WO2010099906A2 - Elektroenergie-speicherzelle und zellblock, elektroenergie-speichervorrichtung und fahrzeug damit - Google Patents

Elektroenergie-speicherzelle und zellblock, elektroenergie-speichervorrichtung und fahrzeug damit Download PDF

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Andreas Fuchs
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Torsten Schmidt
Mykola Polyakov
Günter EICHINGER
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Definitions

  • Electric energy storage cell and cell block Electric energy storage device and vehicle with it
  • the present invention relates to an electric energy storage cell and a cell block, comprising a plurality of interconnected electric energy storage cells, an electric energy storage device with a cell block and a vehicle equipped therewith.
  • batteries primary storage
  • accumulators secondary storage
  • electrical energy in an electrochemical charging reaction between a cathode and an anode in or between an electrolyte is converted into chemical energy and thus stored and in which chemical energy is converted into electrical energy in an electrochemical discharge reaction when an electrical load is applied.
  • Primary accumulators are typically charged only once and disposed of after discharge, while secondary accumulators allow multiple (from a few 100 to over 10,000) cycles of charge and discharge. It should be noted that also accumulators are sometimes referred to as batteries, such as vehicle batteries, which are known to experience frequent charging cycles.
  • lithium-ion polymer cells in the format of a bank card or even bank card
  • cathode and anode material, current collectors and separators in the form of thin films are stacked in a suitable manner and packaged in a covering film made of a composite material. wherein current collectors connected to the current collector foils of the cathode and the anode, respectively, project laterally at an edge of the cell.
  • the capacity of such a cell can be adjusted as needed, as known from EP 1 475 852 A1.
  • the ends of the current collecting foils are combined within the cladding film and connected by connecting means such as rivets, which extend perpendicularly through the cladding film, with a rod-shaped current collector resting on the outside of the cladding foil.
  • the external current collector then protrude again at an edge of the flat cell.
  • EP 1 562 242 A2 also provides a rod-shaped current conductor which is separate from the ends of the current collecting foils, but which is already connected to the ends of the current collecting foils within the cladding foil and guided outwards through the weld seam of the cladding foil.
  • the rod-shaped current conductors protrude either at one edge or at opposite edges of the flat cell.
  • FIG. 14 shows an arrangement of a plurality of flat, parallelepiped or plate-shaped individual cells 102 according to WO 2008/128764 A1 in a cell stack 101.
  • Anode A and cathode K of a cell 102 each have a contact lug 103.A, 103 protruding on opposite lateral sides. K on the same flat side from the same, upper edge (narrow side) of the cell upwards.
  • the cathode contact lug 103.K of each cell 102 is straight, while the anode contact lug 103.A of each cell 102 is bent by approximately (probably slightly more than) the thickness of each cell 102.
  • the cell stack 101 is followed in each case by a cell 102, in which the anode A is arranged on the right and the cathode K on the left, on a cell 102, in which the anode A is arranged on the left and the cathode K on the right.
  • one (curved) anode contact lug 103.A comes into contact with or at least in the vicinity of a (straight) cathode contact lug 103. K, so that they can be connected to one another. In this way, a series connection is realized.
  • the cells 102 are arranged at a distance from each other and non-positively or positively mounted on a base plate 105.
  • the arrangement and mounting on the base plate 105 requires careful alignment and reliable fixation. Disassembly of the cells requires individual detachment of the individual cells 102. Only a determination of the cells in the lower region is provided so that, under the influence of accelerations or vibrations, the connection points formed between contact lugs in the upper region due to the inertia and elasticity of the cells 102 , may be exposed to mechanical stresses, which is exacerbated with only slightly loose fixation on the base plate 105.
  • the contact surface of the contact lugs 103.A, 103. K is relatively small.
  • An electric energy storage cell of the present invention has an active part configured and adapted to store externally supplied electric power and to output stored electric energy to the outside; at least two current collectors, which are connected to the active part and set up for supplying electric current from the outside to the active part and for outputting from the active part of the electric current to the outside and are adjusted; and an enclosure, which describes a prismatic basic shape of substantially parallelepiped outline and the active part gas-tight and liquid-tight enveloped on.
  • the envelope has two flat film parts and a peripheral, connecting the edges of the film parts seam part, wherein the seam part surrounds the active part like a frame and sections of greatest thickness, in which the thickness is even greater than the thickness of the active part under mechanical pressure.
  • Such a construction makes it possible to stack electric energy storage cells (hereinafter referred to as "cells") in such a way that they rest against one another at the sections of greatest thickness of the seam without any mechanical action being exerted on the active part.
  • cells electric energy storage cells
  • the two film parts are flat at least in the sections of greatest thickness on opposite flat sides of the seam part and are tightly connected thereto. In this way, it is ensured that the film parts are clamped in two parallel planes and thus form flat sides of the prismatic basic shape.
  • the cells are stacked in the direction of their thickness and are preferably at least in areas corresponding to the areas of greatest thickness of the suture on each other.
  • the cells in the stacking direction are preferably clamped together under pressure. It is such a compact and safe arrangement and assembly of the individual cells possible without pressure on the active part of each cell is exercised.
  • the seam portion has through holes extending in the thickness direction in largest-thickness portions, and the sheet portions have holes aligned with the through-holes.
  • the tensioning of the cells can be effected by means of tension rods which extend through the through-holes of all the cells.
  • the volume of the cells is used for the clamping.
  • the cells are fixed to each other at least by friction lagestabil.
  • the tension rods in conjunction with the through holes, the cells can be centered perpendicular to the stacking direction, even before the cells are clamped together. This facilitates assembly and prevents tension during assembly.
  • sleeves are provided which extend over a portion of the length of the through holes in each of these and projecting from one side of the seam portion, preferably wherein the supernatant of the sleeves and the length left in the through holes greater than the combined thickness of the films and lower than half the largest thickness of the seam plus the thickness of one of the foils.
  • each of a cell-protruding part of a sleeve extends into the exposed part of a through-hole of the suture part of an adjacent cell. In this way, a centering of the cells is already achieved perpendicular to the stacking direction during assembly before the tension rods are inserted and clamped.
  • the tie rods extend through the sleeves and thus experience a reliable leadership.
  • the seam part may have protruding elevations in the thickness direction, wherein on the respective opposite side of a survey one of the collection in shape and size corresponding and aligned with this in the thickness direction recess is provided, and have the film parts with the elevations or depressions aligned holes corresponding shape and from- elongation, wherein preferably the height of the elevations and the depth of the depressions are greater than the combined thickness of the films and less than half the largest thickness of the seam plus the thickness of one of the films.
  • each one elevation of the suture portion of a cell extends into a depression of the suture portion of an adjacent cell. In this way, a centering perpendicular to the stacking direction is achieved when assembling the cells.
  • the seam portion may have thicknesswise extending through holes in largest thickness portions, and the sheet portions may have holes aligned with the through holes, with the through holes being preferably centrally aligned with the protrusions or depressions.
  • the current conductors of the cells preferably have a flat profile and protrude away from the enclosure.
  • a through-contacting of the cells within a cell block is particularly simple in such a way that in each case a current conductor of a cell is connected to a current conductor of an adjacent cell and, if the cell is not the first or last cell of the cell block, the other current conductor of the cell is connected to a current collector of another adjacent cell.
  • the current conductors preferably protrude parallel to the flat sides of the prismatic basic shape defined by the casing and particularly preferably extend adjacent to opposite flat sides of the prismatic basic shape defined by the casing. hull defined prismatic basic shape. If such cells are combined or stacked in a cell block, they are preferably arranged so that current conductors on the flat side to which they adjoin are always opposite one another in the stacking direction of the cell block. As a result, the current conductors of adjacent cells to be connected are always opposite each other with the smallest axial distance and can easily be brought into contact with one another by means of clips or other suitable measures.
  • the current conductors can protrude from opposite narrow sides of the prismatic basic shape defined by the cladding or, alternatively, from the same narrow side.
  • the prismatic structure may have four equally long narrow sides, i. be square in a section transverse to the stacking direction or corner direction, or have two opposite pairs of narrow sides of different lengths, wherein the current collector protrude from the longer pair or from the shorter pair of narrow sides. The final choice depends on the installation conditions; It is currently preferred that the current conductors protrude from opposite narrow sides of the prismatic basic shape defined by the envelope and from the longer pair of narrow sides.
  • the extension of the first and second current conductors along the narrow sides, from which they protrude, is greater than half the length of these narrow sides. In this way, the contact area between current conductors is particularly large and thus the contact resistance advantageously small.
  • the current conductors each extend between the seam arrow and one of the foils and are tightly connected thereto. It can be so connected within the active part of the cell electrodes are connected within the enclosure with the current collector, thus sealing problems with plated-through, external Stromableitern be avoided.
  • the current conductors have an L-shaped profile, one leg of which abuts against a narrow side of the active part and the other leg extends between the seam part and one of the foils.
  • the narrow side of the active part is defined and stabilized by the L-profile, and this narrow side can thus rest on the inside of the frame shape of the seam without affecting the active part.
  • the seam part additionally has notches adapted to the current conductors in shape and size, a smooth outer contour of the flat sides can be ensured.
  • the present invention is particularly preferably, but not exclusively, applicable to galvanic cells, in particular galvanic secondary cells of the flat type, in which the active part consists of a laminated foil packet of chemically active materials of two types, electrically conductive materials and separating layers, optionally with an electrolyte material soaked.
  • the chemically active material of the at least one kind preferably comprises a lithium compound, and the chemically active material of the other kind preferably comprises graphite.
  • the active part is evacuated in order to avoid undesired reactions.
