between 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
    • H01M10/04—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
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/466—U-shaped, bag-shaped or folded
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    • 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
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • 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 invention relates to a mono-cell stack for a battery cell according to the preamble of claim 1 and a method or a process arrangement for producing such a mono-cell stack according to claim 10.
  • An electrode arrangement is known from US 2019/0189976 A1.
  • a rechargeable battery is known from EP 3 246 979 A1.
  • An electrode arrangement and a method for producing such an electrode arrangement are known from WO 2020/121044 A1.
  • An electrode/separator stack for a battery cell is known from US 2010/0190081 A1.
  • Another electrode arrangement for a battery cell is known from EP 3242 346 A1.
  • the object of the invention is to provide a mono-cell stack for a battery cell that allows large-scale production, with greater process speed and/or reduced manufacturing effort compared to the prior art.
  • a process arrangement for producing such a mono-cell stack has the following process steps: First, the electrode sheet, the counter-electrode sheet and the double sheet layer are cut from an endless web in a cutting device. The electrode sheet is then placed on the double sheet layer in a first laying device. In the further process, the double sheet layer is folded around the electrode sheet along the folded edge using a folding device. The counterelectrode sheet is then arranged on the outside of one of the separator sheets using a second laying device. The still loose sheet structure is then fed to a laminating device in which the electrode and separator sheets are laminated to form a monocell. The completed monocell is transferred to a stacking device in which the monocells are stacked to form a monocell stack.
  • the mono-cell stack can end in the stacking direction at its two stack ends with a counter-electrode sheet each.
  • the counter electrode sheet can preferably be an anode sheet, while the electrode sheets can be implemented as cathode sheets.
  • FIG. 9 shows a further mono-cell stack which is not formed from two stacks 13, 15 with an intermediate central anode AE. Rather, in Figure 9, the monocells M are stacked with an identically repeating electrode-separator sheet sequence in the stacking direction S, from an upper first stack end to a lower second stack end. An end-side monocell M with an external anode sheet A is arranged at the upper first end of the stack. In contrast, at the bottom is the second end of the stack an end monocell M with an external separator sheet S1 is arranged. A single anode sheet AE is additionally stacked on the external separator sheet S1 of the lower second end of the stack.
  • the monocells M are constructed differently in contrast to the previous figures:
  • the double sheet layer D is no longer folded around the cathode sheet K, but rather around the anode sheet A.
  • the cathode sheet K is arranged on the outside of the separator sheet S2.
  • the monocells M are also stacked in the monocell stack with an identically repeating electrode-separator sheet sequence in the stacking direction, again from an upper first stack end to a lower second stack end.
  • An end-side monocell M with an external first separator sheet S1 is arranged at the upper first end of the stack.
  • An end-side monocell M with an external cathode sheet K is arranged at the lower second end of the stack.
  • a layer composite 17 is stacked on the outer cathode sheet K of the lower first stack end, which is formed from a single anode sheet AE, around which a separator double sheet layer is folded.
  • the individual anode sheet AE is therefore arranged on the lower cathode sheet K with a separator sheet S in between.
  • FIG. 11 A mono-cell stack according to a further exemplary embodiment is shown in FIG.
  • the mono-cell stack shown in FIG. 11 is constructed essentially identically to the mono-cell stack shown in FIG. 10.
  • the anode-side and cathode-side arrester lugs 7, 9 protrude at right angles to the folded edges 11.
  • the anode-side arrester lugs 9 protrude from the left side of the monocell stack, while the cathode-side arrester lugs 7 protrude from the right side of the monocell stack.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Monozellstapel für eine Batteriezelle, mit einer Anzahl von in Stapelrichtung übereinander gestapelten Monozellen (M), von denen jede Monozelle (M) in Stapelrichtung alternierend aus einem Elektrodenblatt (K), einem Separatorblatt (S1), einem Gegenelektrodenblatt (A) und einem weiteren Separatorblatt (S2) zusammengefügt ist. Erfindungsgemäß sind die beiden Separatorblätter (S1, S2) Bestandteile einer Doppelblattlage (D), die in einer U-Faltung entlang einer Faltkante (11) um das Elektrodenblatt (K) umgeschlagen. Das Gegenelektrodenblatt (A) ist außenseitig auf einem der Separatorblätter (S1, S2) angeordnet.

