WO2008058758A1 - Batteriezelle mit kontaktelementanordnung - Google Patents

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WO2008058758A1
WO2008058758A1 PCT/EP2007/009946 EP2007009946W WO2008058758A1 WO 2008058758 A1 WO2008058758 A1 WO 2008058758A1 EP 2007009946 W EP2007009946 W EP 2007009946W WO 2008058758 A1 WO2008058758 A1 WO 2008058758A1
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cell
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secondary contact
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PCT/EP2007/009946
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Frank Maiworm
Dieter Teckhaus
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Li-Tec Vermögensverwaltungs GmbH
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a battery which is constructed from at least one cell with a contact element arrangement, a cell with a contact element arrangement, the use thereof, as well as a method for de- o ren production.
  • the present invention relates to both batteries or primary batteries, ie, non-rechargeable electrical energy storage, as well as so-called secondary batteries or accumulators, which are rechargeable.
  • batteries ie, non-rechargeable electrical energy storage
  • secondary batteries or accumulators which are rechargeable.
  • the term "battery” is used for simplicity, unless otherwise stated, for both types (non-rechargeable and rechargeable).
  • Batteries having a cell or a contact element arrangement of the type in question here are to be found in particular in the high-power range when it comes to using an energy store o with a high energy density or when high discharge currents are required.
  • Lithium-based secondary batteries, especially lithium-ion and Lithium polymer secondary batteries are examples of such energy storage. Possible applications include, for example, the use as traction batteries of electric (land, water, air, space) vehicles, hybrid batteries of hybrid vehicles, starter batteries of motor vehicles, as well as energy storage for the uninterruptible power supply (UPS) and solar systems.
  • UPS
  • the conductor cross-section may be low due to a small contact area.
  • the contact surface can be further reduced by material defects, corrosion, mechanical or thermal stresses and other influences, so that the current density in such contact areas can increase under increased release of heat. The problem may then have the effect that a portion of the heat generated at the contacts to the cell and the battery electrodes is discharged and thus their operation or even their reliability can be impaired.
  • a cell having a contact element arrangement for a primary or secondary battery according to the invention comprises at least one substantially flat first electrode element which is mechanically and electrically connected to at least one substantially flat first primary contact element, at least one substantially flat second electrode element comprising at least one substantially flat second primary contact element is mechanically and electrically connected, and at least one substantially flat separating element, wherein two adjacent electrode elements are spatially separated by at least one separating element arranged one above the other-0.
  • the cell with contact element arrangement further comprises a sheath device, by means of which an envelope interior is delimited by an outer envelope, the at least one first and the at least one second electrode element and the first and second primary contact elements connected to these electrode elements and the at least one separator within the envelope interior are arranged.
  • the at least one first primary contact element is mechanically and electrically connected to at least one substantially flat first secondary contact element, wherein this at least one first secondary contact element is arranged at least partially within the envelope, and the at least one second primary contact element has at least one substantially flat second Secondary contact element mechanically and electrically connected, said at least one second secondary contact element is at least partially disposed within the sheath means.
  • At least one tertiary contact element is provided according to the invention, which is arranged substantially outside the sheath device and which is assigned to at least one secondary contact element of at least one battery cell element, and at least one connecting element is provided, by means of which the at least one tertiary contact element with at least one secondary contact element is mechanically and electrically is connectable.
  • the first electrode element is preferably a part of a battery electrode which has a first electrical polarity during operation of the battery.
  • the second electrode element is preferably a part of a battery electrode which then has a (second) electrical polarity opposite the first electrode element.
  • a first electrode member may be part of the anode of the cell and a second electrode member may be part of the cathode of the cell.
  • this first electrode element will be part of the cathode and this second electrode element will be part of the anode.
  • contact elements which, because of their shading, have this first electrical polarity are preferably referred to as first contact elements. Accordingly, preferably contact elements, which have this second electrical polarity due to their interconnection, are referred to as second contact elements. If no distinction is made between the first and second elements, it is possible in the context of the present invention to preferably refer to both elements.
  • a substantially flat electrode element is preferably formed from a plurality of components.
  • a substantially flat electrode element comprises at least one electrode reaction layer in which the current-carrying chemical reactions take place, and preferably at least one current collector layer made of a conductive material, for example a metal foil or a metal grid, via which the generated electrical current is dissipated.
  • these layers are preferably electrically connected to one another.
  • an electrode element consists essentially of only one component.
  • An electrode element is preferably mechanically and electrically connected to at least one primary contact element, which serves as an electrical contact for discharging / supplying the electrical current generated in the electrode elements.
  • At least one essentially flat first primary contact element is preferably provided on the at least one first electrode element and at least one essentially flat second primary contact element is provided on the at least one second electrode element, wherein a primary contact element is preferably connected in an edge region with preferably the edge region of an electrode element ,
  • the mechanical connection between the at least one primary contact element and the at least one secondary contact element preferably has a large electrical contact area. This has the advantage that a locally high current density can be largely avoided.
  • precisely one primary contact element is provided on a rectangular electrode element, which is substantially elongated and rectangular in shape and is connected lengthwise to a longitudinal side of the electrode element.
  • the primary contact element consists essentially of two elongated sections, which are connected substantially perpendicular to each other at their ends L-shaped, wherein each one of these sections is mechanically and electrically connected to a lateral longitudinal side of the electrode member ,
  • the largest possible contact area is thus created between an electrode element and a primary contact element. This has the particular advantage that the current density can be kept small by the larger conductor cross-section of the contact surface.
  • At least one electrode element and the separating element essentially have a shape that is taken from a group of shapes that have a circular shape, an elliptical shape, a triangular shape, a quadrangular shape, in particular a rhombus - or trapezoidal shape, a pentagonal or hexagonal shape or polygonal shape, a shape with partially curved or straight outline, and the like, and combinations of these forms.
  • at least one electrode element and the separating element have a recess or an opening, in particular substantially annular and in particular annular. In this case, at least in partial areas of the recess or of the opening, at least one primary contact element is arranged and connected to the at least one electrode element.
  • the at least one primary contact element is preferably at least partially adapted in its outer shape to the outer contour of the electrode element.
  • a circular electrode element preferably has at least one primary contact element made of a circular ring section.
  • the primary contact elements assigned to these electrode elements are discharged to the outside over one another.
  • the primary contact elements are at least partially not superimposed arranged to be discharged to the outside.
  • the first primary contact elements associated with the first electrode elements are preferably led out on at least one first side of the electrode stack, and the second primary contact elements assigned to the second electrode elements are preferably led out on at least one second side of the electrode stack, wherein none of the first sides overlaps with any of the second sides , so that short circuits are excluded.
  • first and second primary contact elements on the same side or on adjacent sides of an electrode stack over the surface of the separating elements protruding led out of the electrode stack, wherein the first primary contact elements lie one above the other and the second primary contact elements lie one above the other and wherein first and second primary contact elements are spaced from each other.
  • a primary contact element has at least one opening, which in particular serves to carry out a connection element or auxiliary connection means. It is also possible and preferred that a primary contact element has at least one recess for the same purpose.
  • At least one primary contact element is mechanically and electrically connected to a secondary contact element.
  • a plurality of primary contact elements are arranged one above the other and electrically and mechanically connected to the secondary contact element, in particular materially connected.
  • the at least one primary contact element and the secondary contact element are preferably welded, in particular welded by means of ultrasound.
  • the cohesive connection preferably provides a large, in particular areal, electrical contact area between the at least one primary contact element and the at least one secondary contact element, so that in particular punctiform areas of heat-releasing high current density can be largely avoided.
  • a secondary contact element is preferably designed in its outer shape such that it is at least partially adapted to the outer shape of the at least one primary contact element, which is mechanically and electrically connected to the secondary contact element.
  • the secondary contact element is also preferably substantially elongated and rectangular in shape and furthermore preferably connected along the entire length to the at least one primary contact element.
  • the at least one secondary contact element preferably has no sharp edges, but is preferably at least partially rounded in order to avoid damage to the casing device in contact with the casing device, in particular during assembly of the cell and / or during long-term operation of the cell.
  • At least one primary contact element with two secondary contact elements is mechanically and electrically connected.
  • several primary contact elements are arranged one above the other and electrically and mechanically connected to a lower and an upper secondary contact element, in particular positively or materially connected.
  • the lower secondary contact element is below the at least one primary contact element and the upper secondary contact element is arranged above the at least one primary contact element and mechanically and electrically connected thereto.
  • An advantage of this arrangement is that the electrical contact area between the at least one primary contact element and the two secondary contact elements is approximately twice as large as in the case of only one secondary contact element. As a result, the electric current is dissipated by a substantially doubled electrical contact surface to the outside, thereby reducing the current density in the contact region between the at least one primary contact element and the two secondary contact element. In this way, the heat release in the contact area is reduced, making the operation of the cell more reliable.
  • the lower and the upper secondary contact element are arranged pressed against each other, so that the at least one primary contact element is clamped between these secondary contact elements.
  • An advantage of this arrangement is that by pressing or clamping Men between the at least one primary contact element and the two secondary contact elements bumps are flattened and the largest possible contact surface is ensured so that local areas of high current density can be largely avoided during operation of the cell. In this way, the heat release in the contact area is reduced, making the operation of the cell more reliable.
  • At least one breakthrough is provided in this. This is preferably arranged one above the other with the at least one opening of the at least one primary contact element. Through these openings, at least partially an auxiliary connection means and / or at least partially a connection element can be guided, by means of which the at least one primary contact element and / or the at least one secondary contact element and / or the at least one tertiary contact element can be connected to one another.
  • At least one auxiliary connection means is provided, which is mechanically and electrically connected to the at least one secondary contact element, whereby at least one primary contact element and / or at least one secondary contact element and / or at least one tertiary contact element can be mechanically and electrically connected by means of this auxiliary connection means.
  • this at least one auxiliary connecting means is mechanically fixed or integrally connected to a secondary contact element, wherein this auxiliary connecting means may be in particular a survey of the secondary contact element.
  • this auxiliary connecting means may be in particular a survey of the secondary contact element.
  • this auxiliary connection means as a separate part is to be seen in a preferred embodiment of the contact element arrangement, in which a plurality of secondary contact elements, possibly of a plurality of cells, can be connected to each other by a separately executed auxiliary connection means through the superposed openings of the enclosure means, the primary contact elements, the secondary contact elements and optionally the at least one tertiary contact element is guided.
  • first plug connection means are provided on the outside of the at least one auxiliary connection means which is either integrally connected to the lower secondary contact element or is a separate part. Furthermore, openings are provided in at least one of the two secondary contact elements. These openings have in this preferred embodiment of the 'two secondary contact elements on their inside second connector means.
  • a frictional connection is made between the auxiliary connection means and the opening by means of the first and second connection means.
  • the first and second connector means are latching means, e.g. small lamellae, so that in particular a micro lamella compound is present.
  • these locking means may be formed in other forms of a tongue and groove connection.
  • the connector means each consist of surfaces of a certain surface roughness, wherein the outer diameter of the auxiliary connection means and the inner diameter of the aperture are designed so that a fit in arranging the auxiliary connection means within the
  • Breakthrough is achieved, leading to a frictional connection of the two Parts leads.
  • the upper and the lower secondary contact element are pressed against one another, so that the at least one primary contact element is clamped between them.
  • the advantage of this arrangement is that by pressing or clamping between the at least one primary contact element and the two secondary contact elements bumps are flattened and the largest possible contact surface is ensured.
  • the at least one auxiliary connecting means is a bushing or bolt element.
  • This at least one bushing element is preferably a microlouver bush or a threaded bushing or the like.
  • this auxiliary connecting means is designed with respect to the secondary contact element as a protrusion, which protrudes from the surface of the secondary contact element.
  • the auxiliary connecting means is designed as a socket element, it is also possible and preferably provided that the socket element is at least partially formed as a recess of the secondary contact element.
  • the at least one secondary contact element has at least one opening, which represents at least a part of an auxiliary connection means, in that it is designed, in particular, at least as part of a socket element.
  • the connecting element is preferably designed such that it can produce a non-positive and / or positive connection with the auxiliary connecting means.
  • the connecting element is a complementary to the auxiliary connecting means bolt or socket element, in particular a threaded bushing.