  • the cell block When a free current collector of the first cell in a cell block is connected to a terminal pole and a free current collector of the last cell in the cell block is connected to another terminal pole, the cell block is advantageously usable as an electric energy storage device.
  • Such an electric energy storage device is used particularly advantageously in a vehicle.
  • Fig. 1 is an exploded perspective view of components of a galvanic cell according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2A shows a section of a frame part along a plane II in FIG. 1;
  • Fig. 2B shows a section of an active part along the plane II in Fig. 1;
  • Fig. 3 shows a section of the frame part along a plane III in Fig. 1;
  • Fig. 4 is a perspective view of a galvanic cell according to a second embodiment of the present invention in the assembled state
  • Fig. 5 is an exploded perspective view of components of a cell block according to a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 is an enlarged view of some assemblies of the cell block of Fig. 5 from a different perspective;
  • Fig. 7 is a perspective view of the cell block of Fig. 5 in the assembled state
  • Fig. 8 is an enlarged view of a detail VIII in Fig. 7; 9 shows a top narrow side of a galvanic cell according to a fourth embodiment of the present invention in a perspective view;
  • FIG. 10 shows a top narrow side of a galvanic cell according to a fifth embodiment of the present invention in a perspective view
  • Fig. 11 is a perspective view of an electric module of a galvanic cell according to a sixth embodiment
  • Fig. 12 shows a top narrow side of a galvanic cell according to an eighth embodiment of the present invention in perspective view
  • Fig. 13 shows a section of a frame part in an eighth embodiment of the invention, the illustration corresponding to an upper part of the illustration in Fig. 3;
  • Fig. 14 shows a cell block according to the prior art.
  • FIGS. 1 to 3 is an exploded perspective view of parts or assemblies of a galvanic cell 1
  • Fig. 2a shows a section of a frame part along a plane II in Fig. 1
  • Fig. 2b shows a section of an active part along the plane II in Fig. 2
  • Fig. 3 shows a section of the frame part along a plane IM in Fig. 1.
  • the galvanic cell 1 is an electric energy storage cell according to the invention.
  • the galvanic cell 1 is composed of an electrical assembly 2, a frame part 4 and two cover sheets 6, wherein the electrical assembly has a foil packet 8, an anode conductor 10 and a cathode conductor 12.
  • an axis cross is indicated in the figure whose origin is arbitrarily defined in the center of the front cover sheet 6.
  • a lateral direction of the cell 1 is defined by the central axis in the transverse direction A
  • a vertical axis of the cell 1 is defined by the central axis in the high direction B
  • the axial direction of the cell, which is simultaneously the thickness direction of the cell is defined by the central axis in FIG Defined longitudinal direction C. All axes are shown in thin dot-dash lines.
  • the positive direction is indicated by an arrow.
  • the foil packet 8 has a substantially plate-shaped contour and the extent in the lateral direction (A) is greater than the extent in the vertical direction (B).
  • the anode conductor 10 is made of a good conductor material and has an L-shaped cross-section.
  • the short leg of the L-profile of the anode conductor 10 is attached to the upper narrow side of the film package 8.
  • the Kathodenableiter 12 is made of a good conductor material and has an L-shaped cross-section, and the short leg of the L-profile of the Kathodenableiters on the lower narrow side of the film package 8 is attached.
  • the long leg of the anode conductor 10 extends in alignment with the front flat side of the film package 8 upwards (positive direction B) and the long leg of the Kathodenableiters 12 extends in alignment with the rear flat side of the film package 8 down (negative direction B).
  • the long legs of the L-profile of the anode conductor and the cathode conductor each carry a strip of a sealing film 14 for connection to the front or rear cover film 6.
  • the film package 8 an active part forms the cell according to the invention.
  • the current conductors 10, 12 will be selected from the known materials such as copper, aluminum or other metals or alloys thereof.
  • the current conductors 10, 12 may be silver plated or gold plated.
  • the frame part 4 has two vertical bars 16 and two horizontal bars 18, which form a one-piece frame.
  • the inner contour of the frame is adapted to the outer contour of the film package 8.
  • the upper horizontal bar 18 has a notch L-shaped in cross-section 20, which reduces its thickness on the inside and on the side facing the front cover sheet 6 side (positive direction C).
  • the lower horizontal bar 18 has a notch 20 which reduces its thickness on the inside and on the rear cover sheet facing side (negative direction C).
  • the shape of the notches 20 is dimensioned so that it receives the L-profile of the anode conductor 10 and the cathode conductor 12.
  • the frame part 4 is a suture part according to the invention and those portions of the vertical bars 16 and the horizontal bars 18 of the frame part 4, which carry no notch 20, are sections of greatest thickness in the sense of the invention.
  • the material of the frame part 4 is electrically non-conductive and has a sufficient compressive stiffness, so that even under axial pressure (in the direction of the axis C) the sections of greatest thickness are still thicker than the electrical assembly 2 and the frame part 4 maintains its shape stable ,
  • the materials offered are various plastics, ceramics and technical glasses.
  • the frame part 4 On the front flat side (positive direction C), the frame part 4 carries centering nipples 20 in the largest-thickness sections, which are aligned with centering holes 24 in the cover foils 6.
  • axes F, F 'of the centering nipples 22 and centering holes 24 on the left side of the cell 1 (negative direction A) are shown in the figure.
  • the frame part 4 and the E- shown in section along a plane II, which is spanned by the axes B and C (vertical center plane in the axial direction).
  • the frame part 4 in its largest thickness sections has a thickness T which is greater than a thickness t of the electrical assembly 2, in particular of the foil package 8 thereof.
  • FIG. 3 shows a section of the frame part 4 along a plane III in FIG. 1, which lies parallel to the plane II and extends through the two left centering holes 24 and centering nipples 22 (see axes F, F ', E in FIG. 1).
  • the cut passes through the left vertical bar 16 of the frame part 4, but an upper and lower area could also be arbitrarily associated with the respective horizontal bar 18.
  • a through hole 30 extends in alignment with the centering nipples 22 and on the flat side of the frame part 4 opposite the centering nipples 22 there is provided in each case a recess 32 which is dimensioned such that it could receive the centering nipple 22.
  • the electrical assembly 2 is inserted into the frame part 4, that the L-profiles of the anode conductor 10 and the cathode conductor 12 sit in the notches 20 of the frame part 4. It can be seen that for this purpose, the electrical assembly 2 and the frame part 4 must first be tilted against each other, for example, to carry the cathode 12 through the opening of the frame part 4 therethrough.
  • the front cover film 6 with the centering holes 24 on the centering nipples 22 of the frame part 4 aligned on this and tightly connected, for example by suitable adhesive, welding, or other adhesion methods.
  • the rear cover sheet 6 is placed on the rear flat side of the frame part 4, the centering holes 24 with the depressions 32 in alignment and in the same way as the front cover sheet 6 is connected to the frame part 4 and the cathode conductor 12.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a galvanic cell V according to a second embodiment of the present invention in the assembled state.
  • the galvanic cell 1 'of the second embodiment is identical in structure to the above-described cell 1 of the first embodiment except that the current conductors 10, 12 extend from the shorter narrow sides of the cell 1' instead of the longer narrow sides.
  • FIGS. 5 to 8 As a third embodiment of the present invention, a cell block 32 will be described below with reference to the illustration in FIGS. 5 to 8 will be explained.
  • 5 is an exploded perspective view of individual parts or assemblies of the cell block 34
  • FIG. 6 is an enlarged view of some assemblies of the cell block 34 from another perspective
  • FIG. 7 is a perspective view of the cell block 34 in the assembled state
  • FIG 8 is an enlarged view of a detail VIII in Fig. 7.
  • the cell block 34 is composed of ten individual galvanic cells 1 to 1 x of the first embodiment, four screws 36, eight disks 38, and four nuts 40.
  • each even-numbered cell 1 ", 1 X is arranged as it corresponds to the representation in FIG. That is, in the even-numbered cells 1 "to 1 X is the anode conductor 10 in the drawing above and on the viewer side facing, while the cathode 12 is in the cell block below and on the side facing away from the viewer (in the drawing underlying cathode arrester 12 of the even-numbered cells 1,..., 1 x of preceding cells).
  • There- against the odd-numbered cells 1, 1, x are arranged in a relation to the illustration in Fig.
  • the cathode conductor 12 is located in the cell block above and on the side facing away from the viewer side of the cells, while the anode conductor 10 is located in the cell block below and on the viewer side facing the cells.
  • the cathode conductor 12 of an odd-numbered cell for example the cell 1
  • an anode conductor 10 of the next even-numbered cell in the selected example thus the cell 1 ", directly adjacent to one another in the stacking direction.
  • a distance of approximately the thickness of two frame parts 4 is formed between this anode conductor 10 of the odd-numbered cell 1, and the cathode conductor 10 of the next even-numbered cell 1 IV . This continues until the last cells 1, x , 1 X.
  • the bolts 36 extend through the through holes 30 of the frame members 4 and the through holes 24 of the cover sheets 6 of the individual cells 1 (see for example the axes F, F 'in FIG. 5) and are provided with disks 38 with nuts 40 secured.
  • the cells in the cell block 34 of the third embodiment are braced by means of screws, washers, and nuts. It is understood that this type of attachment is only an example and about a riveting, possibly via suitable printing plates, is possible. Where an easy disassembly of the cell stack 34 is desired, however, a screw is advantageous, while in applications where it must never come to a release of the bond or tension, an insoluble compound such as riveting described above may be preferred.
  • the tension of the cell stack via clamping elements which extend through through holes in the frame-shaped sealing seams of the cells 1, is likewise to be understood only as an example. Tensioning can also be done via externally applied clips or collars.
