WO2013023760A2 - Verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle, eine elektrochemische zelle und eine energiespeichervorrichtung mit wenigstens zwei elektrochemischen zellen - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle, eine elektrochemische zelle und eine energiespeichervorrichtung mit wenigstens zwei elektrochemischen zellen Download PDF

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arrester
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Harald REICHE
Jens Meintschel
Claus-Rupert Hohenthanner
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Li-Tec Battery Gmbh
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Definitions

  • an energy storage device having at least two electrochemical cells
  • the invention relates to a method for producing an electrochemical cell, an electrochemical cell and an energy storage device having at least two electrochemical cells.
  • Energy storage devices or batteries are often made of a plurality of rechargeable electrochemical or galvanic cells, also referred to as secondary cells, prepared for various applications, in particular for use in electrically powered vehicles.
  • the invention is described in relation to the use in a motor vehicle, wherein, however, it should be pointed out that the method according to the invention and a correspondingly configured energy storage device can also be used independently of motor vehicles, for example.
  • B. can be used in a stationary application.
  • the present invention has for its object to provide an improved energy storage device.
  • the inventive method is used for producing an electrochemical cell, hereinafter also referred to as a secondary cell, wherein the secondary cell is designed in particular for use in motor vehicles.
  • Secondary cell has an electrode assembly which at least temporarily serves to provide electrical energy.
  • the electrode arrangement has an end face whose dimension in one direction is referred to below as end face length.
  • the secondary cell has at least one first arrester device.
  • the first arrester device is electrically connected to the electrode assembly and extends from the
  • Electrode arrangement in particular from the end face.
  • Conductor device has a first, preferably U-shaped receptacle in particular with a first opening and in particular with at least two groups of Ableiterfahen.
  • the first receptacle is designed to receive an electrically conductive molded part, in particular a so-called first foot part.
  • the secondary cell has at least a first one
  • the Cell contact device with a first cell contact, which is designed for connection to the first arrester device.
  • the first cell contact is configured, at least temporarily, electrical energy from the
  • the first cell contact device further has a first electrically conductive, in particular plate-shaped foot part.
  • the method according to the invention comprises: inserting the first foot part into the first receptacle, referred to below as step S1.
  • step S2 at least one, preferably two or more become electrically made conductive connections of the first foot with the first shot, preferably by means of a joining method, more preferably by means of
  • the first receptacle with its two groups of arrester lugs surrounds the first electrically conductive foot part, with a plurality of flat contacts being formed between the first receptacle and the first foot part. Subsequently, at least one, preferably two electrically conductive connections of the first foot part are produced with the first recording, in particular with their groups of
  • Arrester device mechanically stabilized by the first foot part. This solves the underlying task.
  • an electrode arrangement is understood in particular to mean a device which serves, in particular, to provide electrical energy at least temporarily.
  • the electrode arrangement is used in particular for storing chemical energy and in particular for converting it into electrical energy.
  • the electrode assembly is also capable of converting electrical to chemical energy.
  • the electrode arrangement at least two electrodes of different polarity.
  • An electrode has a preferably metallic collector foil.
  • An active composition is applied to at least one surface of the collector foil.
  • Electrode arrangement at least a separator, which is arranged between two electrodes of different polarity.
  • the separator is electrically insulating and complains two electrodes different
  • An electrolyte may be partially received by the separator.
  • the separator spaces the electrodes.
  • the electrodes are plate-shaped or foil-like. Are preferred in the
  • Electrode arrangement the electrodes stacked arranged. According to another preferred embodiment, the electrodes may also be wound up.
  • the electrode arrangement may preferably also comprise lithium or another alkali metal in ionic form.
  • the electrode arrangement is called an electrode stack with a plurality of sheet-shaped electrodes, so-called.
  • the electrode arrangement is designed as an essentially cylindrical electrode winding with two strip-shaped electrodes of different polarity, particularly preferably as an electrode flat winding of a substantially parallelepipedal shape.