  • a substantially non-detachable connection is made between the connecting element and the auxiliary connecting means.
  • this connection is realized by an at least partially positive connection, in particular by a riveted joint.
  • the connecting element preferably has a rivet body or mandrel.
  • the auxiliary connecting means in this case preferably has one
  • connection preferably has small lamellae or scales on the parts to be joined, which are firmly connected to the respective part at complementary angles to the surface, so that they can be hooked into one another.
  • other techniques for producing a non-detachable in particular also techniques for cohesive bonding, such as welding or bonding with electrically conductive adhesive used.
  • the connecting element and / or the separately executed auxiliary connecting means has a head part, which, when connecting the connecting element and the auxiliary connecting means, preferably applies a force to the at least one tertiary contact element which applies at least one secondary contact element and the at least one primary contact element and compresses these parts.
  • the sheath device preferably consists of several layers of a preferably flexible material. In particular, these may be
  • the sheath device has on its inner side a Hüllinnen für, which consists of a plastic.
  • This plastic is preferably a polypropylene.
  • this plastic is a plastic other than polypropylene, which is particularly suitable for the purpose of sealing.
  • the sheath means forms a bag which can be completely sealed at the edges. This sealing preferably takes place by applying a first temperature in the edge region of the sheath device, in which the sheath inner layer of an upper side of the sheath device and the inner sheath layer of a lower side of the sheath device are arranged one above the other and are in contact.
  • the plastic of the inner envelope layer of the top and bottom is preferably fused together and then cooled.
  • the envelope interior which in particular contains the electrode elements and can contain a liquid electrolyte, is preferably hermetically sealed from the outside, so that inadvertent leakage or penetration of gases and liquids is impossible.
  • the closed envelope interior is provided with a negative pressure with respect to the outside of the envelope.
  • sealing means are provided, by means of which a sealing of the sheath means in the region of the secondary contact elements is possible.
  • the envelope interior which in particular contains the electrode elements and may contain a liquid electrolyte, is preferably hermetically sealed against the exterior, so that inadvertent leakage or penetration of gases and liquids is impossible.
  • First sealing means are preferably arranged on at least one secondary contact element within the casing device.
  • a sealant is a pre-sealant layer disposed on one side of a Secondary contact element is applied, and which can be connected to a Hüllinnen für which is attached to the inside of the sheath means.
  • This pre-sealing layer is preferably a thin layer of a plastic, which is preferably applied to at least a partial surface of the secondary contact element prior to assembly of the secondary contact element in the sheath device.
  • This partial surface of the secondary contact element is such a surface which after this assembly is in contact with the inside of the casing device.
  • the application of the pre-sealing layer on the at least one secondary contact element is preferably carried out under heat and in particular by extrusion coating with a plastic.
  • This plastic is preferably a polypropylene.
  • this plastic is a plastic other than polypropylene, which is particularly suitable for the purpose of sealing. It is preferably provided that this plastic can be fused by applying a second temperature with the plastic of Hüllinnen Anlagen, whereby the at least one secondary contact element in the region of this partial surface is sealed to the sheath means.
  • This first temperature and this second temperature are preferably the same. But it is also possible and preferably provided that these temperatures are different in such a way that at the first temperature, only the plastic of the Hüllinnen Anlagen merges and only at a second temperature, which is preferably higher than the first temperature, the plastic of the first sealant melts. It is also possible and preferably provided that at the first temperature, only the plastic of the first sealing means melts and only at a second temperature melts the plastic of Hüllinnen für. In this way, the sealing of the sheath device during assembly of the cell can be divided into two process steps. But it is also possible and preferably provided that this first sealing means is at least partially connected by gluing to the secondary contact element. It is also possible and preferably provided that this sealing means is at least partially connected to the inside of the sheath means by gluing to the sheath means. Furthermore, it is preferably provided that this sealing means is an adhesive.
  • second sealing means are preferably provided, which are arranged between the at least one connecting element and the casing device, and / or which are arranged between the at least one auxiliary connection means and the casing device.
  • These second sealing means may e.g. Be O-rings through which a connecting element o- or an auxiliary connection means is guided.
  • the second sealing means may be made of an elastic plastic which is pressed by applying a pressing force by the connecting element or auxiliary connecting means on the casing means and in this way achieves a seal.
  • the envelope interior which in particular contains the electrode elements and may contain a liquid electrolyte, is preferably hermetically sealed against the exterior, so that inadvertent leakage or penetration of gases and liquids is impossible.
  • the second sealing means are connected by gluing to the connecting element and / or the auxiliary connecting means and the sheathing device, thus achieving a seal. It is also possible and preferably provided that the second sealing means is an adhesive.
  • the envelope interior is preferably substantially free of gas and preferably has a substantially lower pressure than the outside envelope, in particular the environment.
  • pressure equalization means are preferably provided which reduce such erroneous pressure in the envelope interior controlled by the resulting in the envelope interior gas by means of the pressure compensation means in the envelope outer space is discharged.
  • no gas collecting devices are provided.
  • Such pressure equalizing means is preferably provided by modifying a connecting element and / or an auxiliary connecting means. This has, inter alia, the advantages that the number of required pressure compensation means can be adapted to the requirements of the respective battery type and that the other components of the cell and the contact element arrangement preferably do not have to be modified, so that a simple modular construction exists.
  • a pressure compensation means is a sleeve member which is formed as a channel, one end of which is open to the enveloped by the sheath means of the battery element interior, and the other end has in the outer space and which is closed by a region of small material thickness.
  • the area of small material thickness breaks, so that the pressure can escape in a controlled manner.
  • Such a region of low material thickness may be a rupture disk which, upon reaching a certain pressure within the Hüllinnenraums by controlled bursting the gas outlet from the sealed cell at this defined location allows.
  • the pressure equalization means is a valve, one end of which is open to Hüllinnneraum, and the other end has in the Hüllaußenraum.
  • the pressure is given off in a controlled manner through the valve into the outside of the envelope.
  • the at least one tertiary contact element preferably has an outer shape that is substantially adapted to the outer shape of the primary and the secondary contact element.
  • the tertiary contact element is a substantially flat and elongated shaped part that is externally disposed on the sheath means and preferably forms a protrusion that protrudes beyond the shape of the sheath means.
  • the tertiary contact elements are at least partially formed as cell connection means, by means of which secondary contact elements and / or auxiliary connection means connected thereto and / or connecting elements made of different battery cell elements are mechanically and electrically connectable to each other, so that these battery cell elements are parallel through these cell connection means or can be connected in series.
  • Such cell connection means are preferably substantially U-shaped gripping elements.
  • the Umgriffselement preferably on its inner side a first contact area on which it with a Auxiliary connecting means and / or a connecting element of a first cell can be mechanically and electrically connected.
  • the gripping element preferably has on its outer side at least one second contact region on which it can be mechanically and electrically connected to an auxiliary connecting means and / or a connecting element of at least one second cell.
  • This connection is preferably a non-positive and positive connection. It is also possible, and preferably provided, for a plurality of cell connection means to be welded together as a connecting rail before connection to the cells.
  • the Umgriffselement surrounds the edge of a cell.
  • the plurality of cells may be connected in series or in parallel by the cell connection means, wherein preferably at least a first and a second tertiary contact element of such a interconnected cell network are not implemented as cell connection means to form an external electrical contact tap.
  • the material of the current-carrying secondary contact elements, tertiary contact elements, connecting elements and auxiliary connection means of a cell, which belong to the anode of the battery when the cell is discharged is preferably copper or a copper alloy. It is also possible and preferably provided that the material of these anodic parts is nickel or nickel-containing. Furthermore, it is preferably provided that other materials are used in the anodic parts. The materials of these anodic parts are preferably the same. But it is also possible and preferably provided that the materials are different.
  • the material of the current-carrying secondary contact elements, tertiary contact elements, connecting elements and auxiliary connecting means of a cell, which belong to the cathode of the battery when the cell is discharged, is present. preferably aluminum or an aluminum alloy. Furthermore, it is preferably provided that other materials are used in the cathodic parts. The materials of these cathodic parts are preferably the same. But it is also possible and preferably provided that the materials are different.
  • a method for producing a cell, in particular a cell according to the invention preferably comprises the steps
  • 1a shows the schematic drawing of a plan view of a cell according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment, without a tertiary contact element.
  • Fig. 1 b shows the top view of a tertiary contact element for in FIG.
  • Fig. 1c shows the schematic drawing of a plan view of a cell according to the invention according to the first embodiment, in which two tertiary contact elements are connected to the cell.
  • FIG. 2a shows the schematic drawing of a partial cross section through the contact element arrangement according to the invention of a cell according to the invention in a first exemplary embodiment, which is designed according to the first preferred embodiment of the contact element arrangement according to the invention.
  • FIG. 2 b shows the schematic drawing of a partial cross section through the contact element arrangement according to the invention of a cell according to the invention in a second exemplary embodiment, which is designed according to the second preferred embodiment of the contact element arrangement according to the invention.
  • 2c shows the schematic drawing of a partial cross section through the contact element arrangement according to the invention of a cell according to the invention in a third exemplary embodiment, which is designed according to the second preferred embodiment of the contact element arrangement according to the invention.
  • 2d shows the schematic drawing of a partial cross section through the contact element arrangement according to the invention of a cell according to the invention in a fourth exemplary embodiment.
  • 3a shows the schematic drawing of a cross section through three cells according to the invention in the region of the secondary contact element for a parallel connection of cells according to the invention.
  • 3b shows the schematic drawing of a cross section through three cells according to the invention in the region of the secondary contact element for a serial connection of cells according to the invention.
  • 3c shows the schematic drawing of a cross-section of a tertiary contact element of the cell according to the invention, wherein the tertiary contact element is designed as a cell connection means.
  • FIG. 3d shows the schematic drawing of a partial cross section through three cells in a front view in the region of the secondary contact element, for a serial connection of cells according to the invention by means of the tertiary contact element illustrated in FIG. 3c.
  • FIG. 1a shows the schematic drawing of a plan view of a cell 1 according to the invention according to a first exemplary embodiment, without a tertiary contact element.
  • the cell 1 comprises a casing device 2 within which non-visible rectangular first and second electrode elements, separated from rectangular separating elements, are arranged stacked in the region of the surface 4.
  • These first and second electrode elements are each mechanically and electrically connected to a first and a second primary contact element, which essentially have an oblong-shaped, rectangular outer contour which in each case essentially corresponds to the outer contour of the first secondary contact element 12a and the second secondary contact element 12b corresponds.
  • the first primary contact elements are stacked one above the other out of one of the longer sides of the stack of electrode and separating elements, wherein the first primary contact elements in the region of the first secondary contact element 12a and the second primary contact elements in the region of the second secondary contact element 12b each ultrasonically welded to these secondary contact elements and thus fixed are connected.
  • the first and second primary contact elements and the first and second secondary contact elements 12 a and 12 b are completely disposed within the sheath means 2.
  • the first and second primary contact elements and the sheath means - at their visible in Fig. 1a top - further have openings through which the auxiliary connection means 3 are guided, which are each integrally connected to a secondary contact element.
  • the auxiliary connecting means 3 are in this embodiment bushing elements having an internal thread, and stand up out of the sheath means 2 out.
  • the casing 2 is hermetically sealed in the area of the auxiliary connection means 3.
  • the sheathing device 2 is hermetically sealed in its edge region 9 by melting its inner envelope layer of plastic, so that penetration or leakage of gases and / or liquid into / from the envelope interior without an area serving as a predetermined breaking point is initially substantially impossible ,
  • FIG. 1 b shows the plan view of a tertiary contact element 13 a, 13 b for the cell shown in FIG. 1 a according to the first exemplary embodiment.
  • the tertiary contact element 13a, 13b has openings 6.
  • a region 7 is provided by means of which the cell of this exemplary embodiment can be interconnected with further cells to form a battery cell assembly for a battery or secondary battery.
  • the tertiary contact element in the region 7 has modifications such as recesses or openings or auxiliary devices, which are not shown in this figure and which simplify this interconnection.
  • FIG. 1 c shows the schematic drawing of a plan view of a cell according to the invention according to the first exemplary embodiment, in which two tertiary contact elements 13 a, 13 b are connected to the cell 1.