Description

Beschreibung
Monozellstapel für eine Batteriezelle
Die Erfindung betrifft einen Monozellstapel für eine Batteriezelle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren beziehungsweise eine Prozessanordnung zur Fertigung eines solchen Monozellstapels gemäß Anspruch 10.
Ein Elektroden-/Separatorstapel für eine Batteriezelle kann beispielhaft in Z-Faltung gefertigt werden, bei der eine Separator-Endlosbahn in Z-Faltung um übereinander angeordneten Elektrodenblättern umgeschlagen wird. Alternativ dazu kann der Elektroden-/Separatorstapel als ein gattungsgemäßer Monozellstapel gefertigt werden. Dieser weist eine Anzahl von in Stapelrichtung übereinander gestapelten Monozellen auf. Jede der Monozellen ist in Stapelrichtung alternierend aus einem Elektrodenblatt, einem Separatorblatt, einem Gegenelektrodenblatt und einem weiteren Separatorblatt zum Beispiel in einer Laminierstation zu einer einteiligen Baueinheit zusammengefügt. Die Serienfertigung eines solchen Monozellstapels kann mit deutlich größerer Prozessgeschwindigkeit erfolgen als bei einem in Z- Faltung hergestellten Elektroden-/Separatorstapel.
Aus der US 2019/0189976 A1 ist eine Elektrodenanordnung bekannt. Aus der EP 3 246 979 A1 ist eine aufladbare Batterie bekannt. Aus der WO 2020/121044 A1 ist eine Elektrodenanordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Elektrodenanordnung bekannt. Aus der US 2010/0190081 A1 ist ein Elektroden-/Separatorstapel für eine Batteriezelle bekannt. Aus der EP 3242 346 A1 ist eine weitere Elektrodenanordnung für eine Batteriezelle bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Monozellstapel für eine Batteriezelle bereitzustellen, der eine großserientaugliche Fertigung erlaubt, und zwar mit im Vergleich zum Stand der Technik größerer Prozessgeschwindigkeit und/oder reduziertem Fertigungsaufwand.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder des Anspruches 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. Die Erfindung geht von einem Monozellstapel für eine Batteriezelle aus, der eine Anzahl von in Stapelrichtung übereinander gestapelten Monozellen aufweist. Jede dieser Monozellen ist in Stapelrichtung alternierend aus einem Elektrodenblatt, einem Separatorblatt, einem Gegenelektrodenblatt und einem weiteren Separatorblatt zusammengefügt. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 sind die beiden Separatorblätter Bestandteile einer Doppelblattlage. Die Doppelblattlage wird in einer U-Faltung entlang einer Faltkante um das Elektrodenblatt umgeschlagen. Das Gegenelektrodenblatt ist außenseitig auf einem der Separatorblätter angeordnet.
Eine Prozessanordnung zur Fertigung eines solchen Monozellstapels weist die folgenden Prozessschritte auf: Zunächst wird in einer Schneideinrichtung das Elektrodenblatt, das Gegenelektrodenblatt und die Doppelblattlage aus einer Endlosbahnware zugeschnitten. Anschließend wird in einer ersten Legeeinrichtung das Elektrodenblatt auf der Doppelblattlage abgelegt. Im weiteren Prozessablauf wird mit Hilfe einer Umschlageinrichtung die Doppelblattlage entlang der Faltkante um das Elektrodenblatt umgeschlagen. Anschließend wird mit Hilfe einer zweiten Legeeinrichtung das Gegenelektrodenblatt außenseitig auf einem der Separatorblätter angeordnet. Der noch lose Blattaufbau wird anschließend einer Laminiereinrichtung zugeführt, in der die Elektroden- und Separatorblätter zur Monozelle laminiert werden. Die fertiggestellte Monozelle wird zu einer Stapeleinrichtung transferiert, in der die Monozellen zum Monozellstapel aufgestapelt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der Monozellstapel in der Stapelrichtung an seinen beiden Stapelenden mit jeweils einem Gegenelektrodenblatt abschließen. Das Gegenelektrodenblatt kann bevorzugt ein Anodenblatt sein, während die Elektrodenblätter als Kathodenblätter realisierbar sind.