  • the shape of the frame parts 4 shown in FIG. 1 is just one example. Essential to the operation of the present invention is that the sealing seam of a pouch cell is like a frame, surrounds the active part of the cell and at least at locations where axial pressure on the cell is expected from the outside, thicker than the active Part is itself.
  • the structure and the shape of the electrical assembly 2, so the electrode package 8 and the arrester 10, 12 in FIGS. 1, 2B is only an example and can be adapted to the requirements.
  • the arresters 10, 12 may also have a different profile, and the number of electrodes 26, 28 is set entirely at liberty. Examples of modifications with respect to the current conductors 10, 12 are shown in FIGS. 9 to 12 shown.
  • the position of the arresters 10, 12 can be varied according to requirements. For example, it is conceivable to accommodate both arresters 10, 12 on one of the narrow sides of the cell, as shown for example in FIG. 9 or in FIG. 10. This has the advantage that the cells can be placed with the bottom, without the arresters can be damaged.
  • a cell of a fourth embodiment as shown in Fig.
  • the anode conductor 10 and the cathode conductor 12 are disposed on opposite flat sides of the cell, while in a cell of a fifth embodiment shown in Fig. 10 in the middle of the upper narrow side aligned.
  • the interconnection can then take place via suitably formed contact clips.
  • FIG. 11 A sixth embodiment is shown in FIG. 11. Also there extend both arresters 10, 12 with their free ends along a narrow side of the electrical assembly 2, but each over the entire width and in alignment with opposite flat sides. In this case, one of the arresters (in this case the anode arrester 10) encompasses the entire film stack 8.
  • the arrangement according to this embodiment has the advantage that by arranging the cells in a stack in the same way, a series connection with directly adjacent current conductors can be realized.
  • a seventh embodiment according to the illustration in FIG. 12 the interconnection is possible as in the previous embodiment, but embracing of the film stack 8 by one of the current conductors 10, 12 is avoided.
  • two current conductors 10, 12 are arranged with an L-shaped cross section on the same narrow side of the film stack 8, wherein respective parts of the film stack 8 facing leg of the L-profiles of the arresters 10, 12 are notched in a toothed manner.
  • the anode conductor 10 is shown in the figure only to illustrate the profile cross-section with an eruption. In fact, the anode conductor 10 is also an uninterrupted profile piece.
  • An eighth embodiment is shown in FIG. The illustration corresponds to that in FIG. 3, but only the upper half of the frame part 4 is shown.
  • centering sleeves 42 are provided instead of the centering nipples, which are inserted into bores 44.
  • the centering sleeves 42 take over the function of the centering nipple 22 and the through hole 30 of the first embodiment (see Fig. 3), and the holes 44 take over in addition to receiving the centering sleeves 42, the task of the depressions 32 of the first embodiment.
  • centering pins can be used instead of sleeves (not shown in detail).
  • the fourth to eighth embodiments form modifications of the first or second embodiment.
  • the explanations regarding the first or second embodiment are, unless they are excluded by the modification, applicable without exception to the fourth to eighth embodiments.
  • the present invention is suitable for all types of memory cells for storage and delivery of electrical energy, in particular electrochemical primary and secondary cells of any kind. More preferably, the invention will be applicable to lithium-ion cells flat design and cell blocks composed thereof.
  • a cell block forms in accordance with the foregoing description, together with connecting poles with the free current conductors 10, 12 of the first or last cell 1j, 1 X are connected, and an optional housing a battery or an accumulator, the technical in a vehicle or in other Applications for supplying a vehicle electrical system or for an electric drive is available.
  • a battery or accumulator is an electrical energy storage device in the context of the invention.
  • a central axis in the transverse direction (prior art: anode)

Abstract

Eine Elektroenergie-Speicherzelle ist ausgestattet mit einem aktiven Teil, der eingerichtet und angepasst ist, von außen zugeführte elektrische Energie zu speichern und gespeicherte elektrische Energie nach außen abzugeben; wenigstens zwei Stromableitern, die mit dem aktiven Teil verbunden und zur Zuführung elektrischen Stroms von außen an den aktiven Teil und zur Abgabe von dem aktiven Teil abgegebenen elektrischen Stroms nach außen eingerichtet und angepasst sind; und einer Umhüllung, welche eine prismatische Grundform von im Wesentlichen quaderförmigem Umriss definiert und den aktiven Teil gas- und flüssigkeitsdicht umhüllt. Erfindungsgemäß weist die Umhüllung zwei flächige Folienteile und einen umlaufenden, die Ränder der Folienteile verbindenden Nahtteil auf, wobei der Nahtteil den aktiven Teil rahmenartig umgibt und Abschnitte größter Dicke aufweist, in welchen die Dicke gleichmäßig größer als die Dicke des aktiven Teils ist. Ein Zellblock besteht aus einer Mehrzahl dieser Elektroenergie-Speicherzellen, wobei die Zellen in Richtung ihrer Dicke gestapelt sind, und bildet zusammen mit Anschlusspolen eine Elektroenergie-Speichervorrichtung, die vorteilhaft in einem Fahrzeug einsetzbar ist.

Description

Elektroenergie-Speicherzelle und Zellblock, Elektroenergie-Speichervorrichtung und Fahrzeug damit
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektroenergie-Speicherzelle und einen Zellblock, bestehend aus einer Mehrzahl von miteinander verschalteten Elektroenergie-Speicherzellen, eine Elektroenergie-Speichervorrichtung mit einem Zellblock sowie ein damit ausgestattetes Fahrzeug.
Es sind Batterien (Primärspeicher) und Akkumulatoren (Sekundärspeicher) zur Speicherung elektrischer Energie bekannt, die aus einer oder mehreren Speicherzellen aufgebaut sind, in denen bei Anlegen eines Ladestroms elektrische Energie in einer elektrochemischen Ladereaktion zwischen einer Kathode und einer Anode in bzw. zwischen einem Elektrolyten in chemische Energie umgewandelt und somit gespeichert wird und in denen bei Anlegen eines elektrischen Verbrauchers chemische Energie in einer elektrochemischen Entladereaktion in elektrische Energie umwandelt wird. Dabei werden Primärspeicher in der Regel nur ein Mal aufgeladen und sind nach Entladung zu entsorgen, während Sekundärspeicher mehrere (von einigen 100 bis über 10000) Zyklen von Aufladung und Entladung erlauben. Es ist dabei anzumerken, dass auch Akkumulatoren bisweilen als Batterien bezeichnet werden, wie etwa Fahrzeugbatterien, die bekanntlich häufige Ladezyklen erleben.
In den letzten Jahren gewinnen Primär- und Sekundärspeicher auf der Basis von Lithiumverbindungen an Bedeutung. Diese weisen eine hohe Energiedichte und thermische Stabilität auf, liefern eine konstante Spannung bei geringer Selbstentladung und sind frei von dem sogenannten Memory-Effekt. Es ist bekannt, Energiespeicher und insbesondere Lithium-Batterien und -Akkumulatoren in der Form dünner Platten herzustellen. Das Skript „Primäre und wiederaufladbare Lithium-Batterien" zum Praktikum Anorganisch- Chemische Technologie der TU Graz von Dr. K.-C. Möller und Dr. M. Winter vom Februar 2005 zeigt z.B. Lithium-Ionen-Polymerzellen im Format einer Scheckkarte oder gar einer SmartCard. Zum Funktionsprinzip einer Lithium- lonen-Zelle wird beispielhaft auf dieses Skript verwiesen. Bei solchen Zellen werden Kathoden- und Anodenmaterial, Stromsammler und Separatoren in Form dünner Folien auf geeignete Weise aufeinandergelegt (gestapelt) und in eine Hüllfolie aus einem Verbundmaterial verpackt, wobei Stromableiter, die mit den Stromsammlerfolien der Kathode bzw. der Anode verbunden sind, an einer Kante der Zelle seitlich hervorragen.
Durch Änderung der Anzahl der Anoden- und Kathodenpaare kann die Kapazität einer solchen Zelle nach Bedarf eingestellt werden, wie etwa aus der EP 1 475 852 A1 bekannt. Dort werden die Enden der Stromsammeifolien innerhalb der Hüllfolie zusammengefasst und durch Verbindungsmittel wie etwa Nieten, die senkrecht durch die Hüllfolie hindurch verlaufen, mit einem außen auf der Hüllfolie aufliegenden, stabförmigen Stromableiter verbunden. Die außen liegenden Stromableiter ragen dann wiederum an einer Kante der Flachzelle ab.
In der EP 1 562 242 A2 ist auch ein von den Enden der Stromsammeifolien getrennter, stabförmiger Stromableiter vorgesehen, der aber bereits innerhalb der Hüllfolie mit den Enden der Stromsammeifolien verbunden und wieder durch die Schweißnaht der Hüllfolie hindurch nach außen geführt wird. Die stabförmigen Stromableiter ragen dabei wahlweise an einer Kante oder aber an einander gegenüberliegenden Kanten von der Flachzelle ab.