  • the tertiary contact elements 13a, 13b are mechanically fixed and electrically reliably connected by means of connecting elements 8 by screwing with the auxiliary connecting means 3.
  • the connecting means 8 are in this embodiment, bolt members having an external thread and further comprising a head which, after the fixed screwing with the internal thread of the auxiliary connecting means 3 exerts a pressing force on the tertiary contact element, so that it is connected to the cell shown in Fig. 1 becomes.
  • FIG. 2a shows the schematic drawing of a partial cross section through the contact element arrangement 10 according to the invention of a cell according to the invention in a first exemplary embodiment, which is designed according to the first preferred embodiment of the contact element arrangement according to the invention.
  • the partial cross-section is guided essentially along a line A, which runs through the connecting means 8 of a tertiary contact element 13a or 13b in FIG. 1c.
  • the secondary contact element 12a has auxiliary connection means 3, which are female elements with an internal thread, not shown.
  • auxiliary connection means 3 Connected to the secondary contact element 12a is a stack of primary contact elements 11a, preferably ultrasonically welded.
  • the primary contact elements 11a have openings 14 which lie above one another and through which the auxiliary connection means 3 are guided upwards.
  • the upper side 2a of the sheath means 2 has apertures 15 through which the auxiliary connecting means 3 are led up out of the sheath means 2.
  • the auxiliary connection means 3 are guided through the openings 16 of the tertiary contact element 13a.
  • FIG. 2b shows the schematic drawing of a partial cross section through the contact element arrangement 10 according to the invention of a cell according to the invention in a second exemplary embodiment, which is executed according to the second preferred embodiment of the contact element arrangement according to the invention.
  • the stack of primary contact elements 11a is connected to only one secondary contact element 12a, which in the exemplary embodiment of FIG. 2a is arranged below the primary contact elements 11a.
  • an upper secondary contact element 22a is provided, which is arranged above the primary contact elements 11a. Furthermore, the upper secondary contact element 22a on openings 17, through which the auxiliary connection means 3 are guided.
  • the upper 22a and the lower secondary contact element 12a are non-positively connected by means of plug connection means.
  • These connector means are in this embodiment micro-blades, which are attached to the inner surfaces of the openings 17 of the upper secondary contact element 22a and on the outer sides of the auxiliary connection means 3.
  • the upper 22a is pressed onto the lower secondary contact element 12a and the intermediate primary contact elements 11a firmly clamped between the secondary contact elements, whereby a flat electrical connection between the primary and secondary contact elements is produced.
  • the primary contact elements may additionally be ultrasonically connected to the lower secondary contact element 12a and / or the upper secondary contact element 22a. be welded.
  • the upper secondary contact element 22 a is mechanically fixed and electrically connected to the auxiliary connection means 3.
  • 2c shows the schematic drawing of a partial cross section through the contact element arrangement 10 according to the invention of a cell according to the invention
  • sealing means 24a and 24b are shown in FIG. 2c, which seal the sheath means 2 in the region of the secondary contact elements.
  • the upper sealant 24a is disposed on the upper side of the upper secondary contact element 22a
  • the lower sealant 24b is disposed on the lower side of the lower secondary contact element 12a.
  • the upper sealing means 24a has openings 18 through which the auxiliary connecting means 3 are guided.
  • the sealing means 24a and the sealing means 24b are pre-sealing layers made of plastic, which were firmly connected to the upper secondary contact element 22a and the lower secondary contact element 12a prior to assembly of the contact element arrangement.
  • the envelope inner layer of the sheath means 2 made of plastic. These plastics are fused together by heating, the sheath means 2 sealed in the region of the secondary contact elements in this way and the sheath means
  • FIG. 2d shows the schematic drawing of a partial cross section through the contact element arrangement according to the invention of a cell according to the invention in a fourth exemplary embodiment.
  • the auxiliary connection means 30 are separate parts, which are guided through openings 25 of the sheath means 2 at the bottom 2b and through openings 26 of the lower secondary contact element 32.
  • the auxiliary connection means 30 are socket elements with an internal thread to which the connection elements 80 are screwed, which correspond to the connecting elements 8 substantially.
  • the lower secondary contact element 32 in the region of the openings 26 and the upper secondary contact element 22a in the region of the openings 17 are preferably non-positively connected to the auxiliary connecting means 30 by, as in Fig. 2b and 2c, micro-blades are provided as a connector means.
  • the lower secondary contact element 32 like the upper secondary contact element 22a, is mechanically fixed and electrically connected to the auxiliary connection means 30.
  • auxiliary connection means 30 are extended so far that they can be passed through the openings of several stacked cells 1, so that they are mechanically fixed and detachably connected and can be electrically interconnected.
  • FIG. 3a shows the schematic drawing of a cross section through three cells according to the invention in the region of the secondary contact element for a parallel connection of cells according to the invention.
  • the cell 100 has substantially a structure which may correspond to one of the cross-sections shown in FIGS. 2a, 2b, 2c or 2d, but with no tertiary contact element being shown.
  • the auxiliary connection means 33 protrude from the cells 100 and provide contact areas by means of which the cells 100 can be interconnected. These auxiliary connection means 33 may correspond to the auxiliary connection means 3 or 30. But they can also be designed differently, e.g. as sockets.
  • auxiliary connecting means 33 arranged one above the other.
  • the auxiliary connection means 33 designed as anodes, are exchanged with those used as cathodes.
  • the trained auxiliary connecting means 34 are arranged one above the other by the cells 100 are rotated by 180 ° in its main plane.
  • FIG. 3 c shows the schematic drawing of a cross-section of a tertiary contact element of the cell according to the invention, wherein the tertiary contact element is designed as cell connection means 40.
  • the cell connection means 40 is a substantially U-shaped gripping element.
  • This cell connection means has an inner side 41 and an outer side 45.
  • Schematically represented are contact areas 42, 43 and 44 with which an electrical contact between the auxiliary connection means of adjacent cells
  • the cell connection means 40 at least partially by connecting elements, e.g. the connecting elements 8 or 80, with the auxiliary connection means and thus with the cells 100 is connected.
  • FIG. 3d shows the schematic drawing of a partial cross-section through three cells in front view in the region of the secondary contact element, for a serial shading of cells according to the invention according to FIG. 3b by means of the tertiary contact element shown in FIG. 3c, which is designed as cell connection element 40.
  • the cell connection elements 40 are mechanically and electrically connected to one another mechanically and electrically by the mechanically fixed and electrical contacting in the contact regions 42 and 44, and in this way the cells 100 are mechanically firmly connected to one another and electrically connected.

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Abstract

Die erfindungsgemässe Zelleneinrichtung mit Kontaktelementanordnung für eine Primär- oder Sekundärbatterie umfasst mindestens ein im Wesentlichen flaches erstes Elektrodenelement, das mit mindestens einem im Wesentlichen flachen ersten Primärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist, mindestens ein im Wesentlichen flaches zweites Elektrodenelement, das mit mindestens einem im Wesentlichen flachen zweiten Primärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist, und mindestens ein im Wesentlichen flaches Trennelement, wobei zwei benachbarte Elektrodenelemente durch mindestens ein Trennelement räumlich getrennt übereinander angeordnet sind. Die erfindungsgemässe Zelleneinrichtung mit Kontaktelementanordnung umfasst ferner eine Hülleinrichtung, mithilfe derer ein Hüllinnenraum von einem Hüllaussenraum abgegrenzt wird, wobei das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Elektrodenelement, sowie die mit diesen Elektrodenelementen verbundenen ersten und zweiten Primärkontaktelemente und das mindestens eine Trennelement innerhalb des Hüllinnenraums angeordnet sind. Erfindungsgemäss ist das mindestens eine erste Primärkontaktelement mit mindestens einem im Wesentlichen flachen ersten Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden, wobei dieses mindestens eine erste Sekundärkontaktelement zumindest teilweise innerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist, und das mindestens eine zweite Primärkontaktelement mit mindestens einem im Wesentlichen flachen zweiten Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden, wobei dieses mindestens eine zweite Sekundärkontaktelement zumindest teilweise innerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist. Ferner ist erfindungsgemäss mindestens ein Tertiärkontaktelement vorgesehen, das im Wesentlichen ausserhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist und das mindestens einem Sekundärkontaktelement aus mindestens einem Batteriezellenelement zugeordnet ist, und mindestens ein Verbindungselement vorgesehen, mittels welchem das mindestens eine Tertiärkontaktelement mit mindestens einem Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbindbar ist.

Description

Dieter Teckhaus St. Georg Straße 12, 58809 Neuenrade
0
Batteriezelle mit Kontaktelementanordnung
B e s c h r e i b u n g 5
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie, die aus mindestens einer Zelle mit einer Kontaktelementanordnung aufgebaut ist, eine Zelle mit einer Kontaktelementanordnung, deren Verwendung, sowie ein Verfahren zu de- o ren Herstellung.
Die vorliegende Erfindung betrifft sowohl Batterien oder Primärbatterien, d.h, nicht wieder aufladbare elektrische Energiespeicher, als auch sogenannte Sekundärbatterien oder Akkumulatoren, die wieder aufladbar sind. Im Rah-5 men der vorliegenden Erfindung wird vereinfachend der Begriff "Batterie", soweit nicht anders vermerkt, für beide Typen (nicht aufladbar und aufladbar) verwendet. Batterien, die eine Zelle oder eine Kontaktelementanordnung der hier in Rede stehenden Art aufweisen, sind insbesondere im Hochleistungsbereich zu finden, wenn es um Verwendung eines Energiespeichers o mit hoher Energiedichte geht oder wenn hohe Entladeströme gefordert werden. Lithium-basierte Sekundärbatterien, insbesondere Lithium-Ionen und Lithium-Polymer-Sekundärbatterien sind Beispiele für solche Energiespeicher. Mögliche Anwendungen umfassen z.B. den Einsatz als Traktionsbatterien von Elektro- (Land-, Wasser-, Luft-, Raum-) Fahrzeugen, Hybridbatterien von Hybridfahrzeugen, Starterbatterien von Kraftfahrzeugen, sowie Energie- Speicher für die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und für Solaranlagen.