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante können die Monozellen mit sich in Stapelrichtung identisch wiederholender Elektroden-Separator-Blattabfolge im Monozellstapel gestapelt sein, und zwar ausgehend von einem ersten Stapelende bis zu einem zweiten Stapelende. Am ersten Stapelende kann eine endseitige Monozelle mit außenliegendem Gegenelektrodenblatt (bevorzugt Anodenblatt) angeordnet sein. Demgegenüber kann am zweiten Stapelende eine endseitige Monozelle mit außenliegendem Separatorblatt angeordnet sein. Auf das außenliegende Separatorblatt des zweiten Stapelendes kann bevorzugt ein Einzel- Gegenelektrodenblatt (das heißt insbesondere ein Anodenblatt) gestapelt sein. Das Einzel- Gegenelektrodenblatt wird in einem vorgelagerten Prozessschritt als separate Baueinheit, das heißt unabhängig von den Monozellen, gefertigt. In einer weiteren Ausführungsvariante kann auf das außenliegende Gegenelektrodenblatt des ersten Stapelendes ein Einzel-Elektrodenblatt (bevorzugt ein Einzel-Anodenblatt) gestapelt sein, und zwar unter Zwischenlage eines Separatorblatts. Das Einzel-Elektrodenblatt und das Separatorblatt können vor dem Stapelprozess zu einem Lagenverbund zusammengefügt werden. Dieser kann während des Stapelprozesses auf das außenliegende Gegenelektrodenblatt gestapelt werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Monozellstapel in der Stapelrichtung in zumindest zwei Teilstapel unterteilt sein. Im ersten Teilstapel können die Monozellen mit sich in Stapelrichtung identisch wiederholender Elektroden-Separator-Blattabfolge gestapelt sein. Der zweite Teilstapel kann gegenüber dem ersten Teilstapel um 180° umgeschlagen sein. In diesem Fall sind im zweiten Teilstapel die Monozellen mit umgekehrter, sich in Stapelrichtung identisch wiederholender Elektroden-Separator-Blattabfolge gestapelt.
Die beiden Teilstapel liegen sich in Stapelrichtung mit jeweils einem Separatorblatt der Doppelblattlage gegenüber, und zwar unter Zwischenlage eines Einzel-Gegenelektrodenblattes (insbesondere eine Anode).
Die Elektrodenblätter und/oder die Gegenelektrodenblätter können in konventioneller Weise jeweils aus einer Stromableiterfolie mit beidseitiger Elektrodenbeschichtung ausgebildet sein. Zudem können die Elektrodenblätter und/oder die Gegenelektrodenblätter jeweils mit seitlich abragenden Ableiterfahnen verlängert sein. In einer ersten Ausführungsform können die Faltkanten der Doppelblattlagen im Monozellstapel, in der Stapelrichtung betrachtet, alternierend auf gegenüberliegenden Monozellstapel-Seiten angeordnet sein. Alternativ dazu können die Faltkanten der Doppelblattlagen im Monozellstapel auf gleicher Monozellstapel- Seite angeordnet sein.
Die Ableiterfahnen der Elektrodenblätter und/oder der Gegenelektrodenblätter können beispielhaft parallel zu den Faltkanten ausgerichtet sein. Alternativ dazu können die Ableiterfahnen der Elektrodenblätter auf der, der Faltkante gegenüberliegenden Seite abragen.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
Figuren 1 bis 3 einen Monozellstapel gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Figuren 4 bis 6 jeweils Ansichten, anhand der eine Prozessabfolge zur Herstellung des Monozellstapels veranschaulicht ist;
Figuren 7 bis 11 weitere Ausführungsvarianten des Monozellstapels.
In der Figur 1 ist ein Monozellstapel für eine Batteriezelle gezeigt, der aus einer Anzahl von in Stapelrichtung übereinander gestapelten Monozellen 1 aufgebaut ist. In der Figur 3 ist eine der Monozellen M in Alleinstellung gezeigt. Demnach ist die Monozelle 1 (von oben nach unten) aus einem Kathodenblatt K, einem Separatorblatt S1 , einem Anodenblatt A und einem weiteren Separatorblatt S2 aufgebaut, die in einem Laminationsprozess zusammengefügt sind. Das Kathodenblatt K und das Anodenblatt A sind in an sich bekannter Weise jeweils aus einer Stromableiterfolie 3 ausgebildet, die beidseitig mit einer Elektrodenbeschichtung 5 beschichtet ist. Die Stromableiterfolie 3 ist jeweils mit einer kathodenseitigen Ableiterfahne 7 (Figuren 8 bis 11) beziehungsweise einer anodenseitigen Ableiterfahne 9 (Figuren 8 bis 11) verlängert.