Werden mehrere Flachzellen zu einem Zellpaket gestapelt, wie es etwa bei Automobilbatterien aufgrund angestrebter höherer Spannungen und Kapazitäten regelmäßig erforderlich ist, so erfolgt die Verschaltung der Einzelzellen üblicherweise an der Oberseite, wie es beispielhaft in der WO 2008/128764 A1 oder der JP 07-282841 A beschrieben ist. Fig. 14 zeigt eine Anordnung mehrerer flacher, quader- oder plattenförmiger Einzelzellen 102 nach der WO 2008/128764 A1 in einem Zellstapel 101. Von Anode A und Kathode K einer Zelle 102 ragt an gegenüberliegenden lateralen Seiten jeweils eine Kontaktfahne 103.A, 103. K an derselben Flachseite von derselben, oberen Kante (Schmalseite) der Zelle nach oben ab. Dabei ist die Kathodenkontaktfahne 103. K jeder Zelle 102 gerade, während die Anodenkontaktfahne 103.A jeder Zelle 102 gebogen ist, und zwar um etwa (wohl etwas mehr als) die Dicke jeder Zelle 102. In dem Zellstapel 101 folgt jeweils eine Zelle 102, bei welcher die Anode A rechts und die Kathode K links angeordnet ist, auf eine Zelle 102, bei welcher die Anode A links und die Kathode K rechts angeordnet ist. Auf diese Weise kommen ohne weiteres Zutun jeweils eine (gebogene) Anodenkontaktfahne 103.A mit einer (geraden) Kathodenkontaktfahne 103. K in Kontakt oder zumindest in deren Nähe, sodass sie miteinander verbunden werden können. Auf diese Weise wird eine Reihenschaltung verwirklicht. Die Zellen 102 sind mit einem Abstand voneinander angeordnet und kraft- oder formschlüssig auf einer Grundplatte 105 befestigt.
Die Anordnung und Befestigung auf der Grundplatte 105 erfordert sorgfältige Ausrichtung und zuverlässige Fixierung. Eine Demontage der Zellen erfordert einzelnes Lösen der einzelnen Zellen 102. Es ist nur eine Festlegung der Zellen im unteren Bereich vorgesehen, sodass bei Einwirkung von Beschleunigungen oder Vibrationen die Verbindungsstellen, die zwischen Kontaktfahnen im oberen Bereich aufgrund der Trägheit und Elastizität der Zellen 102 gebildet sind, mechanischen Belastungen ausgesetzt sein können, was sich bei nur geringfügig lockerer Fixierung an der Grundplatte 105 verschärft. Die Kontaktfläche der Kontaktfahnen 103.A, 103. K ist verhältnismäßig klein.
Aus einer noch unveröffentlichten Entwicklung ist es bekannt, mehrere dünne, quaderförmige galvanische Zellen so zu einem oder mehreren Stapeln zusammenzufassen, dass ihre Seiten größter Ausdehnung einander zugewandt sind oder berühren, und so in einer Halteeinrichtung eingegossen sind. Eine solche Anordnung ist nicht mehr demontierbar. - A -
Es ist den Erfindern auch eine druckschriftlich nicht näher belegte Anordnung bekannt, bei der mehrere flache Zellen zwischen zwei Endplatten gestapelt sind, wobei der Stapel durch Zugstäbe (Schraubbolzen), die sich zwischen den Endplatten erstrecken, zusammengehalten werden. Hierbei wird nicht unerheblicher Druck auf den im inneren Bereich liegenden aktiven Teil der Speicherzellen ausgeübt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flache Elektroenergie-Speicherzelle und einen aus mehreren solchen Zellen bestehenden Zellblock zu schaffen, die eine Alternative zu bekannten Bauformen anbieten und insbesondere die Nachteile dieser Bauformen vermeiden.
Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, eine flache Elektroenergie- Speicherzelle so auszubilden, dass bei Bildung eines Blocks eine sichere Lagefixierung der Zellen untereinander möglich ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine flache Elektroenergie- Speicherzelle so auszubilden, dass eine aus diesen gebildeter Block möglichst kompakt ist, ohne dass die aktiven Bereiche einer Druckbeanspruchung ausgesetzt sind.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 25 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Elektroenergiespeicherzelle der vorliegenden Erfindung weist einen aktiven Teil, der eingerichtet und angepasst ist, von außen zugeführte elektrische Energie zu speichern und gespeicherte elektrische Energie nach außen abzugeben; wenigstens zwei Stromableiter, die mit dem aktiven Teil verbunden sind und zur Zuführung elektrischen Stroms von außen an den aktiven Teil und zur Abgabe von dem aktiven Teil abgegebenen elektrischen Stroms nach außen eingerichtet und angepasst sind; und eine Umhüllung, welche eine prismatische Grundform von im Wesentlichen quaderförmigen Umriss beschreibt und den aktiven Teil gas- und flüssigkeitsdicht umhüllt, auf. Die Umhüllung weist zwei flächige Folienteile und einen umlaufenden, die Ränder der Folienteile verbindenden Nahtteil auf, wobei der Nahtteil den aktiven Teil rahmenartig umgibt und Abschnitte größter Dicke aufweist, in welchen die Dicke auch unter mechanischem Druck gleichmäßig größer als die Dicke des aktiven Teils ist.
Ein solcher Aufbau ermöglicht es, Elektroenergie-Speicherzellen (nachstehend kurz "Zellen") so zu stapeln, dass sie an den Abschnitten größter Dicke des Nahtteils aneinander anliegen, ohne dass eine mechanische Einwirkung auf den aktiven Teil ausgeübt wird. Bei geeigneter Materialauswahl für die Folienteile und den Nahtteil sowie des Verbindungsverfahrens zwischen den Folienteilen und dem Nahtteil ist es auch möglich, den aktiven Teil gegen die Einwirkung elektromagnetischer Felder abzuschirmen und die Umhüllung resistent gegenüber in dem aktiven Teil vorhandenen und/oder erzeugten Substanzen auszuführen.
Vorzugsweise liegen die zwei Folienteile wenigstens in den Abschnitten größter Dicke auf gegenüberliegenden Flachseiten des Nahtteils flächig auf und sind mit diesen dicht verbunden. Auf diese Weise ist es gewährleistet, dass die Folienteile in zwei parallelen Ebenen aufgespannt sind und damit Flachseiten der prismatischen Grundform bilden.
Bei einem aus solchen Zellen ausgebildeten Zellblock sind die Zellen in Richtung ihrer Dicke gestapelt und liegen vorzugsweise wenigstens in Bereichen, die den Bereichen größter Dicke des Nahtteils entsprechen, aufeinander auf. Dabei sind die Zellen in Stapelrichtung vorzugsweise auf Druck miteinander verspannt. Es ist so eine kompakte und sichere Anordnung und Montage der Einzelzellen möglich, ohne dass Druck auf den aktiven Teil der jeweiligen Zelle ausgeübt wird. Vorzugsweise weist der Nahtteil in Dickenrichtung verlaufende Durchgangsbohrungen in Abschnitten größter Dicke auf und weisen die Folienteile mit den Durchgangsbohrungen fluchtende Löcher auf. In einem aus solchen Zellen aufgebauten Zellblock kann die Verspannung der Zellen mittels Zugstäben erfolgen, die sich durch die Durchgangslöcher aller Zellen hindurch erstrecken. Auf diese Weise wird ein besonders einfacher und kompakter Aufbau des Zellblocks ermöglicht, da das Volumen der Zellen für die Verspannung genutzt wird. Die Zellen sind untereinander wenigstens durch Reibung lagestabil fixiert. Über die Zugstäbe kann in Verbindung mit den Durchgangslöchern eine Zentrierung der Zellen senkrecht zur Stapelrichtung erfolgen, bereits bevor die Zellen miteinander verspannt werden. Dies erleichtert die Montage und verhindert Verspannungen beim Zusammenbau.
Besonders bevorzugt sind Hülsen vorgesehen, die sich über einen Teil der Länge der Durchgangsbohrungen jeweils in diesen erstrecken und von einer Seite des Nahtteils hervorragen, wobei vorzugsweise der Überstand der Hülsen und die in den Durchgangsbohrungen freigelassene Länge größer als die zusammen genommene Dicke der Folien und geringer als die Hälfte der größten Dicke des Nahtteils zzgl. der Dicke einer der Folien sind. Beim Zusammenbau solcher Zellen zu einem Zellblock erstreckt sich jeweils der von einer Zelle hervorragende Teil einer Hülse in den frei gelassenen Teil einer Durchgangsbohrung des Nahtteils einer benachbarten Zelle. Auf diese Weise wird eine Zentrierung der Zellen zueinander senkrecht zur Stapelrichtung bereits beim Zusammensetzen erreicht, bevor die Zugstäbe eingeführt und verspannt werden. Die Zugstäbe erstrecken sich dabei durch die Hülsen hindurch und erfahren so eine zuverlässig Führung.
Alternativ kann der Nahtteil in Dickenrichtung abragende Erhebungen aufweisen, wobei auf der jeweils gegenüberliegenden Seite einer Erhebung eine der Erhebung in Form und Größe entsprechende und mit dieser in Dickenrichtung fluchtende Einsenkung vorgesehen ist, und weisen die Folienteile mit den Erhebungen bzw. Einsenkungen fluchtende Löcher entsprechender Form und Aus- dehnung auf, wobei vorzugsweise die Höhe der Erhebungen und die Tiefe der Einsenkungen größer als die zusammen genommene Dicke der Folien und geringer als die Hälfte der größten Dicke des Nahtteils zzgl. der Dicke einer der Folien sind. Beim Zusammenbau derartiger Zellen zu einem Zellblock erstreckt sich jeweils die eine Erhebung des Nahtteils einer Zelle in eine Einsenkung des Nahtteils einer benachbarten Zelle. Auf diese Weise wird beim Zusammensetzen der Zellen eine Zentrierung senkrecht zur Stapelrichtung erreicht.