Beim Entladen und Laden von solchen Sekundärbatterien können große e- lektrische Ströme in den Ableitern der Zelle und den Leitern des Stromkrei- ses fließen, die zur Erwärmung führen. Der elektrische Widerstand nimmt im Wesentlichen mit abnehmendem Leiterquerschnitt zu. Insbesondere an den Kontaktstellen von Elektroden, Elektrodenkontakten, Ableitern und Batteriekontakten kann der Leiterquerschnitt aufgrund einer kleinen Kontaktfläche gering sein. Zudem kann sich die Kontaktfläche durch Materialfehler, Korro- sion, mechanisch oder thermisch bedingte Spannungen und andere Einflüsse weiter reduzieren, so dass die Stromdichte in solchen Kontaktbereichen unter verstärkter Freisetzung von Wärme zunehmen kann. Problematisch kann sich dann auswirken, dass ein Teil der an den Kontakten entstehenden Wärme an die Zelle und die Batterieelektroden abgegeben wird und somit deren Betrieb oder sogar deren Betriebssicherheit beeinträchtigt sein kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine verbesserte Zelle mit einer Kontaktelementanordnung, eine verbesserte Kontaktelementanordnung für eine Zelle, eine verbesserte Batterie und ein Verfahren zur Her- Stellung dieser Zelle bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1 , den Gegenstand des Anspruchs 7, den Gegenstand des Anspruchs 23 und den Gegenstand des Anspruchs 24. Zu bevorzugende Wei- terbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine erfindungsgemäße Zelle mit Kontaktelementanordnung für eine Primäroder Sekundärbatterie umfasst mindestens ein im Wesentlichen flaches erstes Elektrodenelement, das mit mindestens einem im Wesentlichen flachen ersten Primärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist, min- 5 destens ein im Wesentlichen flaches zweites Elektrodenelement, das mit mindestens einem im Wesentlichen flachen zweiten Primärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist, und mindestens ein im Wesentlichen flaches Trennelement, wobei zwei benachbarte Elektrodenelemente durch mindestens ein Trennelement räumlich getrennt übereinander ange-0 ordnet sind. Die erfindungsgemäße Zelle mit Kontaktelementanordnung umfasst ferner eine Hülleinrichtung, mithilfe derer ein Hüllinnenraum von einem Hüllaußenraum abgegrenzt wird, wobei das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Elektrodenelement, sowie die mit diesen Elektrodenelementen verbundenen ersten und zweiten Primärkontaktelemente und5 das mindestens eine Trennelement innerhalb des Hüllinnenraums angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist das mindestens eine erste Primärkontaktelement mit mindestens einem im Wesentlichen flachen ersten Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden, wobei dieses mindestens eine erste Sekundärkontaktelement zumindest teilweise innerhalb der Hüll- o einrichtung angeordnet ist, und das mindestens eine zweite Primärkontaktelement mit mindestens einem im Wesentlichen flachen zweiten Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden, wobei dieses mindestens eine zweite Sekundärkontaktelement zumindest teilweise innerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist. Ferner ist erfindungsgemäß mindestens ein5 Tertiärkontaktelement vorgesehen, das im Wesentlichen außerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist und das mindestens einem Sekundärkontaktelement aus mindestens einem Batteriezellenelement zugeordnet ist, und mindestens ein Verbindungselement vorgesehen, mittels welchem das mindestens eine Tertiärkontaktelement mit mindestens einem Sekundärkontaktele- o ment mechanisch und elektrisch verbindbar ist. - A -
AIs erstes Elektrodenelement wird vorzugsweise ein solcher Teil einer Batterieelektrode bezeichnet, der im Betrieb der Batterie eine erste elektrische Polarität aufweist. Als zweites Elektrodenelement wird vorzugsweise ein solcher Teil einer Batterieelektrode bezeichnet, der dann eine dem ersten Elekt- rodenelement entgegengesetzte (zweite) elektrische Polarität aufweist. Insbesondere kann beim Entladen einer Sekundärbatterie ein erstes Elektrodenelement Teil der Anode der Zelle sein und ein zweites Elektrodenelement Teil der Kathode der Zelle sein. In diesem Fall wird beim Aufladen der Sekundärbatterie, wenn durch Umpolen der Elektroden die elektrochemischen Vorgänge an den Elektroden vertauscht werden, dieses erste Elektrodenelement Teil der Kathode und dieses zweite Elektrodenelement Teil der A- node sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindungen werden vorzugsweise Kontakt- elemente, die aufgrund ihrer Verschattung diese erste elektrische Polarität aufweisen, als erste Kontaktelemente bezeichnet. Entsprechend werden vorzugsweise Kontaktelemente, die aufgrund ihrer Verschaltung diese zweite elektrische Polarität aufweisen, als zweite Kontaktelemente bezeichnet. Falls nicht zwischen erstem und zweitem Element unterschieden wird, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise beide Elemente gemeint sein.
Ein im Wesentlichen flaches Elektrodenelement wird vorzugsweise aus mehreren Bestandteilen gebildet. Vorzugsweise umfasst ein im Wesentlichen flaches Elektrodenelement mindestens eine Elektrodenreaktionsschicht, in der die strombewirkenden chemischen Reaktionen ablaufen, und vorzugsweise mindestens eine Stromkollektorschicht aus einem leitenden Material, z.B. eine Metallfolie oder ein Metallgitter, über die der erzeugte elektrische Strom abgeleitet wird. Im Betrieb der Zelle sind diese Schichten vorzugswei- se elektrisch miteinander verbunden. Es ist aber auch vorzugsweise vorge- sehen, dass ein Elektrodenelement im Wesentlichen nur aus einer Komponente besteht.
Ein Elektrodenelement ist vorzugsweise mit wenigstens einem Primärkon- taktelement mechanisch und elektrisch verbunden, welches als elektrischer Kontakt zum Ableiten/Zuführen des in den Elektrodenelementen erzeugten elektrischen Stroms dient. Vorzugsweise ist an dem mindestens einen ersten Elektrodenelement mindestens ein im wesentlichen flaches erstes Primärkontaktelement vorgesehen und an dem mindestens einen zweiten Elektro- denelement mindestens ein im wesentlichen flaches zweites Primärkontaktelement vorgesehen, wobei ein Primärkontaktelement jeweils vorzugsweise in einem Randbereich mit vorzugsweise dem Randbereich eines Elektrodenelementes verbunden ist. Vorzugsweise weist die mechanische Verbindung zwischen dem mindestens einen Primärkontaktelement und dem mindestens einen Sekundärkontaktelement eine große elektrische Kontaktfläche auf. Dies hat den Vorteil, dass eine lokal hohe Stromdichte weitgehend vermieden werden kann.
In einer bevorzugten Gestaltung der Elektrodenanordnung ist an einem rechteckförmigen Elektrodenelement genau ein Primärkontaktelement vorgesehen, das im Wesentlichen länglich und rechteckförmig ausgebildet ist und der Länge nach mit einer Längsseite des Elektrodenelements verbunden ist. Ebenso möglich und bevorzugt vorgesehen ist es, dass das Primärkontaktelement im Wesentlichen aus zwei länglichen Abschnitten besteht, die im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehend an ihren Enden L-förmig verbunden sind, wobei jeweils einer dieser Abschnitte mit einer seitlichen Längsseite des Elektrodenelements mechanisch und elektrisch verbunden ist. Vorzugsweise wird so zwischen einem Elektrodenelement und einem Primärkontaktelement eine möglichst große Kontaktfläche geschaffen. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Stromdichte durch den größeren Leiterquerschnitt der Kontaktfläche klein gehalten werden kann. Ebenso möglich und bevorzugt vorgesehen ist es, dass mindestens ein E- lektrodenelement und das Trennelement im Wesentlichen eine Form aufweisen, die einer Gruppe von Formen entnommen ist, die eine Kreisform, eine elliptische Form, eine dreieckige Form, eine viereckige Form, insbesondere eine Rauten- oder Trapezform, eine fünf- oder sechseckige Form oder polygonale Form, eine Form mit abschnittsweise gekrümmter oder gerader Außenlinie, und dergleichen, und Kombinationen aus diesen Formen umfasst. Ebenso möglich und vorzugsweise vorgesehen ist es, dass mindestens ein Elektrodenelement und das Trennelement eine Aussparung oder einen Durchbruch aufweisen, insbesondere im Wesentlichen ringförmig und insbesondere kreisringförmig sind. In diesem Fall ist zumindest in Teilbereichen der Aussparung oder des Durchbruchs mindestens ein Primärkontaktelement angeordnet und mit dem mindestens einen Elektrodenelement verbunden. Das mindestens eine Primärkontaktelement ist bei den genannten For- men der Elektrodenelemente in seiner äußeren Form dem Außenumriss des Elektrodenelements vorzugsweise zumindest teilweise angepasst. Beispielsweise weist ein kreisförmiges Elektrodenelement vorzugsweise mindestens ein Primärkontaktelement aus einem Kreisringabschnitt auf. Ein Vorteil einer solchen Formgestaltung kann sein, dass Transportvorgänge wie Wärmetransport, Ladungsträgertransport oder der Transport von Elektrolytbestandteilen optimiert werden können, indem z.B. möglichst kurze Transportwege und/oder Transportwege einheitlicher Länge geschaffen werden. Ein weiterer Vorteil dieser Formgestaltung kann sein, dass eine Zelle bzw. eine Batterie aufgebaut werden kann, deren äußere Form nach Vorgaben angepasst werden kann, um z.B. einen begrenzt verfügbaren Raum optimal auszunützen.
Vorzugsweise werden bei übereinander angeordneten, von Trennelementen getrennten Elektrodenelementen, die einen Elektrodenstapel bilden, die die- sen Elektrodenelementen zugeordneten Primärkontaktelemente übereinander angeordnet nach außen abgeführt. Es ist jedoch in einer weiteren bevor- zugten Gestaltung der Elektrodenanordnung auch vorgesehen, dass die Primärkontaktelemente zumindest teilweise nicht übereinander angeordnet nach außen abgeführt werden. Ein Vorteil einer solchen Anordnung mit teilweise nicht übereinander angeordneten Primärkontaktelementen kann sein, dass die bei Stromfluss erzeugte Wärme besser nach außen abgeführt bzw. verteilt werden kann.
Die den ersten Elektrodenelementen zugeordneten ersten Primärkontaktelemente werden vorzugsweise auf mindestens einer ersten Seite des Elekt- rodenstapels herausgeführt, und die den zweiten Elektrodenelementen zugeordneten zweiten Primärkontaktelemente werden vorzugsweise auf mindestens einer zweiten Seite des Elektrodenstapels herausgeführt, wobei keine der ersten Seiten mit irgendeiner der zweiten Seiten überlappt, so dass Kurzschlüsse ausgeschlossen sind.
Es ist aber auch möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass die ersten und zweiten Primärkontaktelemente an derselben Seite oder an benachbarten Seiten eines ELektrodenstapels über die Fläche der Trennelemente hervorstehend aus dem Elektrodenstapel herausgeführt sind, wobei jeweils die ers- ten Primärkontaktelemente übereinanderliegen und die zweiten Primärkontaktelemente übereinanderliegen und wobei erste und zweite Primärkontaktelemente voneinander beabstandet sind.
Vorzugsweise sind in einem Elektrodenstapel von im Wesentlichen rechteck- förmigen Trennelementen und Elektrodenelementen, welche Primärkontaktelemente aufweisen, die ersten Primärkontaktelemente an der ersten längeren Längsseite über die Fläche der Trennelemente hervorstehend und übereinander liegend aus dem Elektrodenstapel herausgeführt und die zweiten Primärkontaktelemente an der zweiten längeren Längsseite über die Fläche der Trennelemente hervorstehend und übereinander liegend aus dem Elektrodenstapel herausgeführt. Ein Primärkontaktelement weist in einer bevorzugten Gestaltung mindestens einen Durchbruch auf, der insbesondere dem Durchführen eines Verbindungselements oder Hilfsverbindungsmittels dient. Ebenso möglich und bevorzugt ist, dass ein Primärkontaktelement zu demselben Zweck mindestens eine Aussparung aufweist.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Kontaktelementanordnung ist vorgesehen, dass mindestens ein Primärkontaktelement mit einem Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist. Vorzugs- weise sind mehrere Primärkontaktelemente übereinander angeordnet und mit dem Sekundärkontaktelement elektrisch und mechanisch verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden. Im Fall der stoffschlüssigen Verbindung wird das mindestens eine Primärkontaktelement und das Sekundärkontaktelement vorzugsweise verschweißt, insbesondere mittels Ultraschall verschweißt. Ferner bietet die stoffschlüssige Verbindung vorzugsweise einen großen, insbesondere flächigen, elektrischen Kontaktbereich zwischen dem mindestens einen Primärkontaktelement und dem mindestens einen Sekundärkontaktelement, so dass insbesondere punktuelle Bereiche wärmefreisetzender hoher Stromdichte weitgehend vermieden werden können.
Ein Sekundärkontaktelement ist in seiner äußeren Form vorzugsweise derart gestaltet, dass es zumindest abschnittsweise der äußeren Form des mindestens einen Primärkontaktelements angepasst ist, welches mit dem Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden wird. Im Fall von im Wesentlichen länglichen und rechteckförmigen Primärkontaktelementen ist deshalb auch das Sekundärkontaktelement vorzugsweise im Wesentlichen länglich und rechteckförmig ausgebildet und ferner vorzugsweise entlang der gesamten Länge mit dem mindestens einen Primärkontaktelement verbunden. Ferner weist das mindestens eine Sekundärkontaktelement vorzugsweise keine scharfen Kanten auf, sondern ist vorzugsweise zumindest teilweise abgerundet, um im Kontakt mit der Hülleinrichtung eine Beschädigung der Hülleinrichtung insbesondere bei der Montage der Zelle und/oder bei einem langfristigem Betrieb der Zelle zu vermeiden.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Primärkontaktelement mit zwei Sekundärkontaktelementen mechanisch und elektrisch verbunden ist. Vorzugsweise sind mehre- re Primärkontaktelemente übereinander angeordnet und mit einem unteren und einem oberen Sekundärkontaktelement elektrisch und mechanisch verbunden, insbesondere kraftschlüssig oder stoffschlüssig verbunden. Das untere Sekundärkontaktelement ist dabei unterhalb des mindestens einen Primärkontaktelements und das obere Sekundärkontaktelement ist oberhalb des mindestens einen Primärkontaktelements angeordnet und mit diesem mechanisch und elektrisch verbunden.
Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass die elektrische Kontaktfläche zwischen dem mindestens einen Primärkontaktelement und den beiden Sekundärkon- taktelementen etwa doppelt so groß ist wie im Fall von nur einem Sekundärkontaktelement. Infolge dessen wird der elektrische Strom durch eine im Wesentlichen verdoppelte elektrische Kontaktfläche nach außen abgeführt, wodurch sich im Kontaktbereich zwischen dem mindestens einen Primärkontaktelement und den beiden Sekundärkontaktelement die Stromdichte ent- sprechend verringert. Auf diese Weise wird die Wärmefreisetzung im Kontaktbereich reduziert, wodurch der Betrieb der Zelle zuverlässiger wird.
Vorzugsweise werden das untere und das obere Sekundärkontaktelement gegeneinandergepresst angeordnet, so dass das mindestens eine Primär- kontaktelement zwischen diesen Sekundärkontaktelementen eingeklemmt wird. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass durch das Pressen bzw. Klem- men zwischen dem mindestens einen Primärkontaktelement und den beiden Sekundärkontaktelementen Unebenheiten geplättet werden und eine möglichst große Kontaktfläche sichergestellt wird, so dass im Betrieb der Zelle lokale Bereiche hoher Stromdichte weitgehend vermieden werden können. Auf diese Weise wird die Wärmefreisetzung im Kontaktbereich reduziert, wodurch der Betrieb der Zelle zuverlässiger wird.
In einer bevorzugten Gestaltung des mindestens einen Sekundärkontaktelement ist in diesem mindestens ein Durchbruch vorgesehen. Dieser ist vorzugsweise übereinanderliegend mit dem mindestens einen Durchbruch des mindestens einen Primärkontaktelements angeordnet. Durch diese Durchbrüche kann zumindest teilweise ein Hilfsverbindungsmittel und/oder zumindest teilweise ein Verbindungselement geführt werden, mithilfe derer das mindestens eine Primärkontaktelement und/oder das mindestens eine Sekundärkontaktelement und/oder das mindestens eine Tertiärkontaktelement miteinander verbunden werden können.
Vorzugsweise ist mindestens ein Hilfsverbindungsmittel vorgesehen, das mit dem mindestens einen Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist, wobei mittels dieses Hilfsverbindungsmittels mindestens ein Primärkontaktelement und /oder mindestens ein Sekundärkontaktelement und/oder mindestens ein Tertiärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden werden können.
Vorzugsweise ist dieses mindestens eine Hilfsverbindungsmittel mechanisch fest oder integral mit einem Sekundärkontaktelement verbunden, wobei dieses Hilfsverbindungsmittel insbesondere eine Erhebung des Sekundärkontaktelements sein kann. Dies hat den Vorteil, dass die Montage oder die Demontage der Kontaktanordnung vereinfacht ist. Bei einer anderen, eben- falls zu bevorzugenden Gestaltung ist dieses Hilfsverbindungsmittel ein separates Teil. Ein Vorteil der Gestaltung dieses Hilfsverbindungsmittel als se- parates Teil ist es, dass die Anzahl der Verbindungsstellen den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden kann. Ein anderer Vorteil der Gestaltung dieses Hilfsverbindungsmittel als separates Teil ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Kontaktelementanordnung zu sehen, bei der mehrere Se- kundärkontaktelemente, gegebenenfalls aus mehreren Zellen, miteinander verbunden werden können, indem ein separat ausgeführtes Hilfsverbindungsmittel durch die übereinander angeordneten Durchbrüche der Hülleinrichtung, der Primärkontaktelemente, der Sekundärkontaktelemente und gegebenenfalls des mindestens einen Tertiärkontaktelementes geführt wird.
In einer bevorzugten Gestaltung des unteren Sekundärkontaktelements und des oberen Sekundärkontaktelements der zweiten Ausführungsform sind an der Außenseite des mindestens einen Hilfsverbindungsmittels, das entweder integral mit dem unteren Sekundärkontaktelement verbunden ist oder eine separates Teil ist, erste Steckverbindungsmittel vorgesehen. Ferner sind in mindestens einem der beiden Sekundärkontaktelemente Durchbrüche vorgesehen. Diese Durchbrüche weisen in dieser bevorzugten Gestaltung der ' beiden Sekundärkontaktelemente an ihrer Innenseite zweite Steckverbindungsmittel auf. Beim Anordnen eines solchen Hilfsverbindungsmittels in einem solchen Durchbruch wird zwischen dem Hilfsverbindungsmittel und dem Durchbruch mittels des ersten und des zweiten Steckverbindungsmittels vorzugsweise eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten und zweiten Steckverbindungsmittel um Rastmittel, z.B. kleine Lamellen, so dass insbesondere eine Mikrolamellen- Verbindung vorliegt. Ebenso bevorzugt können diese Rastmittel in anderen Formen einer Nut- und Federverbindung ausgebildet sein. Ebenso bevorzugt bestehen die Steckverbindungsmittel jeweils aus Flächen einer gewissen Oberflächenrauheit, wobei der Außendurchmesser des Hilfsverbindungsmittels und der Innendurchmesser des Durchbruchs so ausgelegt sind, dass eine Passung beim Anordnen des Hilfsverbindungsmittels innerhalb des
Durchbruchs erzielt wird, die zu einer kraftschlüssige Verbindung der beiden Teile führt. Durch diese kraftschlüssige Verbindung werden vorzugsweise das obere und das untere Sekundärkontaktelement aufeinandergepresst, so dass das mindestens eine Primärkontaktelement zwischen ihnen eingeklemmt wird. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass durch das Pressen bzw. Klemmen zwischen dem mindestens einen Primärkontaktelement und den beiden Sekundärkontaktelementen Unebenheiten geplättet werden und eine möglichst große Kontaktfläche sichergestellt wird.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Hilfsverbindungsmittel ein Buchsen- oder Bolzenelement. Dieses mindestens eine Buchsenelement ist vorzugsweise eine Mikrolamellenbuchse oder eine Gewindebuchse oder dergleichen. Vorzugsweise ist dieses Hilfsverbindungsmittel bezüglich des Sekundärkontaktelements als Erhebung gestaltet, welche aus der Oberfläche des Sekundärkontaktelements hervorsteht. Falls das Hilfsverbindungsmittel als Buchsenelement ausgeführt ist, ist es auch möglich und bevorzugt vorgesehen, dass das Buchsenelement zumindest teilweise als Vertiefung des Sekundärkontaktelements ausgebildet ist. Ferner ist es möglich und bevorzugt vorgesehen, dass das mindestens eine Sekundärkontaktelement mindestens einen Durchbruch aufweist, der zumindest einen Teil eines Hilfsverbin- dungsmittels darstellt, indem er insbesondere zumindest als Teil eines Buchsenelement ausgebildet ist.
Das Verbindungselement ist vorzugsweise so ausgeführt, dass es mit dem Hilfsverbindungsmittel eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung her- stellen kann. Vorzugsweise ist das Verbindungselement ein zum Hilfsverbindungsmittel komplementäres Bolzen- oder Buchsenelement, insbesondere eine Gewindebuchse. Ein Vorteil dieser Gestaltung ist, dass zwischen dem mindestens einen Primärkontaktelement, dem mindestens einen Sekundärkontaktelement und dem mindestens einen Tertiärkontaktelement eine me- chanisch feste und elektrisch zuverlässige, aber lösbare Verbindung herstellbar ist. Eine solche lösbare Verbindung erlaubt eine vereinfachte De- montage der Kontaktelementanordnung und gegebenenfalls eine effektivere Wiederverwertbarkeit der Komponenten bei geringerem Aufwand.
Ebenso möglich und vorzugsweise vorgesehen ist es, dass zwischen dem Verbindungselement und dem Hilfsverbindungsmittel eine im Wesentlichen unlösbare Verbindung hergestellt wird. Vorzugsweise wird diese Verbindung durch eine zumindest teilweise formschlüssige Verbindung, insbesondere durch eine Nietverbindung verwirklicht. In diesem Fall weist vorzugsweise das Verbindungselement einen Nietkörper oder Dorn auf. Komplementär dazu weist das Hilfsverbindungsmittel in diesem Fall vorzugsweise einen
Dorn oder einen Nietkörper auf. Ebenso möglich und bevorzugt ist es, dass eine weitgehend unlösbare Verbindung durch eine Mikrolamellenverbindung verwirklicht wird. Eine solche Verbindung weist an den zu verbindenden Teilen vorzugsweise kleine Lamellen oder Schuppen auf, die in komplementä- ren Winkeln zur Oberfläche fest mit dem jeweiligen Teil verbunden sind, so dass sie ineinander verhakbar sind. Es ist aber auch möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass andere Techniken zum Herstellen einer unlösbaren. Verbindung, insbesondere auch Techniken zum stoffschlüssigen Verbinden, wie z.B. Verschweißen oder Verkleben mit elektrisch leitfähigem Klebstoff, eingesetzt werden.
Vorzugsweise weist das Verbindungselement und/oder das separat ausgeführte Hilfsverbindungsmittel einen Kopfteil auf, der beim Verbinden des Verbindungselements und dem Hilfsverbindungsmittel vorzugsweise eine Kraft auf das mindestens eine Tertiärkontaktelement, das mindestens eine Sekundärkontaktelement und das mindestens eine Primärkontaktelement aufbringt und diese Teile zusammenpresst.
Die Hülleinrichtung besteht vorzugsweise aus mehreren Schichten eines vor- zugsweise flexiblen Materials. Insbesondere können es sich bei diesen
Schichten zumindest teilweise um metallische Folien, insbesondere Alumini- umfolien, und um Kunststofffolien handeln, die miteinander verbunden sind. Vorzugsweise weist die Hülleinrichtung an ihrer Innenseite eine Hüllinnenschicht auf, die aus einem Kunststoff besteht. Dieser Kunststoff ist vorzugsweise ein Polypropylen. Ebenso vorzugsweise ist dieser Kunststoff ein ande- rer Kunststoff als Polypropylen, der insbesondere für den Zweck der Abdichtung geeignet ist. Vorzugsweise bildet die Hülleinrichtung einen Beutel, der an den Rändern vollständig abgedichtet werden kann. Vorzugsweise erfolgt diese Abdichtung durch Anlegen einer ersten Temperatur im Randbereich der Hülleinrichtung, in dem die Hüllinnenschicht einer Oberseite der Hüllein- richtung und die Hüllinnenschicht einer Unterseite der Hülleinrichtung übereinander angeordnet sind und in Kontakt stehen. Durch das Anlegen der ersten Temperatur wird vorzugsweise der Kunststoff der Hüllinnenschicht der Ober- und Unterseite miteinander verschmolzen und danach gekühlt. Durch eine solche Abdichtung wird der Hüllinnenraum, der insbesondere die Elekt- rodenelemente enthält und einen flüssigen Elektrolyten enthalten kann, vorzugsweise hermetisch gegenüber dem Außenraum abgedichtet, so dass ein unbeabsichtigtes Austreten oder Eindringen von Gasen und Flüssigkeiten unmöglich ist. Vorzugsweise ist der verschlossene Hüllinnenraum mit einem Unterdruck bezüglich des Hüllaußenraums versehen.
In einer weiteren bevorzugten Gestaltung der Kontaktelementanordnung sind Abdichtmittel vorgesehen, mithilfe derer eine Abdichtung der Hülleinrichtung im Bereich der Sekundärkontaktelemente möglich ist. Durch eine solche Abdichtung wird der Hüllinnenraum, der insbesondere die Elektrodenelemente enthält und einen flüssigen Elektrolyten enthalten kann, vorzugsweise hermetisch gegenüber dem Außenraum abgedichtet, so dass ein unbeabsichtigtes Austreten oder Eindringen von Gasen und Flüssigkeiten unmöglich ist.