Wie aus den Figuren 2 oder 3 hervorgeht, sind die beiden Separatorblätter S1 , S2 Bestandteile einer Doppelblattlage D. Die Doppelblattlage D ist in einer U-Faltung entlang einer Faltkante 11 um das Kathodenblatt K umgeschlagen. Das Anodenblatt A ist außenseitig auf dem in der Figur 3 unteren Separatorblatt S2 angeordnet.
Gemäß den Figuren 1 oder 2 schließt der Monozellstapel in Stapelrichtung an seinen beiden Stapelenden mit jeweils einem Anodenblatt A ab. Zudem ist der Monozellstapel in den Figuren 1 und 2 in der Stapelrichtung in zwei Teilstapel 13, 15 unterteilt. Im oberen ersten Teilstapel 13 sind die Monozellen M mit sich in Stapelrichtung identisch wiederholender Elektroden- Separator- Blattabfolge gestapelt, das heißt von unten nach oben mit dem ersten Separatorblatt S1 , dem Kathodenblatt K, dem zweiten Separatorblatt S2 und dem Anodenblatt A. In gleicher Weise sind auch im unteren zweiten Teilstapel 15 die Monozellen M mit sich in Stapelrichtung identisch wiederholender Elektroden-Separator-Blattabfolge gestapelt, das heißt von oben nach unten mit dem ersten Separatorblatt S1 , dem Kathodenblatt K, dem zweiten Separatorblatt S2 und dem Anodenblatt A. Der untere zweite Teilstapel 15 ist daher gegenüber dem oberen ersten Teilstapel 13 um 180 ° umgeschlagen. Bei der Blattabfolge im zweiten Teilstapel 15 ist das Anodenblatt A jeder Monozelle M unten positioniert, gefolgt vom zweiten Separatorblatt S2, dem Kathodenblatt K und dem ersten Separatorblatt S. Gemäß der Explosionsdarstellung der Figur 2 liegen sich daher die beiden Teilstapel 13, 15 in Stapelrichtung jeweils mit dem ersten Separatorblatt S1 der jeweiligen Doppelblattlage D gegenüber, und zwar unter Zwischenlage eines Einzel-Anodenblattes AE, das nicht Bestandteil einer Monozelle M ist, sondern vielmehr separat davon gefertigt wird.
In der Figur 1 oder 2 sind sämtliche Faltkanten 11 des ersten Teilstapels 13 auf einer Monozellstapel-Seite positioniert, während die Faltkanten 11 des zweiten Teilstapels 15 auf der gegenüberliegenden Monozellstapels-Seite positioniert sind.
Anhand der Figuren 4 bis 6 ist eine Prozessabfolge zur Fertigung des in der Figur 1 gezeigten Monozellstapels beschrieben: Demnach werden in einer Schneideinrichtung das Kathodenblatt K, das Anodenblatt A sowie die Doppelblattlage D aus Endlosbahnwaren zu Einzelblättern zugeschnitten, wie es in der Figur 4 gezeigt ist. Anschließend wird in einer ersten Legeeinrichtung (Figur 4) das Kathodenblatt K auf der Doppelblattlage D abgelegt. Mit Hilfe einer Umschlageinrichtung wird die Doppelblattlage D in einer U-Faltung entlang der Faltkante 11 um das Kathodenblatt K umgeschlagen (Figur 5). In einem weiteren Prozessschritt (Figur 6) wird das Anodenblatt A außenseitig auf dem Separatorblatt S2 positioniert. Danach folgt eine nicht angedeutete Lamination, bei der die Einzelblätter im noch lose Monozellen-Blattaufbau in einer Laminiereinrichtung zusammengefügt werden. Die Monozellen M werden dann in einer Stapeleinrichtung zum Monozellstapel gestapelt.
In den Figuren 7 bis 11 sind weitere Ausführungsbeispiele des Monozellstapels gezeigt. Der in der Figur 7 gezeigte Monozellstapel ist im Wesentlichen identisch aufgebaut wie der in der Figur 1 gezeigte Monozellstapel. Im Unterschied zur Figur 1 oder 2 sind in der Figur 7 sämtliche Faltkanten 11 auf einer gemeinsamen Monozellstapel-Seite positioniert.