Zusätzlich zu den Erhebungen und Einsenkungen kann der Nahtteil in Dickenrichtung verlaufende Durchgangsbohrungen in Abschnitten größter Dicke aufweisen und können die Folienteile mit den Durchgangsbohrungen fluchtende Löcher aufweisen, wobei die Durchgangsbohrungen vorzugsweise mittig fluchtend mit den Erhebungen bzw. Einsenkungen vorgesehen sind. Auf diese Weise kann eine Verspannung mehrerer Zellen zu einem Zellblock in oben erläuterter Weise zuverlässig, raumsparend und einfach bewerkstelligt werden, indem die Zugstäbe sich durch die Durchgangslöcher hindurch erstrecken.
Die Stromableiter der Zellen weisen bevorzugt ein flaches Profil auf und ragen von der Umhüllung weg. Mit flach profilierten, abragenden Stromableitern ist eine Durchkontaktierung der Zellen innerhalb eines Zellblocks besonders einfach in der Weise möglich, dass jeweils ein Stromableiter einer Zelle mit einem Stromableiter einer benachbarten Zelle verbunden ist und, soweit die Zelle nicht die erste oder letzte Zelle des Zellblocks ist, der andere Stromableiter der Zelle mit einem Stromableiter einer anderen benachbarten Zelle verbunden ist.
Wenn dabei stets Stromableiter unterschiedlicher Polarität miteinander verbunden sind, ist auf besonders einfache Weise eine Reihenschaltung der Zellen in dem Zellblock verwirklicht.
Die Stromableiter ragen vorzugsweise parallel zu den Flachseiten der von der Umhüllung definierten prismatischen Grundform ab und erstrecken sich besonders bevorzugt angrenzend an gegenüberliegende Flachseiten der von der Um- hüllung definierten prismatischen Grundform. Werden solche Zellen in einem Zellblock zusammengefasst bzw. gestapelt, sind diese bevorzugt so angeordnet, dass sich stets Stromableiter an der Flachseite, an die sie angrenzen, in Stapelrichtung des Zellblocks gegenüberliegen. Dadurch liegen die zu verbindenden Stromableiter benachbarter Zellen einander stets mit geringstem axialen Abstand gegenüber und können auf einfache Weise durch Klammern oder andere geeignete Maßnahmen in Kontakt miteinander gebracht werden.
Dabei können die Stromableiter von gegenüberliegenden Schmalseiten der von der Umhüllung definierten prismatischen Grundform oder alternativ von der gleichen Schmalseite abragen. Ferner kann das prismatische Gebilde vier gleich lange Schmalseiten aufweisen, d.h. in einem Schnitt quer zur Stapelrichtung bzw. Eckenrichtung quadratisch ausgebildet sein, oder zwei gegenüberliegende Paare von Schmalseiten unterschiedlicher Länge aufweisen, wobei die Stromableiter von dem längeren Paar oder von dem kürzeren Paar der Schmalseiten abragen. Die letztendliche Wahl richtet sich nach den Einbaubedingungen; bevorzugt wird derzeit, dass die Stromableiter von gegenüberliegenden Schmalseiten der von der Umhüllung definierten prismatischen Grundform und von dem längeren Paar von Schmalseiten abragen.
Vorzugsweise ist die Ausdehnung des ersten und des zweiten Stromableiters entlang der Schmalseiten, von denen aus sie abragen, größer als die Hälfte der Länge dieser Schmalseiten. Auf diese Weise ist die Kontaktfläche zwischen Stromableitern besonders groß und damit der Übergangswiderstand vorteilhaft klein.
Besonders bevorzugt erstrecken sich die Stromableiter jeweils zwischen dem Nahtfeil und einer der Folien hindurch und sind mit diesen dicht verbunden. Es können so innerhalb des aktiven Teils der Zelle angeordnete Elektroden innerhalb der Umhüllung mit dem Stromableiter verbunden werden und so Dichtungsprobleme mit durchkontaktierten, außenliegenden Stromableitern vermieden werden. Besonders bevorzugt weisen die Stromableiter ein L-förmiges Profil auf, dessen einer Schenkel an eine Schmalseite des aktiven Teils anliegt und dessen anderer Schenkel sich zwischen dem Nahtteil und einer der Folien hindurch erstreckt. Durch das L-Profil wird die Schmalseite des aktiven Teils definiert und stabilisiert, und diese Schmalseite kann sich so ohne Auswirkungen auf den aktiven Teil an die Innenseite der Rahmenform des Nahtteils anlegen.
Wenn der Nahtteil zusätzlich in Form und Größe den Stromableitern angepasste Ausklinkungen aufweist, kann eine glatte Außenkontur der Flachseiten sichergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung lässt sich besonders bevorzugt, aber nicht ausschließlich auf galvanische Zellen, insbesondere galvanische Sekundärzellen des flachen Typs anwenden, bei welchen der aktive Teil aus einem laminierten Folienpaket von chemisch aktiven Materialien zweier Arten, elektrisch leitenden Materialien und Trennschichten, ggf. mit einem Elektrolytmaterial getränkt, besteht. Das chemisch aktive Material der wenigstens einen Art weist vorzugsweise eine Lithiumverbindung auf, und das chemisch aktive Material der anderen Art weist vorzugsweise Graphit auf. Besonders bevorzugt ist der aktive Teil evakuiert, um unerwünschte Reaktionen zu vermeiden.
Wird ein freier Stromableiter der ersten Zelle in einem Zellblock mit einem Anschlusspol verbunden und ein freier Stromableiter der letzten Zelle in dem Zellblock mit einem anderen Anschlusspol verbunden, ist der Zellblock vorteilhaft als eine Elektroenergie-Speichervorrichtung nutzbar.
Besonders vorteilhaft wird eine solche Elektroenergie-Speichervorrichtung in einem Fahrzeug eingesetzt.
Die vorstehenden und weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung deutlicher ersieht- lich werden, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angefertigt wurde.
In den Zeichnungen:
ist Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht von Einzelteilen bzw. Baugruppen einer galvanischen Zelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
zeigt Fig. 2A einen Schnitt eines Rahmenteils entlang einer Ebene Il in Fig. 1 ;
zeigt Fig. 2B einen Schnitt eines aktiven Teils entlang der Ebene Il in Fig. 1 ;
zeigt Fig. 3 einen Schnitt des Rahmenteils entlang einer Ebene III in Fig. 1 ;
ist Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer galvanischen Zelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im zusammengesetzten Zustand;
ist Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht von Einzelteilen bzw. Baugruppen eines Zellblocks gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
ist Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht einiger Baugruppen des Zellblocks von Fig. 5 aus einer anderen Perspektive;
ist Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Zellblocks von Fig. 5 im zusammengebauten Zustand;
ist Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht einer Einzelheit VIII in Fig. 7; zeigt Fig. 9 eine obere Schmalseite einer galvanischen Zelle gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
zeigt Fig. 10 eine obere Schmalseite einer galvanischen Zelle gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
ist Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer Elektro-Baugruppe einer galvanischen Zelle gemäß einer sechsten Ausführungsform;
zeigt Fig. 12 eine obere Schmalseite einer galvanischen Zelle gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
zeigt Fig. 13 einen Schnitt eines Rahmenteils in einer achten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Darstellung einem oberen Teil der Darstellung in Fig. 3 entspricht; und
zeigt Fig. 14 einen Zellblock nach dem Stand der Technik.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Darstellungen in den Figuren schematisch sind und sich auf die Wiedergabe der für das Verständnis der Erfindung wichtigsten Merkmale beschränken. Auch ist darauf hinzuweisen, dass die in den Figuren wiedergegebenen Abmessungen und Größenverhältnisse allein der Deutlichkeit der Darstellung geschuldet sind und in keiner Weise einschränkend zu verstehen sind.
Als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend eine galvanische Zelle anhand der Darstellung in Figuren 1 bis 3 beschrieben. Dabei ist Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht von Einzelteilen bzw. Baugruppen einer galvanischen Zelle 1 , und zeigt Fig. 2a einen Schnitt eines Rahmenteils entlang einer Ebene Il in Fig. 1 , zeigt Fig. 2b einen Schnitt eines aktiven Teils entlang der Ebene Il in Fig. 2, zeigt Fig. 3 einen Schnitt des Rahmenteils entlang einer Ebene IM in Fig. 1. Die galvanische Zelle 1 ist eine Elektroenergie- Speicherzelle im Sinne der Erfindung.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist die galvanische Zelle 1 aus einer Elektro- Baugruppe 2, einem Rahmenteil 4 und zwei Deckfolien 6 zusammengesetzt, wobei die Elektro-Baugruppe ein Folienpaket 8, einen Anodenableiter 10 und einen Kathodenableiter 12 aufweist. Zur Orientierung ist in der Figur ein Achsenkreuz angegeben, dessen Ursprung willkürlich im Zentrum der vorderen Deckfolie 6 definiert ist. Eine laterale Richtung der Zelle 1 ist durch die Mittelachse in Querrichtung A definiert, eine vertikale Achse der Zelle 1 ist durch die Mittelachse in Hochrichtung B definiert, und die axiale Richtung der Zelle, die gleichzeitig die Dickenrichtung der Zelle ist, ist durch die Mittelachse in Längsrichtung C definiert. Alle Achsen sind in dünnen strichpunktierten Linien dargestellt. Die positive Richtung ist jeweils durch einen Pfeil dargestellt.