  • the two electrodes are attacked by a strip-shaped separator.
  • the superimposed stripe-shaped electrodes with intervening separator are wound up to the electrode coils.
  • a discharge device is to be understood as meaning a device which serves, in particular, to remove electrons from the
  • the arrester device has at least one preferably metallic arrester lug, preferably one Ableiterfahne per collector foil of the electrode assembly.
  • the diverter device is formed integrally with a collector foil.
  • the collector lugs of the same polarity are divided into at least two groups of collector lugs.
  • a discharge device has a first receptacle which serves to receive an electrically conductive molded part, in particular a first foot part.
  • the first one had
  • the ends of the collector lugs or the groups of collector lugs form a first opening.
  • the electrically conductive molded part can be inserted into the first receptacle, that is, between the groups of arrester tabs.
  • the first receptacle has at least one boundary surface which serves to contact the electrically conductive molded part, in particular the electrically conductive foot part.
  • this boundary surface is arranged on a group of Ableitfahen.
  • a cell contact device in the sense of the invention is to be understood as meaning a device which in particular serves to provide electrical energy from the electrode arrangement, which device is used in particular for connecting the
  • Electrode arrangement serves with a consumer to be supplied.
  • the first cell contact device has a first cell contact.
  • the first cell contact is used in particular for electrical connection with a consumer to be supplied.
  • the first cell contact device has a first electrically conductive, in particular plate-shaped foot part. The foot part serves for
  • the foot part is intended to be electrically connected to the first receptacle.
  • the foot part points
  • a boundary surface which serves in particular the contact of a group of Ableitfahen, more preferably two im
  • the cell contact has a region for connection to a feed line, wherein this region is particularly preferably designed as a threaded bolt.
  • the method for producing a secondary cell comprises the step S1: inserting a first foot part in the first receptacle, in particular between two of the groups of Ableitfahen the first
  • the introduction of the first foot part causes its boundary surface to come into contact with the first receptacle, in particular with two of its groups of arrester lugs.
  • the first foot part passes through the insertion in contact with two different groups of Ableitfahen the first recording.
  • the foot part in the first receptacle is ready to perform the following step.
  • the method for producing a secondary cell comprises the step S2: producing at least one preferably two or more electrically conductive connections of the first foot part to the first receptacle, in particular to at least one of the groups of conductor lugs,
  • the first receptacle and the first foot part are electrically connected to each other.
  • the connection is made by means of welding, friction welding, cold welding, ultrasonic welding, soldering, soldering, brazing or gluing with an electrically conductive adhesive.
  • the method for producing a secondary cell comprises the step S9 of supplying the first cell contact, wherein the first cell contact comes into contact with the first diverter.
  • This version offers the advantage that the first cell contact is also provided for connection to the first arrester device or for the following step.
  • the method for producing a secondary cell comprises the step S10: producing at least one electrically conductive connection of the first cell contact with the first arrester device, in particular with one of the groups of arrester tabs, preferably by means of a joining method.
  • the arrangement of the first cell contact and adjacent first arrester means for particularly improved joining is stretched.
  • the first receptacle and the first cell contact are electrically connected to each other.
  • the first cell contact is suitable for the exchange of electrical energy with an electrical consumer to be supplied.
  • the connection is made by means of welding, friction welding, cold welding, ultrasonic welding, soldering, soldering, brazing or gluing with an electrically conductive adhesive.
  • the method of manufacturing a secondary cell comprises the step of connecting a first side surface and a first one
  • step S3 Side lower surface of the first receptacle of the first arrester device with the first foot part of the first cell contact, hereinafter referred to as step S3.
  • This embodiment has the advantage that the number of Ableitfahnen, the number of separating joints per connection are reduced. It can be stretched with less force, heated for joining with lower heat flux. Thus, the mechanical and thermal stress in particular the outer conductor tabs of a group are reduced, the quality and the long-term stability of the joint connection are increased. Furthermore, the groups of discharge lugs of the discharge device are mechanically stabilized by the first foot part.