Der in der Figur 8 gezeigte Monozellstapel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 7 gezeigten Monozellstapel. Im Unterschied zur Figur 7 ragen in der Figur 8 die Ableiterfahnen 7, 9 jeweils rechtwinklig zu den Faltkanten 11 nach außen ab. Entsprechend sind die kathodenseitigen Ableiterfahnen 7 zur linken Monozellstapel-Seite verlängert, während die anodenseitigen Ableiterfahnen 9 zur rechten Monozellstapel-Seite verlängert sind.
In der Figur 9 ist ein weiterer Monozellstapel gezeigt, der nicht aus zwei Stapeln 13, 15 mit zwischengeordneter mittlerer Anode AE ausgebildet ist. Vielmehr sind in der Figur 9 die Monozellen M mit sich in Stapelrichtung S identisch wiederholender Elektroden-Separator- Blattabfolge gestapelt, und zwar von einem oberen ersten Stapelende zu einem unteren zweiten Stapelende. Am oberen ersten Stapelende ist eine endseitige Monozelle M mit außenliegendem Anodenblatt A angeordnet. Demgegenüber ist am unteren zweiten Stapelende eine endseitige Monozelle M mit außenliegendem Separatorblatt S1 angeordnet. Auf das außenliegende Separatorblatt S1 des unteren zweiten Stapelendes ist zusätzlich ein Einzel- Anodenblatt AE gestapelt.
In der Figur 10 sind die Monozellen M im Gegensatz zu den vorangegangenen Figuren unterschiedlich aufgebaut: So ist in der jeweiligen Monozelle M die Doppelblattlage D nicht mehr um das Kathodenblatt K, sondern vielmehr um das Anodenblatt A umgeschlagen. Das Kathodenblatt K ist außenseitig auf dem Separatorblatt S2 angeordnet. Die Monozellen M sind analog zur Figur 9 ebenfalls mit sich in Stapelrichtung identisch wiederholender Elektroden- Separator- Blattabfolge im Monozellstapel gestapelt, und zwar wieder von einem oberen ersten Stapelende bis zu einem unteren zweiten Stapelende. Am oberen ersten Stapelende ist eine endseitige Monozelle M mit außenliegendem ersten Separatorblatt S1 angeordnet. Am unteren zweiten Stapelende ist eine endseitige Monozelle M mit außenliegendem Kathodenblatt K angeordnet. Auf das außenliegende Kathodenblatt K des unteren ersten Stapelendes ist ein Lagenverbund 17 gestapelt, der aus einem Einzel-Anodenblatt AE ausgebildet ist, um das eine Separator-Doppelblattlage umgeschlagen ist. Die Einzel-Anodenblatt AE ist daher unter Zwischenlage eines Separatorblattes S auf dem unteren Kathodenblatt K angeordnet.
In der Figur 11 ist ein Monozellstapel gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Der in der Figur 11 gezeigte Monozellstapel ist im Wesentlichen identisch aufgebaut wie der in der Figur 10 gezeigte Monozellstapel. Im Unterschied zur Figur 10 ragen in der Figur 11 die anodenseitigen und kathodenseitigen Ableiterfahnen 7, 9 rechtwinklig zu den Faltkanten 11 ab. Die anodenseitigen Ableiterfahnen 9 ragen dabei von der linken Monozellstapel-Seite ab, während die kathodenseitigen Ableiterfahnen 7 von der rechten Monozellstapel-Seite abragen.