Erste Abdichtmittel sind vorzugsweise an mindestens einem Sekundärkon- taktelement innerhalb der Hülleinrichtung angeordnet. Insbesondere ist ein solches Abdichtmittel eine Vorversiegelungsschicht, die auf einer Seite eines Sekundärkontaktelements aufgebracht ist, und die mit einer Hüllinnenschicht, die an der Innenseite der Hülleinrichtung angebracht ist, verbunden werden kann. Diese Vorversiegelungsschicht ist vorzugsweise eine dünne Schicht eines Kunststoffs, die vorzugsweise vor der Montage des Sekundär- kontaktelements in der Hülleinrichtung zumindest auf einer Teilfläche des Sekundärkontaktelements aufgebracht wird. Diese Teilfläche des Sekundärkontaktelements ist eine solche Oberfläche, die nach dieser Montage mit der Innenseite der Hülleinrichtung in Kontakt steht. Das Aufbringen der Vorversiegelungsschicht auf das mindestens eine Sekundärkontaktelement erfolgt vorzugsweise unter Hitze und insbesondere durch Extrusionsbeschichtung mit einem Kunststoff. Dieser Kunststoff ist vorzugsweise ein Polypropylen. Ebenso vorzugsweise ist dieser Kunststoff ein anderer Kunststoff als Polypropylen, der insbesondere für den Zweck der Abdichtung geeignet ist. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass dieser Kunststoff durch Anlegen einer zweiten Temperatur mit dem Kunststoff der Hüllinnenschicht verschmolzen werden kann, wodurch das mindestens eine Sekundärkontaktelement im Bereich dieser Teilfläche dicht mit der Hülleinrichtung verbunden wird.
Diese erste Temperatur und diese zweite Temperatur sind vorzugsweise gleich. Es ist aber auch möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass diese Temperaturen in der Weise verschieden sind, dass bei der ersten Temperatur nur der Kunststoff der Hüllinnenschicht verschmilzt und erst bei einer zweiten Temperatur, die vorzugsweise höher ist als die erste Temperatur, der Kunststoff des ersten Abdichtmittels schmilzt. Ebenso ist es möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass bei der ersten Temperatur nur der Kunststoff des ersten Abdichtmittels schmilzt und erst bei einer zweiten Temperatur der Kunststoff des Hüllinnenschicht schmilzt. Auf diese Weise kann das Abdichten der Hülleinrichtung bei der Montage der Zelle in zwei Prozess- schritte gegliedert werden. Es ist aber auch möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass dieses erste Abdichtmittel zumindest teilweise durch Verkleben mit dem Sekundärkontaktelement verbunden wird. Ebenso ist es möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass dieses Abdichtmittel mit der Innenseite der Hülleinrichtung zu- mindest teilweise durch Verkleben mit der Hülleinrichtung verbunden wird. Femer ist vorzugsweise vorgesehen, dass dieses Abdichtmittel ein Klebstoff ist.
Ferner sind vorzugsweise zweite Abdichtmittel vorgesehen, die zwischen dem mindestens einen Verbindungselement und der Hülleinrichtung angeordnet sind, und/oder die zwischen dem mindestens einen Hilfsverbin- dungsmittel und der Hülleinrichtung angeordnet sind. Diese zweiten Abdichtmittel können z.B. O-Ringe sein, durch die ein Verbindungselement o- der ein Hilfsverbindungsmittel geführt wird. Die zweiten Abdichtmittel können aus einem elastischen Kunststoff bestehen, der durch Aufbringen einer Anpresskraft durch das Verbindungselement oder Hilfsverbindungsmittel auf die Hülleinrichtung gepresst wird und auf diese Weise eine Abdichtung erzielt. Durch eine solche Abdichtung wird der Hüllinnenraum, der insbesondere die Elektrodenelemente enthält und einen flüssigen Elektrolyten enthalten kann, vorzugsweise hermetisch gegenüber dem Außenraum abgedichtet, so dass ein unbeabsichtigtes Austreten oder Eindringen von Gasen und Flüssigkeiten unmöglich ist. Es ist aber auch möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass die zweiten Abdichtmittel durch Verkleben mit dem Verbindungselement und/oder dem Hilfsverbindungsmittel und der Hülleinrichtung ver- bunden werden und so eine Abdichtung erreicht wird. Ebenso ist es möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass das zweite Abdichtmittel ein Klebstoff ist.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass neben oder anstelle dem ersten und/oder dem zweiten Abdichtmittel weitere Abdichtmittel vorgesehen sein können, welche die Hülleinrichtung abdichten. Der Hüllinnenraum ist vorzugsweise weitgehend gasfrei und weist vorzugsweise einen wesentlich niedrigeren Druck als der Hüllaußenraum, insbesondere die Umgebung auf. Insbesondere um zu verhindern, dass sich bei einer fehlerbedingten Gasentwicklung an den Elektrodenelementen im Betrieb der Zelle im Hüllinnenraum ein Druck aufbaut, sind vorzugsweise Druckausgleichsmittel vorgesehen, die einen solchen fehlerbedingten Druck im Hüllinnenraum kontrolliert abbauen, indem das im Hüllinnenraum entstandene Gas mittels des Druckausgleichsmittels kontrolliert in den Hüllaußenraum abgegeben wird. Vorzugsweise sind mindestens einer Zelle, insbesondere einer Batterie, mindestens eine Gasauffangeinrichtung zugeordnet, die das austretende Gas aufnehmen, und so eine Kontaminierung der Umgebung zu verhindern. Ebenso ist es aber möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass keine Gasauffangeinrichtungen vorgesehen sind.
Ein solches Druckausgleichsmittel wird vorzugsweise durch Modifizieren eines Verbindungselementes und/oder eines Hilfsverbindungsmittels geschaffen. Dies hat unter anderem die Vorteile, dass die Anzahl der erforderlichen Druckausgleichsmittel an die Erfordernisse des jeweiligen Batterietyps ange- passt werden können und dass die anderen Bestandteile der Zelle und der Kontaktelementanordnung vorzugsweise nicht abgeändert werden müssen, so dass ein einfacher modularer Aufbau besteht.
Vorzugsweise ist ein Druckausgleichsmittel ein Buchsenelement, das als Kanal ausgebildet ist, dessen eines Ende zu dem von der Hülleinrichtung des Batterieelements umhüllten Innenraum geöffnet ist, und dessen anderen Ende in den Außenraum weist und der durch einen Bereich geringer Materialdicke verschlossen ist. Bei einem fehlerbedingten Druck im Hüllinnenraum bricht der Bereich geringer Materialdicke auf, so dass der Druck kontrolliert entweichen kann. Ein solcher Bereich geringer Materialdicke kann eine Berstscheibe sein, die bei Erreichen eines bestimmten Drucks innerhalb des Hüllinnenraums durch kontrolliertes Bersten den Gasaustritt aus der verschlossenen Zelle an dieser definierten Stelle ermöglicht.
Ebenso möglich und vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Druckaus- gleichsmittel ein Ventil ist, dessen eines Ende zum Hüllinnneraum geöffnet ist, und dessen anderen Ende in den Hüllaußenraum weist. Bei einem fehlerbedingten Druck im Hüllinnenraum wird der Druck kontrolliert durch das Ventil in den Hüllaußenraum abgegeben.
Das mindestens eine Tertiärkontaktelement weist vorzugsweise eine äußere Form auf, die im Wesentlichen der äußeren Form des Primär- und des Sekundärkontaktelements angepasst ist. Vorzugsweise ist das Tertiärkontaktelement ein im Wesentlichen flaches und länglich geformtes Teil, das außen an der Hülleinrichtung angeordnet wird und vorzugsweise einen Vorsprung ausbildet, der über die Form der Hülleinrichtung hervorsteht. Vorzugsweise besteht die Möglichkeit, mittels dieses Vorsprungs mehrere Tertiärkontaktelemente, insbesondere die Tertiärkontaktelemente mehrerer Zellen, miteinander mechanisch und elektrisch zu verbinden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Kontaktelementanordnung sind die Tertiärkontaktelemente zumindest teilweise als Zellenverbindungsmittel ausgebildet, mittels derer Sekundärkontaktelemente und/oder mit diesen verbundene Hilfsverbindungsmittel und/oder mit diesen verbundene Verbindungselemente aus verschiedenen Batteriezellenelementen miteinander mechanisch und elektrisch verbindbar sind, so dass diese Batteriezellenelemente durch diese Zellenverbindungsmittel parallel oder seriell verschaltet werden können.
Solche Zellenverbindungsmittel sind vorzugsweise im Wesentlichen U- förmige Umgriffselemente. Dabei weist das Umgriffselement vorzugsweise an seiner Innenseite einen ersten Kontaktbereich auf, an dem es mit einem Hilfsverbindungsmittel und/oder einem Verbindungselement einer ersten Zelle mechanisch und elektrisch verbunden werden kann. Ferner weist das Umgriffselement vorzugsweise an seiner Außenseite mindestes einen zweiten Kontaktbereich auf, an dem es mit einem Hilfsverbindungsmittel und/oder einem Verbindungselement mindestens einer zweiten Zelle mechanisch und elektrisch verbunden werden kann. Diese Verbindung ist vorzugsweise eine kraft- und formschlüssige Verbindung. Es ist auch möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass vor der Verbindung mit den Zellen mehrere Zellenverbindungsmittel als Verbindungsschiene miteinander ver- schweißt werden. Vorzugsweise umgreift das Umgriffselement den Rand einer Zelle.
Vorzugsweise können durch die Zellenverbindungsmittel mehrere Zellen seriell oder parallel verschaltet werden, wobei vorzugsweise zumindest ein ers- tes und ein zweites Tertiärkontaktelement eines solchen verschalteten Zellenverbundes nicht als Zellenverbindungsmittel ausgeführt sind, um einen äußeren elektrischen Kontaktabgriff zu bilden.
Das Material der stromdurchflossenen Sekundärkontaktelemente, Tertiär- kontaktelemente, Verbindungselemente und Hilfsverbindungsmittel einer Zelle, die bei Entladung der Zelle zur Anode der Batterie gehören, ist vorzugsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung. Ebenso möglich und vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Material dieser anodischen Teile Nickel ist oder nickelhaltig ist. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass andere Mate- rialien in den anodischen Teilen zum Einsatz kommen. Die Materialien dieser anodischen Teile sind vorzugsweise gleich. Es ist aber auch möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass die Materialien unterschiedlich sind.
Das Material der stromdurchflossenen Sekundärkontaktelemente, Tertiär- kontaktelemente, Verbindungselemente und Hilfsverbindungsmittel einer Zelle, die bei Entladung der Zelle zur Kathode der Batterie gehören, ist vor- zugsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass andere Materialien in den kathodischen Teilen zum Einsatz kommen. Die Materialien dieser kathodischen Teile sind vorzugsweise gleich. Es ist aber auch möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass die Materialien unterschiedlich sind.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Zelle, insbesondere einer erfindungsgemäßen Zelle umfasst vorzugsweise die Schritte
- Verbinden mindestens eines Primärkontaktelements mit mindestens einem Sekundärkontaktelement.
Gegebenenfalls: Einklemmen des mindestens einen Primärkontaktelements zwischen mindestens zwei Sekundärkontaktelementen
Anordnen der Hülleinrichtung mit dem mindestens einen Sekundär- kontaktelement derart, dass das mindestens eine Sekundärkontaktelement zumindest teilweise innerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist.
Abdichten der Hülleinrichtung im Bereich des Sekundärkontaktelements mittels mindestens eines Abdichtmittels.
Anordnen mindestens eines Tertiärkontaktelements an mindestens einem Sekundärkontaktelement.
Verbinden des mindestens einen Tertiärkontaktelements mit dem mindestens einen Sekundärkontaktelement durch mindestens ein Verbindungselement.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den Figuren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im Folgenden im Wesentlichen gleiche Bauteile. Fig. 1a zeigt die Schemazeichnung einer Aufsicht auf eine erfin- dungsgemäße Zelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, ohne Tertiärkontaktelement.
Fig. 1 b zeigt die Aufsicht auf ein Tertiärkontaktelement für die in Fig.