  • the step of bonding is performed in a working position where the second side surface is in the working position
  • step S3 is configured as at least one of the following steps: performing laser welding to connect the first receptacle of the first arrester device to the first foot part of the first cell contact
  • the method preferably comprises the step of: bending the first receptacle connected to the first foot part into an end position, referred to below as step S4.
  • step S4 the step of bending the first receptacle connected to the first foot part into the end position is carried out such that in the end position the first side surface is arranged substantially parallel to an end face of the electrode arrangement.
  • the method for the production comprises the step of: inserting a second, in particular a second plate-shaped foot part of a second cell contact into a second receptacle of a second one
  • step S5 a second recording of the second diverter of the electrode assembly.
  • the second foot part passes through the
  • the method for the production preferably comprises the step of producing at least one, preferably two or more, connections of the second foot part of the second cell contact with the second receptacle of the second discharge device, referred to below as step S6.
  • step S6 the arrangement of the second foot part and in particular a group of
  • the method for producing a secondary cell comprises the step S11 of supplying the second cell contact, wherein the second cell contact comes into contact with the second diverter.
  • This embodiment offers the advantage that the second cell contact is also provided for connection to the second arrester device or for the following step.
  • the method for producing a secondary cell preferably comprises the step S12: producing at least one electrically conductive connection of the second cell contact with the second arrester device, in particular with one of the groups of arrester tabs, preferably by means of a joining method.
  • the second receptacle and the second cell contact are electrically connected to each other.
  • This embodiment offers the advantage that the second cell contact is suitable for exchanging electrical energy with an electrical consumer to be supplied.
  • the connection is made by means of welding, friction welding, cold welding, ultrasonic welding, soldering, soldering, brazing or gluing with an electrically conductive adhesive.
  • the step includes
  • step S7 Connecting a second side surface of the second receptacle of the second diverter device to the second foot part of the second cell contact, in particular connecting a second side surface and a second one Side lower surface of the second receptacle of the second arrester device with the second foot part of the second cell contact, hereinafter referred to as step S7.
  • This embodiment has the advantage that the number of the arrester lugs, the number of separating joints, the electrical resistance per group and the mass of a group of Ableiterfahen are reduced. It can be stretched with less force, heated for joining with lower heat flux. Thus, the mechanical and thermal stress
  • the outer conductor tabs of a group reduced, the quality and the long-term stability of the joint connection are increased. Furthermore, the groups of discharge lugs of the discharge device are mechanically stabilized by the first foot part.
  • the step S7 is performed in a working position in which the second side surface is arranged substantially perpendicular to the end face of the electrode assembly.
  • step S7 is configured as at least one of the following
  • Performing a laser welding to connect the second receptacle of the second diverter to the second foot portion of the second cell contact performing cold welding to connect the second receptacle of the second diverter to the second foot portion of the second cell contact, performing a friction weld to connect the second cell contact
  • the method for producing particularly preferably after step S7 comprises the step of: bending over with the second foot part
  • This embodiment has the advantage that the height of the
  • Electrode arrangement is arranged.
  • the U-shaped first receptacle and the U-shaped second receptacle are arranged such that in the end positions the U-shaped first receptacle in the opposite direction to the direction of the U-shaped second
  • the secondary cell has an electrode arrangement which at least temporarily serves to provide electrical energy.
  • the electrode arrangement has an end face whose dimension in one direction is referred to below as end face length.
  • the secondary cell has at least one first arrester device.
  • the first arrester device is electrically connected to the electrode assembly and extends from the
  • Electrode arrangement in particular from the end face.
  • Conductor device has a first, preferably U-shaped receptacle in particular with a first opening and in particular with at least two groups of Ableiterfahen.
  • the first receptacle is designed to receive an electrically conductive molded part, in particular a so-called first foot part.