Wie in der Figur ersichtlich, weist das Folienpaket 8 eine im Wesentlichen plat- tenförmige Kontur auf und ist die Ausdehnung in lateraler Richtung (A) größer als die Ausdehnung in vertikaler Richtung (B). Der Anodenableiter 10 ist aus einem guten Leitermaterial hergestellt und weist einen L-förmigen Querschnitt auf. Der kurze Schenkel des L-Profils des Anodenableiters 10 ist an der oberen Schmalseite des Folienpakets 8 angebracht. Gleichermaßen ist der Kathodenableiter 12 aus einem guten Leitermaterial hergestellt und weist einen L- förmigen Querschnitt auf, und ist der kurze Schenkel des L-Profils des Kathodenableiters an der unteren Schmalseite des Folienpakets 8 angebracht. Somit erstreckt sich der lange Schenkel des Anodenableiters 10 fluchtend mit der vorderen Flachseite des Folienpakets 8 nach oben (positive Richtung B) und erstreckt sich der lange Schenkel des Kathodenableiters 12 fluchtend mit der hinteren Flachseite des Folienpakets 8 nach unten (negative Richtung B). Auf der dem Folienpaket in Dickenrichtung abgewandten Seite tragen die langen Schenkel des L-Profils des Anodenableiters und des Kathodenableiters jeweils einen Streifen einer Siegelfolie 14 zur Verbindung mit der vorderen bzw. hinteren Deckfolie 6. Es ist anzumerken, dass das Folienpaket 8 einen aktiven Teil der Zelle im Sinne der Erfindung bildet. Für die Stromableiter 10, 12 wird aus den bekannten Materialien wie Kupfer, Aluminium oder sonstige Metalle oder Legierungen davon auszuwählen sein. Zur Verbesserung des Kontakts (Verringerung des Übergangswiderstands) und/oder zur Verhinderung von Korrosion können die Stromableiter 10, 12 versilbert oder vergoldet sein.
Der Rahmenteil 4 weist zwei senkrechte Stäbe 16 und zwei waagerechte Stäbe 18 auf, die einen einstückigen Rahmen bilden. Die Innenkontur des Rahmens ist der Außenkontur des Folienpakets 8 angepasst. Der obere waagerechte Stab 18 weist eine im Querschnitt L-förmige Ausklinkung 20 auf, die dessen Dicke auf der Innenseite und auf der zu der vorderen Deckfolie 6 hin gerichteten Seite (positive Richtung C) verringert. Der untere waagerechte Stab 18 weist eine Ausklinkung 20 auf, die dessen Dicke auf der Innenseite und auf der der hinteren Deckfolie zugewandten Seite (negative Richtung C) reduziert. Die Form der Ausklinkungen 20 ist so bemessen, dass sie das L-Profil des Anodenableiters 10 und des Kathodenableiters 12 aufnimmt.
Es ist anzumerken, dass der Rahmenteil 4 ein Nahtteil im Sinne der Erfindung ist und diejenigen Abschnitte der senkrechten Stäbe 16 und der waagerechten Stäbe 18 des Rahmenteils 4, die keine Ausklinkung 20 tragen, Abschnitte größter Dicke im Sinne der Erfindung sind. Das Material des Rahmenteils 4 ist elektrisch nicht leitend und weist eine hinreichende Drucksteifigkeit auf, sodass auch unter axialem Druck (in Richtung der Achse C) die Abschnitte größter Dicke noch immer dicker als die Elektro-Baugruppe 2 sind und das Rahmenteil 4 seine Form stabil aufrechterhält. Als Materialien bieten sich verschiedene Kunststoffe, Keramiken und technische Gläser an.
Auf der vorderen Flachseite (positive Richtung C) trägt der Rahmenteil 4 in den Abschnitten größter Dicke Zentriernippel 20, die mit Zentrierlöchern 24 in den Deckfolien 6 fluchten. Zur Verdeutlichung sind in der Figur Achsen F, F' der Zentriernippel 22 und Zentrierlöcher 24 auf der linken Seite der Zelle 1 (negative Richtung A) dargestellt. In Fign. 2A und 2B sind der Rahmenteil 4 bzw. die E- lektrobaugruppe 2 im Schnitt entlang einer Ebene Il gezeigt, die durch die Achsen B und C aufgespannt wird (senkrechte Mittelebene in axialer Richtung). Wie gezeigt, weist der Rahmenteil 4 in seinen Abschnitten größter Dicke eine Dicke T auf, die größer ist als eine Dicke t der Elektrobaugruppe 2, insbesondere des Folienpakets 8 derselben. In Fig. 2B ist im Bereich des Folienpakets 8 der Aufbau schematisiert derart dargestellt, dass Stromsammlerfolien einer Anodenseite (Anodenleiterfolien) 26 mit dem Anodenableiter 10 verbunden sind und im Wechsel mit Stromsammlerfolien einer Kathodenseite (Kathodenleiterfolien) 28 angeordnet sind, die ihrerseits mit dem Kathodenableiter 12 verbunden sind. Dazwischen angeordnete Folien eines chemisch aktiven Materials der Anoden- und Kathodenseite sowie Separatorfolien innerhalb des Folienstapels 8 sind in der Figur zur Verdeutlichung weggelassen.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt des Rahmenteils 4 entlang einer Ebene III in Fig. 1 , die parallel zu der Ebene Il liegt und durch die beiden linken Zentrierlöcher 24 und Zentriernippel 22 verläuft (siehe Achsen F, F', E in Fig. 1). Der Schnitt verläuft definitionsgemäß durch den linken senkrechten Stab 16 des Rahmenteils 4, wobei aber ein oberer und unterer Bereich willkürlich auch dem jeweiligen waagerechten Stab 18 zugeordnet sein könnte. Wie ersichtlich, verläuft fluchtend mit den Zentriernippeln 22 jeweils eine Durchgangsbohrung 30 und ist auf der den Zentriernippeln 22 gegenüberliegenden Flachseite des Rahmenteils 4 jeweils eine Einsenkung 32 vorgesehen, die so dimensioniert ist, dass sie den Zentriernippel 22 aufnehmen könnte.
Zum Zusammenbau der Zelle 1 (vgl. Fig. 1) wird die Elektrobaugruppe 2 so in den Rahmenteil 4 eingesetzt, dass die L-Profile des Anodenableiters 10 und des Kathodenableiters 12 in den Ausklinkungen 20 des Rahmenteils 4 sitzen. Es ist ersichtlich, dass zu diesem Zweck die Elektrobaugruppe 2 und das Rahmenteil 4 zunächst gegeneinander verkippt werden müssen, um etwa den Kathodenableiter 12 durch die Öffnung des Rahmenteils 4 hindurch zu befördern. Sobald die Elektrobaugruppe 2 in den Rahmenteil 14 eingesetzt ist, wird die vordere Deckfolie 6 mit den Zentrierlöchern 24 an den Zentriernippeln 22 des Rahmenteils 4 ausgerichtet auf dieses aufgesetzt und dicht verbunden, etwa durch geeignete Klebe-, Schweiß-, oder sonstige Adhäsionsverfahren. Dabei dient der Streifen Siegelfolie 14 auf dem Anodenableiter 10 der Verbindung zwischen dem Anodenableiter 10 und der Deckfolie 6. Schließlich wird die hintere Deckfolie 6 auf die hintere Flachseite des Rahmenteils 4 aufgesetzt, wobei die Zentrierlöcher 24 mit den Einsenkungen 32 fluchtend und in gleicher Weise wie die vordere Deckfolie 6 mit dem Rahmenteil 4 und dem Kathodenableiter 12 verbunden.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer galvanischen Zelle V gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im zusammengesetzten Zustand. Die galvanische Zelle 1' der zweiten Ausführungsform ist im Aufbau mit der oben beschriebenen Zelle 1 der ersten Ausführungsform identisch mit dem Unterschied, dass sich die Stromableiter 10, 12 von den kürzeren Schmalseiten der Zelle 1' aus anstelle der längeren Schmalseiten erstrecken.
Als eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ein Zellblock 32 anhand der Darstellung in Fign. 5 bis 8 erläutert werden. Dabei ist Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht von Einzelteilen bzw. Baugruppen des Zellblocks 34, ist Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht einiger Baugruppen des Zellblocks 34 aus einer anderen Perspektive, ist Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Zellblocks 34 im zusammengebauten Zustand, und ist Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht einer Einzelheit VIII in Fig. 7.
Wie in Fig. 5 dargestellt, ist der Zellblock 34 aus zehn einzelnen galvanischen Zellen 1, bis 1xder ersten Ausführungsform, vier Schrauben 36, acht Scheiben 38 und vier Muttern 40 zusammengesetzt. Dabei ist jede geradzahlige Zelle 1„, 1X so angeordnet, wie es der Darstellung in Fig. 1 entspricht. D.h., bei den geradzahligen Zellen 1„ bis 1X befindet sich der Anodenableiter 10 in der Zeichnung oben und auf der dem Betrachter zugewandten Seite, während sich der Kathodenableiter 12 im Zellblock unten und auf der dem Betrachter abgewandten Seite befindet (in der Zeichnung sind die unten liegenden Kathodenableiter 12 der geradzahligen Zellen 1,„ ..., 1X von davor liegenden Zellen verdeckt). Da- gegen sind die ungeradzahligen Zellen 1 , 1,x in einer gegenüber der Darstellung in Fig. 1 um 180° um die Achse C gedrehten Orientierung angeordnet. D.h., bei diesen Zellen befindet sich der Kathodenableiter 12 im Zellblock oben und auf der vom Betrachter abgewandten Seite der Zellen, während sich der Anodenableiter 10 im Zellblock unten und auf der dem Betrachter zugewandten Seite der Zellen befindet. Auf diese Weise befindet sich jeweils ein Kathodenableiter 12 einer ungeradzahligen Zelle, z.B. der Zelle 1,, einem Anodenableiter 10 der nächsten geradzahligen Zelle, im gewählten Beispiel also der Zelle 1„, in Stapelrichtung direkt benachbart gegenüber. Zwischen diesem Kathodenableiter 10 der geradzahligen Zelle 1„ und dem Kathodenableiter 12 der nächsten ungeradzahligen Zelle, hier also der Zelle 1,„, ist ein Abstand von etwa der Dicke zweier Rahmenteile 4 ausgebildet. Der Kathodenableiter 12 der geradzahligen Zelle 1„ liegt dem Anodenableiter der nächsten ungeradzahligen Zelle, hier also der Zelle 1,„, an der Unterseite des Zellblocks in Stapelrichtung direkt gegenüber. Wiederum ist zwischen diesem Anodenableiter 10 der ungeradzahligen Zelle 1,„ und dem Kathodenableiter 10 der nächsten geradzahligen Zelle 1IV ein Abstand von etwa der Dicke zweier Rahmenteile 4 ausgebildet. Dies setzt sich fort bis zu den letzten Zellen 1,x, 1X. Mit anderen Worten, in Richtung aufsteigender Ordnungszahlen der Zellen 1„ ... , 1X liegen in Stapelrichtung jeweils ein Kathodenableiter 12 und ein Anodenableiter 10 einander direkt gegenüber, während zwischen diesem Anodenableiter 10 und dem nächsten Kathodenableiter 12 ein merklicher Abstand ausgebildet ist. Es ist noch darauf hinzuweisen, dass bei der ersten Zelle 1, der Anodenableiter 10 an der vorderen Stirnseite des Stapels 34 zugänglich ist, während bei der letzten Zelle 1X der Kathodenableiter 12 an der hinteren Stirnseite des Zellenstapels 34 zugänglich ist.