1a dargestellte Zelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 1c zeigt die Schemazeichnung einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Zelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Tertiärkontaktelemente mit der Zelle verbunden sind.
Fig. 2a zeigt die Schemazeichnung eines Teilquerschnitts durch die erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung einer erfindungsgemäßen Zelle in einem ersten Ausführungsbeispiel, das gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung ausgeführt ist.
Fig. 2b zeigt die Schemazeichnung eines Teilquerschnitts durch die erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung einer erfindungsgemä- ßen Zelle in einem zweiten Ausführungsbeispiel, das gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung ausgeführt ist.
Fig. 2c zeigt die Schemazeichnung eines Teilquerschnitts durch die erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung einer erfindungsgemäßen Zelle in einem dritten Ausführungsbeispiel, das gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung ausgeführt ist. Fig. 2d zeigt die Schemazeichnung eines Teilquerschnitts durch die erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung einer erfindungsgemäßen Zelle in einem vierten Ausführungsbeispiel.
Fig. 3a zeigt die Schemazeichnung eines Querschnitts durch drei erfindungsgemäße Zellen im Bereich des Sekundärkontaktelements für eine parallele Verschaltung von erfindungsgemäßen Zellen.
Fig. 3b zeigt die Schemazeichnung eines Querschnitts durch drei er- findungsgemäße Zellen im Bereich des Sekundärkontaktelements für eine serielle Verschaltung von erfindungsgemäßen Zellen.
Fig. 3c zeigt die Schemazeichnung eines Querschnitts eines Tertiärkontaktelements der erfindungsgemäßen Zelle, wobei das Tertiärkon- taktelement als Zellenverbindungsmittel ausgebildet ist.
Fig. 3d zeigt die Schemazeichnung eines Teilquerschnitts durch drei Zellen in Frontansicht im Bereich des Sekundärkontaktelements, für eine serielle Verschaltung von erfindungsgemäßen Zellen mittels des in Fig. 3c dargestellten Tertiärkontaktelements.
Fig. 1a zeigt die Schemazeichnung einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Zelle 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, ohne Tertiärkontaktelement. Die Zelle 1 umfasst eine Hülleinrichtung 2, innerhalb der nicht sichtbare rechteckige erste und zweite Elektrodenelemente, getrennt von rechteckigen Trennelementen, im Bereich der Fläche 4 gestapelt angeordnet sind. Diese ersten und zweiten Elektrodenelemente sind jeweils mit einem ersten und zweiten Primärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden, die im Wesentlichen einen länglich geformten, rechteckigen Außen- umriss aufweisen, der jeweils im Wesentlichen dem Außenumriss des ersten Sekundärkontaktelements 12a und des zweiten Sekundärkontaktelements 12b entspricht. Die ersten Primärkontaktelemente sind gestapelt übereinander aus einer der längeren Seiten des Stapels von Elektroden- und Trennelementen herausgeführt, wobei die ersten Primärkontaktelemente im Bereich des ersten Sekundärkontaktelement 12a und die zweiten Primärkon- taktelemente im Bereich des zweiten Sekundärkontaktelement 12b jeweils mit diesen Sekundärkontaktelementen ultraschallverschweißt und somit fest verbunden sind. Die ersten und zweiten Primärkontaktelemente und die ersten und zweiten Sekundärkontaktelemente 12a und 12b sind vollständig innerhalb der Hülleinrichtung 2 angeordnet. Die ersten und zweiten Primärkon- taktelemente und die Hülleinrichtung - an ihrer in Fig. 1a sichtbaren Oberseite - weisen ferner Durchbrüche auf, durch die Hilfsverbindungsmittel 3 geführt sind, die jeweils integral mit einem Sekundärkontaktelement verbunden sind. Die Hilfsverbindungsmittel 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel Buchsenelemente, die ein Innengewinde aufweisen, und stehen nach oben aus der Hülleinrichtung 2 heraus. Die Hülleinrichtung 2 ist im Bereich der Hilfsverbindungsmittel 3 hermetisch abgedichtet. Zudem ist die Hülleinrichtung 2 in ihrem Randbereich 9 durch Verschmelzen ihrer Hüllinnenschicht aus Kunststoff hermetisch abgedichtet, so dass ein Eindringen oder Austreten von Gasen und/oder Flüssigkeit in den/aus dem Hüllinnenraum ohne einen Bereich, der als Sollbruchstelle dient, zunächst im Wesentlichen unmöglich ist.
Fig. 1 b zeigt die Aufsicht auf ein Tertiärkontaktelement 13a, 13b für die in Fig. 1 a dargestellte Zelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Ter- tiärkontaktelement 13a, 13b weist Durchbrüche 6 auf. Femer ist ein Bereich 7 vorgesehen, mittels dem die Zelle dieses Ausführungsbeispiels mit weiteren Zellen zu einem Batteriezellenverbund für eine Batterie oder Sekundärbatterie verschaltet werden kann. Zu diesem Zweck ist es möglich, dass das Tertiärkontaktelement im Bereich 7 Modifikationen wie Aussparungen oder Durchbrüche oder Hilfseinrichtungen aufweist, die in dieser Figur nicht dargestellt sind und welche diese Verschaltung vereinfachen. Fig. 1c zeigt die Schemazeichnung einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Zelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Tertiärkontaktelemente 13a, 13b mit der Zelle 1 verbunden sind. Die Tertiärkontaktelemente 13a, 13b sind mittels Verbindungselementen 8 durch Verschrau- ben mit den Hilfsverbindungsmitteln 3 mechanisch fest und elektrisch zuverlässig verbunden. Die Verbindungsmittel 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel Bolzenelemente, die ein Außengewinde aufweisen und die ferner einen Kopf aufweisen, der nach dem festen Verschrauben mit dem Innengewinde der Hilfsverbindungsmittel 3 eine Anpresskraft auf das Tertiärkontaktelement ausübt, so dass dieses mit der in Fig. 1 dargestellten Zelle verbunden wird.
Fig. 2a zeigt die Schemazeichnung eines Teilquerschnitts durch die erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung 10 einer erfindungsgemäßen Zelle in einem ersten Ausführungsbeispiel, das gemäß der ersten bevorzug- ten Ausführungsform der erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung ausgeführt ist. Der Teilquerschnitt ist in der Darstellung im Wesentlichen entlang einer Linie A geführt, die in Fig. 1c durch die Verbindungsmittel 8 eines Tertiärkontaktelements 13a oder 13b verläuft.
Das Sekundärkontaktelement 12a weist Hilfsverbindungsmittel 3 auf, die Buchsenelemente mit einem nicht gezeigten Innengewinde sind. Mit dem Sekundärkontaktelement 12a ist ein Stapel von Primärkontaktelementen 11a der Länge nach verbunden, vorzugsweise ultraschallverschweißt. Die Primärkontaktelemente 11a weisen Durchbrüche 14 auf, die übereinander lie- gen, und durch welche die Hilfsverbindungsmittel 3 nach oben geführt sind. Auch die obere Seite 2a der Hülleinrichtung 2 weist Durchbrüche 15 auf, durch welche die Hilfsverbindungsmittel 3 nach oben aus der Hülleinrichtung 2 herausgeführt sind. Ferner sind die Hilfsverbindungsmittel 3 durch die Durchbrüche 16 des Tertiärkontaktelements 13a geführt. Durch Verschrau- bung der Verbindungselemente 8 mit den Hilfsverbindungsmitteln 3 wird das Tertiärkontaktelement 13a lösbar mit der Zelle verbunden. In Fig. 2a sind zur Vereinfachung der Darstellung keine Abdichtmittel, wie z.B. O-Ringe, dargestellt, die um die Hilfsverbindungsmittel 3 herum angeordnet vorgesehen sein können, um die Hülleinrichtung 2 im Bereich der Primär- 11a und Sekundärkontaktelemente 12a zusätzlich abzudichten.
Fig. 2b zeigt die Schemazeichnung eines Teilquerschnitts durch die erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung 10 einer erfindungsgemäßen Zelle in einem zweiten Ausführungsbeispiel, das gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung ausge- führt ist. Bei der in Fig. 2a gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform ist der Stapel von Primärkontaktelementen 11a mit nur einem Sekundärkontaktelement 12a verbunden, welches im Ausführungsbeispiel der Fig. 2a unterhalb der Primärkontaktelemente 11a angeordnet ist. In der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung, deren Ausführungsbeispiel in Fig. 2b gezeigt ist, ist ein oberes Sekundärkontaktelement 22a vorgesehen, welches oberhalb der Primärkontaktelemente 11a angeordnet ist. Ferner weist das obere Sekundärkontaktelement 22a Durchbrüche 17 auf, durch welche die Hilfsverbindungsmittel 3 geführt sind. Das obere 22a und das untere Sekundärkontaktelement 12a sind mittels Steckverbindungsmitteln kraftschlüssig fest miteinander verbunden. Diese Steckverbindungsmittel sind in diesem Ausführungsbeispiel Mikrolamellen, die an den Innenflächen der Durchbrüche 17 des oberen Sekundärkontaktelements 22a und an den Außenseiten der Hilfsverbindungsmittel 3 angebracht sind. Auf diese Weise wird das obere 22a auf das untere Sekundär- kontaktelement 12a gepresst und die dazwischenliegenden Primärkontaktelemente 11a zwischen den Sekundärkontaktelementen fest eingeklemmt, wobei eine flächige elektrische Verbindung zwischen den Primär- und Sekundärkontaktelementen hergestellt wird. Es ist auch möglich, dass die Primärkontaktelemente zusätzlich mit dem unteren Sekundärkontaktelement 12a und/oder dem oberen Sekundärkontaktelement 22a ultraschallver- schweißt werden. Das obere Sekundärkontaktelement 22a ist mechanisch fest und elektrisch mit den Hilfsverbindungsmitteln 3 verbunden.
Fig. 2c zeigt die Schemazeichnung eines Teilquerschnitts durch die erfin- dungsgemäße Kontaktelementanordnung 10 einer erfindungsgemäßen Zelle
1 in einem dritten Ausführungsbeispiel, das gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung ausgeführt ist. Im Gegensatz zur Darstellung in Fig. 2b sind in Fig. 2c Abdichtmittel 24a und 24b dargestellt, welche die Hülleinrichtung 2 im Bereich der Sekun- därkontaktelemente abdichten. Das obere Abdichtmittel 24a ist auf der oberen Seite des oberen Sekundärkontaktelements 22a, und das untere Abdichtmittel 24b auf der unteren Seite des unteren Sekundärkontaktelements 12a angeordnet. Das obere Abdichtmittel 24a weist Durchbrüche 18 auf, durch welche die Hilfsverbindungsmittel 3 geführt sind. Das Abdichtmittel 24a und das Abdichtmittel 24b sind Vorversiegelungsschichten aus Kunststoff, die vor der Montage der Kontaktelementanordnung mit dem oberen Sekundärkontaktelement 22a und dem unteren Sekundärkontaktelement 12a fest verbunden wurden. Nicht dargestellt ist in Fig. 2c die Hüllinnenschicht der Hülleinrichtung 2 aus Kunststoff. Diese Kunststoffe werden durch Erhitzen miteinander verschmolzen, die Hülleinrichtung 2 im Bereich der Sekundärkontaktelemente auf diese Weise abgedichtet und die Hülleinrichtung
2 auf diese Weise fest mit den Sekundärkontaktelementen 12a und 22a verbunden.
Fig. 2d zeigt die Schemazeichnung eines Teilquerschnitts durch die erfindungsgemäße Kontaktelementanordnung einer erfindungsgemäßen Zelle in einem vierten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Hilfsverbindungsmittel 30 separate Teile, die durch Durchbrüche 25 der Hülleinrichtung 2 an deren Unterseite 2b und durch Durchbrüche 26 des unteren Sekundärkontaktelements 32 geführt sind. Die Hilfsverbindungsmittel 30 sind Buchsenelemente mit einem Innengewinde, auf weiche die Verbindungs- elemente 80 aufgeschraubt werden, die den Verbindungselementen 8 im Wesentlichen entsprechen. Dabei sind das untere Sekundärkontaktelement 32 im Bereich der Durchbrüche 26 und das obere Sekundärkontaktelement 22a im Bereich der Durchbrüche 17 vorzugsweise kraftschlüssig mit dem Hilfsverbindungsmittel 30 verbunden, indem, ähnlich wie in Fig. 2b und 2c, Mikrolamellen als Steckverbindungsmittel vorgesehen sind. Das untere Sekundärkontaktelement 32 ist ebenso wie das obere Sekundärkontaktelement 22a mechanisch fest und elektrisch mit den Hilfsverbindungsmitteln 30 verbunden.