  • the secondary cell has at least a first one
  • the Cell contact device with a first cell contact, which is designed for connection to the first arrester device, in particular by means of two of the groups of Ableitfahen the first recording.
  • the first cell contact is configured, at least temporarily, electrical energy from the
  • the first cell contact device further has a first electrically conductive, in particular plate-shaped foot part.
  • the first foot part serves in particular for the cohesive connection of two groups of
  • an electrode arrangement is understood in particular to mean a device which serves, in particular, to provide electrical energy at least temporarily.
  • the electrode arrangement is used in particular for storing chemical energy and in particular for converting it into electrical energy.
  • the electrode assembly is also capable of converting electrical to chemical energy.
  • the electrode arrangement is understood in particular to mean a device which serves, in particular, to provide electrical energy at least temporarily.
  • the electrode arrangement is used in particular for storing chemical energy and in particular for converting it into electrical energy.
  • the electrode assembly is also capable of converting electrical to chemical energy.
  • the electrode arrangement is understood in particular to mean a device which serves, in particular, to provide electrical energy at least temporarily.
  • the electrode arrangement is used in particular for storing chemical energy and in particular for converting it into electrical energy.
  • the electrode assembly is also capable of converting electrical to chemical energy.
  • the electrode arrangement is understood in particular to mean a device which serves, in particular, to provide electrical energy at least temporarily.
  • the electrode arrangement is used in particular for storing chemical energy and in particular for converting it
  • An electrode has a preferably metallic collector foil.
  • An active composition is applied to at least one surface of the collector foil.
  • Electrode arrangement at least a separator, which is arranged between two electrodes of different polarity.
  • the separator is electrically insulating and complains two electrodes different
  • An electrolyte may be partially received by the separator.
  • the separator spaces the electrodes.
  • the electrodes are plate-shaped or foil-like. Are preferred in the
  • Electrode arrangement the electrodes stacked arranged. According to another preferred embodiment, the electrodes may also be wound up.
  • the electrode arrangement may preferably also comprise lithium or another alkali metal in ionic form.
  • the electrode arrangement is called an electrode stack with a plurality of sheet-shaped electrodes, so-called.
  • the electrode arrangement is designed as an essentially cylindrical electrode winding with two strip-shaped electrodes of different polarity, particularly preferably as an electrode flat winding of a substantially parallelepipedal shape.
  • the two electrodes are attacked by a strip-shaped separator.
  • the superimposed strip-shaped electrodes with intervening separator are wound up to the electrode winding.
  • At least one electrode of the electrode arrangement has a compound of the formula LiMPO 4 , where M is at least one transition metal cation of the first row of the Periodic Table of the Elements.
  • the transition metal cation is preferably selected from the group consisting of Mn, Fe, Ni and Ti or a combination of these elements.
  • the compound preferably has an olivine structure, preferably parent olivine, with Fe being particularly preferred.
  • At least one electrode of the electrode arrangement comprises a lithium manganate, preferably spinel-type LiMn 2 O 4 , a lithium cobaltate, preferably LiCoO 2 , or a lithium nickelate, preferably LiNiO 2 , or a mixture of two or three of these oxides, or one
  • a separator is used which is not or only poorly electron-conducting, and which at least partially
  • the support is preferably coated on at least one side with an inorganic material.
  • an organic material is preferably used, which is preferably designed as a non-woven fabric.
  • the organic material which preferably comprises a polymer and more preferably a polyethylene terephthalate (PET), is with a
  • the coated inorganic, preferably ion-conducting material which is more preferably ion conducting in a temperature range of - 40 ° C to 200 ° C.
  • the inorganic material preferably comprises at least one compound from the group of oxides, phosphates, sulfates, titanates, silicates, aluminosilicates with at least one of the elements Zr, Al, Li, particularly preferably zirconium oxide.