Wie ferner ersichtlich, erstrecken sich die Schrauben 36 durch die Durchgangslöcher 30 der Rahmenteile 4 und die Durchgangslöcher 24 der Deckfolien 6 der einzelnen Zellen 1 hindurch (siehe beispielhaft die Achsen F, F' in Fig. 5) und sind über Scheiben 38 mit Muttern 40 gesichert. Obschon die vorliegende Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf konkrete Ausführungsbeispiele in ihren wesentlichen Merkmalen beschrieben wurde, versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern in dem durch die Patentansprüche vorgegebenen Umfang und Bereich abgewandelt werden kann.
So sind beispielsweise die Zellen in dem Zellblock 34 der dritten Ausführungsform mittels Schrauben, Scheiben, und Muttern verspannt. Es versteht sich, dass diese Befestigungsart nur beispielhaft ist und auch etwa eine Vernietung, ggf. über geeignete Druckplatten, möglich ist. Wo eine leichte Demontage des Zellstapels 34 gewünscht ist, ist jedoch eine Verschraubung vorteilhaft, während in Anwendungsfällen, bei denen es keinesfalls zu einem Lösen der Verbindung bzw. Verspannung kommen darf, eine unlösbare Verbindung wie etwa oben beschriebenes Vernieten bevorzugt sein kann.
Die Verspannung des Zellstapels über Spannelemente, die sich durch Durchgangsbohrungen in den rahmenförmigen Siegelnähten der Zellen 1 hindurch erstrecken, ist ebenfalls nur beispielhaft zu verstehen. Eine Verspannung kann ebenso über von außen angelegte Klammern oder Manschetten erfolgen.
Auch die in Fig. 1 dargestellte Form der Rahmenteile 4 ist nur ein Beispiel. Wesentlich für die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Siegelnaht der einer Pouch-Zelle rahmenartig ausgebildet ist, den aktiven Teil der Zelle umgibt und wenigstens an Stellen, an welchen axialer Druck auf die Zelle von außen zu erwarten ist, dicker als der aktive Teil selbst ist.
Der Aufbau und die Form der Elektro-Baugruppe 2, also des Elektrodenpakets 8 und der Ableiter 10, 12 in Fign. 1 , 2B ist nur beispielhaft und kann an die Anforderungen angepasst werden. Die Ableiter 10, 12 können auch ein abweichendes Profil aufweisen, und die Anzahl der Elektroden 26, 28 ist völlig ins Belieben gestellt. Beispiele für Abwandlungen im Hinblick auf die Stromableiter 10, 12 sind in Fign. 9 bis 12 gezeigt. So kann die Lage der Ableiter 10, 12 je nach Anforderungen variiert werden. Etwa ist es denkbar, beide Ableiter 10, 12 auf einer der Schmalseiten der Zelle unterzubringen, wie es etwa in Fig. 9 oder in Fig. 10 gezeigt ist. Dies hat den Vorteil, dass die Zellen mit der Unterseite aufgestellt werden können, ohne dass die Ableiter Schaden nehmen können. Bei einer Zelle einer vierten Ausführungsform sind gemäß der Darstellung in Fig. 9 der Anodenableiter 10 und der Kathodenableiter 12 an gegenüberliegenden Flachseiten der Zelle angeordnet, während sie bei einer Zelle einer fünften Ausführungsform gemäß der Darstellung in Fig.10 in der Mitte der oberen Schmalseite miteinander fluchten. Die Verschal- tung kann dann über geeignet ausgebildete Kontaktklammern erfolgen.
Eine sechste Ausführungsform ist in Fig. 11 dargestellt. Auch dort erstrecken sich beide Ableiter 10, 12 mit ihren freien Enden entlang einer Schmalseite der Elektrobaugruppe 2, jedoch jeweils über die gesamte Breite und fluchtend mit gegenüberliegenden Flachseiten. Dabei umgreift einer der Ableiter (hier der A- nodenableiter 10) den gesamten Folienstapel 8. Die Anordnung gemäß dieser Ausführungsform hat den Vorteil, dass durch wechselsinniges Anordnen der Zellen in einem Stapel eine Reihenschaltung mit direkt aneinandergrenzenden Stromableitern verwirklicht werden kann.
Auch bei einer siebenten Ausführungsform gemäß der Darstellung in Fig. 12 ist die Verschaltung wie bei der vorherigen Ausführungsform möglich, allerdings wird ein Umgreifen des Folienstapels 8 durch einen der Stromableiter 10, 12 vermieden. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Stromableiter 10, 12 mit L- förmigem Querschnitt an der gleichen Schmalseite des Folienstapels 8 angeordnet, wobei jeweilige Teile des dem Folienstapel 8 zugewandten Schenkels der L-Profile der Ableiter 10, 12 in miteinander verzahnter Weise ausgeklinkt sind. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Anodenableiter 10 in der Figur nur zur Verdeutlichung des Profilquerschnitts mit einem Ausbruch dargestellt ist. Tatsächlich ist auch der Anodenableiter 10 ein ununterbrochenes Profilstück. Eine achte Ausführungsform ist in Fig. 13 gezeigt. Die Darstellung entspricht derjenigen in Fig. 3, es ist aber nur die obere Hälfte des Rahmenteils 4 dargestellt. In dieser Ausführungsform sind anstelle der Zentriernippel 22 Zentrierhülsen 42 vorgesehen, die in Bohrungen 44 eingesetzt sind. Die Zentrierhülsen 42 übernehmen dabei die Funktion der Zentriernippel 22 und der Durchgangsbohrung 30 der ersten Ausführungsform (vgl. Fig. 3), und die Bohrungen 44 übernehmen zusätzlich zur Aufnahme der Zentrierhülsen 42 die Aufgabe der Einsenkungen 32 der ersten Ausführungsform. Wo eine Verspannung der Zellen 1 über separate Durchgangsbohrungen oder gar über außenliegende Elemente erfolgt, können anstelle von Hülsen auch Zentrierstifte verwendet werden (nicht näher dargestellt).
Die vierte bis achte Ausführungsform bilden Abwandlungen der ersten oder zweiten Ausführungsform. Die Erläuterungen hinsichtlich der ersten oder zweiten Ausführungsform sind, soweit durch die Abwandlung nicht ausgeschlossen, auf die vierte bis achte Ausführungsform ausnahmslos anwendbar.
Die vorliegende Erfindung ist auf alle Arten von Speicherzellen zur Speicherung und Abgabe elektrischer Energie geeignet, insbesondere elektrochemische Primär- und Sekundärzellen beliebiger Art. Besonders bevorzugt wird die Erfindung auf Lithium-Ionen-Zellen flacher Bauart und daraus zusammengesetzte Zellblöcke anzuwenden sein.