In einer anderen Gestaltung der separaten Hilfsverbindungsmittel 30 sind diese soweit verlängert, dass diese durch die Durchbrüche mehrerer gestapelter Zellen 1 geführt werden können, so dass diese mechanisch fest und lösbar verbunden werden und elektrisch verschaltet werden können.
Fig. 3a zeigt die Schemazeichnung eines Querschnitts durch drei erfindungsgemäße Zellen im Bereich des Sekundärkontaktelements für eine parallele Verschaltung von erfindungsgemäßen Zellen. Die Zelle 100 weist im Wesentlichen einen Aufbau auf, der einem der in den Fig. 2a, 2b, 2c oder 2d dargestellten Querschnitt entsprechen kann, wobei aber kein Tertiärkontaktelement dargestellt ist. Die Hilfsverbindungsmittel 33 stehen aus den Zellen 100 hervor und bieten Kontaktbereiche, mittels derer die Zellen 100 verschaltet werden können. Diese Hilfsverbindungsmittel 33 können den Hilfsverbindungsmitteln 3 oder 30 entsprechen. Sie können aber auch anders ausgeführt sein, z.B. als Steckerbuchsen. Für eine parallele Verschaltung von Zellen 100 werden z.B. die als Anoden ausgebildeten Hilfsverbindungsmittel 33 übereinander angeordnet.
In Fig. 3b werden für eine serielle Verschaltung von Zellen 100 die als Ano- den ausgebildeten Hilfsverbindungsmittel 33 im Wechsel mit den als Katho- den ausgebildeten Hilfsverbindungsmitteln 34 übereinander angeordnet, indem die Zellen 100 um 180° in ihrer Hauptebene rotiert werden.
Fig. 3c zeigt die Schemazeichnung eines Querschnitts eines Tertiärkontakt- elements der erfindungsgemäßen Zelle, wobei das Tertiärkontaktelement als Zellenverbindungsmittel 40 ausgebildet ist. Das Zellenverbindungsmittel 40 ist ein im Wesentlichen U-förmiges Umgriffselement. Dieses Zellenverbindungsmittel weist eine Innenseite 41 und eine Außenseite 45 auf. Schematisch dargestellt sind Kontaktbereiche 42, 43 und 44, mit denen ein elektri- scher Kontakt zwischen den Hilfsverbindungsmitteln benachbarter Zellen
100 hergestellt werden kann. Diese elektrischen Kontakte können z.B. durch Steckverbindungen verwirklicht sein, die gleichzeitig eine feste mechanische Verbindung der Zellen sicherstellen. Es ist aber auch möglich, dass das Zellenverbindungsmittel 40 zumindest teilweise durch Verbindungselemente, z.B. die Verbindungselemente 8 oder 80, mit den Hilfsverbindungsmitteln und somit mit den Zellen 100 verbunden wird.
Fig. 3d zeigt die Schemazeichnung eines Teilquerschnitts durch drei Zellen in Frontansicht im Bereich des Sekundärkontaktelements, für eine serielle Verschattung von erfindungsgemäßen Zellen gemäß Fig. 3b mittels des in Fig. 3c dargestellten Tertiärkontaktelements, das als Zellenverbindungselement 40 ausgeführt ist. Dabei werden die Zellenverbindungselemente 40 durch die mechanisch feste und elektrische Kontaktierung in den Kontaktbereichen 42 und 44 miteinander mechanisch und elektrisch verbunden, und auf diese Weise die Zellen 100 mechanisch fest miteinander verbunden und elektrisch verschaltet.

Claims

Patentansprüche
1. Zelle mit Kontaktelementanordnung für eine Primär- oder Sekundärbatterie, umfassend
mindestens ein im Wesentlichen flaches erstes Elektrodenele-0 ment, das mit mindestens einem im Wesentlichen flachen ersten
Primärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist,
mindestens ein im Wesentlichen flaches zweites Elektrodenelement, das mit mindestens einem im Wesentlichen flachen zwei-5 ten Primärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist, und
mindestens ein im Wesentlichen flaches Trennelement, wobei zwei benachbarte Elektrodenelemente durch mindestens ein o Trennelement räumlich getrennt übereinander angeordnet sind,
eine Hülleinrichtung, mithilfe derer ein Hüllinnenraum von einem Hüllaußenraum abgegrenzt wird, wobei das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Elektrodenelement, sowie die5 mit diesen Elektrodenelementen verbundenen ersten und zweiten Primärkontaktelemente und das mindestens eine Trennelement innerhalb des Hüllinnenraums angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
o das mindestens eine erste Primärkontaktelement mit mindestens einem im Wesentlichen flachen ersten Sekundärkontaktelement me- chanisch und elektrisch verbunden ist, wobei dieses mindestens eine erste Sekundärkontaktelement zumindest teilweise innerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist,
das mindestens eine zweite Primärkontaktelement mit mindestens einem im Wesentlichen flachen zweiten Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist, wobei dieses mindestens eine zweite Sekundärkontaktelement zumindest teilweise innerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist,
mindestens ein Tertiärkontaktelement vorgesehen ist, das im Wesentlichen außerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist und das mindestens einem Sekundärkontaktelement aus mindestens einem Batteriezellenelement zugeordnet ist, und
mindestens ein Verbindungselement vorgesehen ist, mittels welchem das mindestens eine Tertiärkontaktelement mit mindestens einem Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbindbar ist.
2. Zelle mit Kontaktelementanordnung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Elektrodenelemente, mit denen jeweils ein erstes Primärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist, und mehrere zweite Elektrodenelemente, mit denen jeweils ein zweites Primärkontaktelemeπt mechanisch und elektrisch verbunden ist, abwechselnd, räumlich getrennt durch ein Trennelement und übereinander liegend, zu einem Elektrodenstapel angeordnet sind.
3. Zelle mit Kontaktelementanordnung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Primärkontaktelemente aus einer ersten Seite des Elektrodenstapels herausgeführt sind und übereinander angeordnet sind, und dass die zweiten Primärkontaktelemente aus einer zweiten Seite des Elektrodenstapels herausgeführt sind und übereinander angeordnet sind.
4. Zelle mit Kontaktelementanordnung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülleinrichtung im Bereich mindestens eines Sekundärkontaktelements mindestens einen Durchbruch oder mindestens eine Aussparung aufweist.
5. Zelle mit Kontaktelementanordnung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülleinrichtung im Bereich des mindestens einen zumindest teilweise innerhalb der Hülleinrichtung angeordneten Sekundärkontaktelements mittels mindestens eines Abdichtmittels dicht mit diesem mindestens einen Sekundärkontaktelement verbunden ist.
6. Zelle mit Kontaktelementanordnung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle in Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Sekundärbatterien verwendet wird.
7. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Primärkontaktelement vorgesehen ist, das mit einem Elektrodenelement mechanisch und elektrisch verbunden ist,
mindestens ein Sekundärkontaktelement vorgesehen ist, das mit mindestens einem Primärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist, wobei das mindestens eine Primärkontaktelement im Wesentlichen innerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist und das mindestens eine Sekundärkontaktelement zumindest teilweise innerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist,
5 dass mindestens ein Tertiärkontaktelement vorgesehen ist, das im Wesentlichen außerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist und das mindestens einem Sekundärkontaktelement aus wenigstens einem Batteriezellenelement zugeordnet ist, und 0 mindestens ein Verbindungsmittel vorgesehen ist, mittels welchem das mindestens eine Tertiärkontaktelement mit mindestens einem Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbindbar ist. 5
8. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein länglich geformtes Primärkontaktelement mit mindestens einem länglich geformten Sekundärkontaktelement entlang im Wesentlichen der gesamten Länge stoffschlüssig und elektrisch verbunden ist. 0
9. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sekundärkontaktelement und ein Tertiärkontaktelement mittels des mindestens einen Ver-5 bindungselements kraftschlüssig verbindbar sind.
10. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sekundärkontaktelement und ein Tertiärkontaktelement mittels des o mindestens einen Verbindungselements formschlüssig verbindbar sind.
11. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sekundärkontaktelement und ein Tertiärkontaktelement mittels des mindestens einen Verbindungselements lösbar verbunden sind.
12. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sekundärkontaktelement und ein Tertiärkontaktelement mittels des mindestens einen Verbindungselements unlösbar verbunden sind.
13. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hilfsverbindungsmittel vorgesehen ist, das mit dem mindestens einen Sekundärkontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist.
14. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hilfsverbindungsmittel mechanisch fest oder integral mit dem mindestens einen Sekundärkontaktelement verbunden ist, wobei es zumindest teilweise aus der Hülleinrichtung hervortretend angeordnet ist.
15. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hilfsverbindungsmittel ein Buchsen- oder Bolzenelement ist.
16. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindes- tens eine Buchsenelement eine Mikrolamellenbuchse oder eine Ge- windebuchse ist.
17. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem 5 der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Primärkontaktelement mindestens einen Durchbruch aufweist, ein unteres Sekundärkontaktelement mit mindestens einem Hilfsverbindungsmittel integral verbunden ist, welches als Erhebung ausgeführt ist, und ein oberes Sekundärkontaktelement vorgesehen0 ist, das mindestens einen Durchbruch aufweist, wobei dieses mindestens eine Hilfsverbindungsmittel durch den mindestens einen Durchbruch des mindestens einen Primärkontaktelements und durch den mindestens einen Durchbruch des oberen Sekundärkontaktelements hindurch tretend angeordnet ist, wobei das untere Sekundärkontakt-5 element mittels Steckverbindungsmitteln kraftschlüssig fest mit dem oberen Sekundärkontaktelement verbunden wird.
18. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens o ein Buchsenelement eines Batteriezellenelements als Kanal ausgebildet ist, dessen eines Ende zu dem von der Hülleinrichtung des Batterieelements umhüllten Innenraum geöffnet ist, und dessen anderen Ende in den Außenraum weist und der durch einen Bereich geringer Materialdicke verschlossen ist, der als Sollbruchstelle dient. 5
19. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Tertiärkontaktelemente zumindest teilweise als Zellenverbindungsmittel ausgebildet sind. 0
20. Kontaktelementanordnung für eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen oder Durchbrüche sowie die Verbindungselemente Gewinde oder Mikrolamellen aufweisen, wodurch diese Sekundärkontaktele-
5 mente und diese Batteriezellenelemente mit dem mindestens eine
Tertiärkontaktelement kraftschlüssig verbindbar sind.
21. Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, welche eine Kontaktelementanordnung gemäß mindestens einem der Ansprüche 70 bis 20 aufweist.
22. Verwendung einer Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Kontaktelementanordnung gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 20 in der Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs o-5 der der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs oder der Hybridbatterie eines Hybridfahrzeugs.
23. Batterie oder Sekundärbatterie, die mindestens eine Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist. 0
24. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle, insbesondere einer Zelle gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte 5 - Verbinden mindestens eines Primärkontaktelements mit mindestens einem Sekundärkontaktelement.
- Gegebenenfalls: Einklemmen des mindestens einen Primärkontaktelements zwischen mindestens zwei Sekundärkontaktelementen o - Anordnen der Hülleinrichtung mit dem mindestens einen Sekundärkontaktelement derart, dass das mindestens eine Sekundär- kontaktelement zumindest teilweise innerhalb der Hülleinrichtung angeordnet ist.
- Abdichten der Hülleinrichtung im Bereich des Sekundärkontaktelements mittels mindestens eines Abdichtmittels. - Anordnen mindestens eines Tertiärkontaktelements an mindestens einem Sekundärkontaktelement.
- Verbinden des mindestens einen Tertiärkontaktelements mit dem mindestens einen Sekundärkontaktelement durch mindestens ein Verbindungselement.
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