  • the inorganic, ion-conducting material preferably has particles with a largest diameter below 100 nm. Such a Separator is sold, for example, under the trade name "Separion" by Evonik AG in Germany.
  • a discharge device is to be understood as meaning a device which serves, in particular, to remove electrons from the
  • the arrester device has at least one preferably metallic arrester lug, preferably one arrester lug per collector foil of the electrode arrangement.
  • the diverter device is formed integrally with a collector foil.
  • the collector lugs of the same polarity are divided into at least two groups of collector lugs.
  • a discharge device has a first receptacle which serves to receive an electrically conductive molded part, in particular a first foot part.
  • the first one had
  • the ends of the collector lugs or the groups of collector lugs form a first opening.
  • the first receptacle has at least one boundary surface which serves to contact the electrically conductive molded part, in particular the electrically conductive foot part.
  • this boundary surface is arranged on a group of Ableitfahen.
  • a cell contact device in the sense of the invention is understood to mean a device which in particular serves to provide electrical energy from the electrode arrangement, which serves, in particular, for connecting the electrode arrangement to a consumer to be supplied.
  • the first cell contact device has a first cell contact.
  • the first cell contact is used in particular for the electrical connection with a to be supplied Consumer.
  • the first cell contact device has a first electrically conductive, in particular plate-shaped foot part.
  • the foot part serves for insertion into the first receptacle of the arrester device, in particular between two groups of arrester lugs.
  • the foot part is intended to be electrically connected to the first receptacle.
  • the foot part points
  • a boundary surface which serves in particular the contact of a group of Ableitfahen, more preferably two im
  • the cell contact has a region for connection to a feed line, wherein this region is particularly preferably designed as a threaded bolt
  • the secondary cell according to the invention preferably has a housing, which serves in particular to delimit the electrode arrangement from the environment of the secondary cell.
  • the first arrester device and the first electrically conductive foot part are arranged within the housing.
  • This embodiment offers the advantage that the connections of the first arrester device to the first cell contact are protected against particularly damaging influences from the environment.
  • the first receptacle of the first arrester device is preferably U-shaped, so that the first receptacle can simultaneously touch a plurality of boundary surfaces of the electrically conductive molded part.
  • the first foot part of the first cell contact is particularly preferred on a first side surface of the first arrester device, in particular the first foot part of the first
  • This embodiment offers the advantage that the number of
  • Arrester lugs the number of separating joints per connection are reduced. It can be tensioned with less force, for joining with less Heat flux density are heated. Thus, the mechanical and
  • the groups of arrester lugs are the
  • Arrester device mechanically stabilized by the first foot part.
  • the first receptacle preferably extends parallel to an end face of the electrode arrangement. In this case, however, the first receptacle extends only along a part of the end face length, the length of the first receptacle subsequently being called the first take-up length.
  • the break from the first record length over the face length is in the range of to Vi.
  • the fraction is substantially 1/3.
  • This embodiment offers the advantage that at least two arrester devices or receptacles, in particular of different polarity, can extend from the end face.
  • the secondary cell preferably has a second arrester device.
  • the second diverter device essentially corresponds to the first
  • the secondary cell has a second one
  • the second foot part of the second cell contact is welded to a first side surface of the second diverter device, in particular the second foot part of the second cell contact is welded to a second side surface and to a second side bottom surface of the U-shaped second receiver of the second diverter device.
  • This embodiment has the advantage that the number of Ableitfahnen, the number of separating joints per connection are reduced. It can be stretched with less force, heated for joining with lower heat flux. Thus, the mechanical and thermal stress, in particular the outer conductor tabs of a group are reduced, the quality and the long-term stability of Joint connection are increased. Furthermore, the groups of discharge lugs of the discharge device are mechanically stabilized by the first foot part.
  • the second receptacle extends parallel to an end face of the electrode arrangement.