Ein Zellblock gemäß vorstehender Beschreibung bildet, zusammen mit Anschlusspolen, die mit den freien Stromableitern 10, 12 der ersten bzw. letzten Zelle 1j, 1X verbunden sind, und einem optionalen Gehäuse eine Batterie oder einen Akkumulator, der in einem Fahrzeug oder in anderen technischen Anwendungen zur Versorgung eines Bordnetzes oder für einen elektrischen Antrieb nutzbar ist. Eine solche Batterie oder Akkumulator ist eine Elektroenergie- Speichervorrichtung im Sinne der Erfindung. Liste der Bezugszeichen:
1 , 1' Galvanische Zelle
2 Elektro-Baugruppe
4 Rahmenteil (Nahtteil)
6 Deckfolie (Folienteil)
8 Folienpaket (aktiver Teil)
10 Anodenableiter
12 Kathodenableiter
14 Siegelfolie
16 senkrechter Stab
18 waagerechter Stab
20 Ausklinkung
22 Zentriernippel
24 Zentrierloch
26 Anodenleiterfolie
28 Kathoden leiterfolie
30 Durchgangsbohrung
32 Einsenkung
34 Zellblock
36 Zylinderschraube
38 Scheibe
40 Mutter
42 Zentrierhülse
44 Bohrung
101 (Stand der Technik: Zellstapel)
102 (Stand der Technik: Zelle)
103 (Stand der Technik: Kontaktfahne) 105 (Stand der Technik: Grundplatte)
A Mittelachse in Querrichtung (Stand der Technik: Anode)
B Mittelachse in Hochrichtung C waagerechte Mittelachse in Längsrichtung
D, D' waagerechte Achsen in Seitenrichtung durch 24
E senkrechte Achse durch 24
F, F' waagerechte Achsen in Längsrichtung durch 22, 24 i,...,x Index für 1
II Ebene B-C
III Ebene E-F/F'
K (Stand der Technik: Kathode) t Dicke über alles von 2
T Dicke über alles von 4
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass vorstehende Bezugszeichenliste integraler Bestandteil der Beschreibung ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Elektroenergie-Speicherzelle, mit
einem aktiven Teil, der eingerichtet und angepasst ist, von außen zugeführte elektrische Energie zu speichern und gespeicherte elektrische E- nergie nach außen abzugeben;
wenigstens zwei Stromableitern, die mit dem aktiven Teil verbunden sind und zur Zuführung elektrischen Stroms von außen an den aktiven Teil und zur Abgabe von dem aktiven Teil abgegebenen elektrischen Stroms nach außen eingerichtet und angepasst sind; und
einer Umhüllung, welche eine prismatische Grundform von im Wesentlichen quaderförmigem Umriss beschreibt und den aktiven Teil gas- und flüssigkeitsdicht umhüllt, wobei die Ausdehnung der prismatischen Grundform der Zelle in Dickenrichtung wesentlich kleiner als die Ausdehnung in den beiden verbleibenden Raumrichtungen ist, und wobei vorzugsweise die Ausdehnung in einer der beiden verbleibenden Raumrichtungen größer als in der anderen der beiden verbleibenden Raumrichtungen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umhüllung zwei flächige Folienteile und einen umlaufenden, die Ränder der Folienteile verbindenden Nahtteil aufweist,
wobei der Nahtteil den aktiven Teil rahmenartig umgibt und Abschnitte größter Dicke aufweist, in welchen die Dicke auch unter mechanischem Druck gleichmäßig größer als die Dicke des aktiven Teils ist.
2. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Folienteile wenigstens in den Abschnitten größter Dicke auf gegenüberliegenden Flachseiten des Nahtteils flächig aufliegen und mit diesen dicht verbunden sind.
3. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nahtteil in Dickenrichtung verlaufende Durchgangsbohrungen in Abschnitten größter Dicke aufweist und die Folienteile mit den Durchgangsbohrungen fluchtende Löcher aufweisen.
> 4. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 3, weiter gekennzeichnet durch Hülsen, die sich über einen Teil der Länge der Durchgangsbohrungen in diesen erstrecken und von einer Seite des Nahtteils hervorragen, wobei vorzugsweise der Überstand der Hülsen und die in den Durchgangsbohrungen freigelassene Länge größer als die doppelte Dicke der Folien und geringer als die Hälfte der größten Dicke des Nahtteils zuzüglich der Dicke der Folien sind.
5. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nahtteil in Dickenrichtung abragende Erhebungen aufweist, wobei auf der jeweils gegenüberliegenden Seite einer Erhebung eine der Erhebung in Form und Größe entsprechende und mit dieser in Dickenrichtung fluchtende Einsenkung vorgesehen ist, und die Folienteile mit den Erhebungen bzw. Einsenkungen fluchtende Löcher entsprechender Form und Ausdehnung aufweisen, wobei vorzugsweise die Höhe der Erhebungen und die Tiefe der Einsenkungen größer als die doppelte Dicke der Folien und geringer als die Hälfte der größten Dicke des Nahtteils zuzüglich der Dicke der Folien sind.
6. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nahtteil in Dickenrichtung verlaufende Durchgangsbohrungen in Abschnitten größter Dicke aufweist und die Folienteile mit den Durchgangsbohrungen fluchtende Löcher aufweisen.
7. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrungen mittig fluchtend mit den Erhebungen vorgesehen sind.
8. Elektroenergie-Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableiter jeweils ein flaches Profil aufweisen und von der Umhüllung weg abragen.
9. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableiter parallel zu den Flachseiten der von der Umhüllung definierten prismatischen Grundform abragen.
10. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableiter sich an gegenüberliegende Flachseiten der von der Umhüllung definierten prismatischen Grundform angrenzend erstrecken.
11. Elektroenergie-Speicherzelle nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableiter von gegenüberliegenden Schmalseiten der von der Umhüllung definierten prismatischen Grundform abragen.
12. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das prismatische Gebilde zwei gegenüberliegende Paare von Schmalseiten unterschiedlicher Länge aufweist und die Stromableiter von dem längeren Paar von Schmalseiten abragen.
13. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung des ersten und des zweiten Strom- ableiters entlang der Schmalseiten, von denen aus sie abragen, größer ist als die Hälfte der Länge dieser Schmalseiten ist.
14. Elektroenergie-Speicherzelle nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableiter sich jeweils zwischen dem Nahtteil und einer der Folien hindurch erstrecken und mit diesen dicht verbunden sind.
15. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableiter ein L-förmiges Profil aufweisen, dessen einer Schenkel an einer Schmalseite des aktiven Teils anliegt und dessen anderer Schenkel sich zwischen dem Nahtteil und einer der Folien hindurch erstreckt.
16. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Nahtteil der Form und Größe der Stromableiter angepasste Ausklinkungen aufweist.
17. Elektroenergie-Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherung und Abgabe der elektrischen Energie durch jeweilige elektrochemische Reaktionen erfolgen.
18. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine galvanische Zelle, insbesondere eine galvanische Sekundärzelle handelt.
19. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Teil eine Mehrzahl von Elektroden zweier Arten aufweist, wobei jeweils eine Elektrode einer ersten Art durch eine Trennschicht von der Elektrode einer zweiten Art getrennt ist, wobei die Elektroden der ersten Art und die Elektroden der zweiten Art jeweils miteinander und mit einem der Stromableiter verbunden sind.
20. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jede Elektrode ein Laminat ist, das wenigstens zwei Schichten eines chemisch aktiven Materials und wenigstens eine Schicht eines e- lektrisch leitenden Materials aufweist und mit einem Elektrolytmaterial getränkt ist, wobei die wenigstens eine Schicht des elektrisch leitenden Materials eine größere Länge als die Schichten des jeweiligen chemisch aktiven Materials aufweist und auf einer Seite des Laminats herausragt, wobei die Laminate der Elektroden mit jeweils dazwischen liegenden Trennschichten so angeordnet und vorzugsweise laminiert sind, dass die Schichten elektrisch leitenden Materials der Elektroden der einen Art auf einer Seite herausragen und dort miteinander verbunden sind, die einer Seite, auf weicher die Schichten elektrisch leitenden Materials der Elektroden der anderen Art herausragen und miteinander verbunden sind, in Längsrichtung gegenüberliegt.
21. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das chemisch aktive Material wenigstens einer der Elektroden eine Lithiumverbindung aufweist.
22. Elektroenergie-Speicherzelle nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das chemisch aktive Material wenigstens einer der Elektroden Graphit aufweist.
23. Elektroenergie-Speicherzelle einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht ein Elektrolytmaterial aufweist.
24. Elektroenergie-Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Teil evakuiert ist.
25. Zellblock, bestehend aus einer Mehrzahl von Elektroenergie- Speicherzellen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ZeI- len in Richtung ihrer Dicke gestapelt sind und vorzugsweise wenigstens in Bereichen, die den Abschnitten größter Dicke des Nahtteils entsprechen, aufeinander aufliegen.
26. Zellblock nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen in Stapelrichtung auf Druck miteinander verspannt sind.
27. Zellblock nach Anspruch 26, soweit auf Anspruch 3, 6 oder 7 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannung der Zellen mittels Zugstäben erfolgt, die sich durch die Durchgangslöcher aller Zellen hindurch erstrecken.
28. Zellblock nach Anspruch 27, soweit auf Anspruch 4 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zugstäbe durch die Hülsen hindurch erstrecken.
29. Zellblock nach einem der Ansprüche 25 bis 28, soweit auf Anspruch 4 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der von einer Zelle hervorragende Teil einer Hülse sich in den freigelassenen Teil einer Durchgangsbohrung des Nahtteils einer benachbarten Zelle erstreckt.
30. Zellblock nach einem der Ansprüche 25 bis 28, soweit auf Anspruch 5 oder 7 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils eine Erhebung des Nahtteils einer Zelle in eine Einsenkung des Nahtteils einer benachbarten Zelle erstreckt.
31. Zellblock nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Stromableiter einer Zelle mit einem Stromableiter einer benachbarten Zelle verbunden ist und, soweit die Zelle nicht die erste oder letzte Zelle des Zellblocks ist, der andere Stromableiter der Zelle mit einem Stromableiter einer anderen benachbarten Zelle verbunden ist.
32. Zellblock nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass stets Stromableiter unterschiedlicher Polarität miteinander verbunden sind.
33. Zellblock nach Anspruch 31 oder 32, soweit auf Anspruch 10 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass sich stets Stromableiter an der Flachseite, an die sie angrenzen, in Stapelrichtung des Zellblocks gegenüberliegen.
34. Elektroenergie-Speichervorrichtung, enthaltend einen Zellblock nach einem der Ansprüche 25 bis 33 sowie einem ersten Pol, der mit einem freien Stromableiter der ersten Elektroenergie-Speicherzellen verbunden ist, und einem zweiten Pol, der mit einem freien Stromableiter der letzten der Elektroenergie-Speicherzellen verbunden ist.
35. Fahrzeug mit einer Elektroenergie-Speichervorrichtung nach Anspruch 34.
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