Bezugszeichenliste
I Monozelle
3 Stromableiterfolie
5 Elektrodenbeschichtung
7 Kathodenseitige Ableiterfahne
9 Anodenseitige Ableiterfahne
I I Faltkante
13, 15 Teilstapel
17 Lagenverbund
M Monozelle
A Anodenblatt
K Kathodenblatt
D Doppelblattlage
S, S1, S2 Separatorblätter

Claims

Patentansprüche Monozellstapel für eine Batteriezelle, mit einer Anzahl von in Stapelrichtung übereinander gestapelten Monozellen (M), von denen jede Monozelle (M) in Stapelrichtung alternierend aus einem Elektrodenblatt (K), einem Separatorblatt (S1), einem Gegenelektrodenblatt (A) und einem weiteren Separatorblatt (S2) zusammengefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Separatorblätter (S1, S2) Bestandteile einer Doppelblattlage (D) sind, die in einer U-Faltung entlang einer Faltkante (11) um das Elektrodenblatt (K) umgeschlagen ist, und dass das Gegenelektrodenblatt (A) außenseitig auf einem der Separatorblätter (S1, S2) angeordnet ist. Monozellstapel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Monozellstapel in Stapelrichtung an beiden Stapelenden mit einem Gegenelektrodenblatt (A) abschließt. Monozellstapel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Monozellen (M) mit sich in Stapelrichtung identisch wiederholender Elektroden-Separator-Blattabfolge im Monozellstapel gestapelt sind, und zwar von einem ersten Stapelende zum zweiten Stapelende, und dass insbesondere an dem ersten Stapelende eine endseitige Monozelle (M) mit außenliegendem Gegenelektrodenblatt (A) angeordnet ist und am zweiten Stapelende eine endseitige Monozelle (11) mit außenliegendem Separatorblatt (S2) angeordnet ist, und dass insbesondere auf das außenliegende Separatorblatt (S2) des zweiten Stapelendes ein Einzel-Gegenelektrodenblatt (AE) gestapelt ist. Monozellstapel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf das außenliegende Gegenelektrodenblatt (K) des ersten Stapelendes ein Einzel-Elektrodenblatt (AE) gestapelt ist, und zwar unter Zwischenlage eines Separatorblatts (S), und dass insbesondere das Einzel-Elektrodenblatt (AE) und das Separatorblatt (S) vor dem Stapelprozess zu einem Lagenverbund (17) zusammengefügt sind, der auf das außenliegende Gegenelektrodenblatt (K) gestapelt ist. Monozellstapel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Monozellstapel in Stapelrichtung in zumindest zwei Teilstapel (13, 15) unterteilt ist, dass im ersten Teilstapel (13) und im zweiten Teilstapel (15) die Monozellen (M) mit sich in Stapelrichtung identisch wiederholender Elektroden-Separator-Blattabfolge gestapelt sind, und der zweite Teilstapel (15) gegenüber dem ersten Teilstapel (13) um 180° umgeschlagen ist, so dass im zweiten Teilstapel (15) die Monozellen (11) mit umgekehrter, sich in Stapelrichtung identisch wiederholender Elektroden-Separator- Blattabfolge gestapelt sind. Monozellstapel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Teilstapel (13, 15) in Stapelrichtung mit jeweils einem Separatorblatt (S1) der Doppelblattlage (D) gegenüberliegen, und zwar unter Zwischenlage eines Einzel- Gegenelektrodenblattes (AE). Monozellstapel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenblätter (K) und/oder die Gegenelektrodenblätter (A) jeweils aus einer Stromableiterfolie (3) mit beidseitiger Elektrodenbeschichtung (5) ausgebildet sind, und/oder dass die Elektrodenblätter (K) und/oder die Gegenelektrodenblätter (A) jeweils mit seitlich abragenden Ableiterfahnen (7, 9) verlängert sind. Monozellstapel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltkanten (11) der Doppelblattlagen (D) im Monozellstapel in Stapelrichtung betrachtet alternierend auf gegenüberliegenden Monozellstapel-Seiten angeordnet sind, oder auf gleicher Monozellstapel-Seite angeordnet sind. Monozellstapel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableiterfahnen (7, 9) der Elektrodenblätter (K) und/oder der Gegenelektrodenblätter (A) parallel zu den Faltkanten (11) nach außen abragen, oder dass die Ableiterfahnen (7, 9) der Elektrodenblätter (A, K) auf der, der Faltkante (11) gegenüberliegende Seite nach außen abragen. Prozessanordnung oder Verfahren zur Fertigung eines Monozellstapels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Schneideinrichtung, in der das Elektrodenblatt (K), das Gegenelektrodenblatt (A) und die Doppelblattlage (D) aus Bahnwaren zugeschnitten werden, einer ersten Legeeinrichtung, in der das Elektrodenblatt (K) auf der Doppelblattlage (D) abgelegt wird, einer Umschlageinrichtung, in der in einer U-Faltung die Doppelblattlage (D) entlang einer Faltkante (11) um das Elektrodenblatt (K) umgeschlagen wird, einer zweiten Legeeinrichtung, in der das Gegenelektrodenblatt (A) außenseitig auf einem der Separatorblätter (S1 , S2) angeordnet wird, einer Laminiereinrichtung, in der die Elektroden- und Separatorblätter (S1, K, S2, A) zu einer Monozelle (M) laminiert werden, und einer Stapeleinrichtung, in der die Monozellen (11) gestapelt werden.
EP23761819.4A 2022-09-01 2023-08-23 Monozellstapel für eine batteriezelle Pending EP4581694A1 (de)

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