  • the second receptacle extends only along part of the face length, the length of the second
  • the breakage from the second pick-up length over the face length is in the range of% to Vz. Preferably, the break is substantially 1/3. This embodiment has the advantage that at least two of the end face
  • the first receptacle and the second receptacle are arranged such that in the end positions, a first opening of the first receptacle in the opposite direction to a second opening of the second receptacle shows.
  • This embodiment offers the advantage that dealing with the
  • a battery has at least two, four or more
  • inventive secondary cells are designed or manufactured according to one of claims 7 to 13 according to one of claims 1 to 6. This embodiment offers the advantage that the life of such batteries or energy storage devices is improved over the prior art embodiments.
  • FIG. 1 shows in cross section a part of a secondary cell according to the invention with a discharge device with a cell contact
  • Fig. 2 in perspective a preferred embodiment of a
  • Fig. 3 is a flowchart of a method of manufacturing according to the present invention.
  • FIG. 1 shows in cross section a part of a secondary cell according to the invention.
  • a first arrester device 6a has a first side surface 4a and a first side bottom surface 5a with a receptacle 3a into which a first foot part 1a of a first cell contact 2a is inserted. Furthermore, one is
  • Electrode assembly 10 shown.
  • the first side bottom surface 5a and the first side bottom surface 5a are welded to the first foot part 1a, which are arranged in their end position parallel to an end face 7 of the electrode assembly 10.
  • Fig. 2 shows in perspective a preferred embodiment of a
  • a second arrester device 6b has a second side surface 4b and a second side lower surface 5b with a second receptacle 3b into which a second foot part 1b of a second cell contact 2b is introduced.
  • the second side lower surface 5 b and the second side lower surface 5 b are welded to the second foot part 1 b, wherein these are arranged in their end position parallel to an end face 7 of the electrode assembly 10.
  • a first receiving length 8a of the first receptacle 3a and a second receiving length 8b of the second receiving 3b are each substantially one third of the end face length 9 of the electrode arrangement 10.
  • the first receptacle 3 a and the second receptacle 3 b are each arranged longitudinally in the two corresponding end regions on the end face 7 such that a first longitudinal opening of the U-shaped first receptacle 3 a in the opposite direction to a second longitudinal opening of the U-shaped second receptacle 3b shows.
  • Fig. 3 shows a flow chart of a method of manufacturing according to the present invention.
  • the first plate-shaped foot part 1a of the first cell contact 2a is inserted into a first receptacle 3a of the first arrester 6a, and in a step S2, the first foot part 1a of the first cell contact 2a becomes the first receptacle 3a of the first
  • step S3 is followed by step S4, in which the first receptacle 3a connected to the first foot part 1a is bent over into an end position.
  • step S5 the second plate-shaped foot part 1 b of the second cell contact 2 b in a second receptacle 3 b of the second
  • Step S 7 is preferably followed by step S 8, in which the second receptacle 3 b connected to the second foot part 1 b is bent over into an end position.
  • FIG. 4 shows a representation of preferred steps in step S3 of welding on.
  • the welding step may include a step S3a of performing laser welding to connect the first receptacle 3a of the first deflector 6a to the first foot part 1a of the first cell contact 2a and / or a step S3b of performing one Cold welding for connecting the first receptacle 3a of the first
  • the present invention further relates to a battery, which this

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle, nachfolgend auch Sekundärzelle genannt, wobei die Sekundärzelle insbesondere zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestaltet ist. Die Sekundärzelle weist eine Elektrodenanordnung auf, welche zumindest zeitweise zum Bereitstellen elektrischer Energie dient. Die Elektrodenanordnung weist eine Stirnfläche auf, deren Abmessung in einer Richtung nachfolgend als Stirnflächenlänge bezeichnet ist. Weiter weist die Sekundärzelle wenigstens eine erste Ableitereinrichtung auf. Die erste Ableitereinrichtung ist mit der Elektrodenanordnung elektrisch verbunden und erstreckt sich aus der Elektrodenanordnung, insbesondere aus deren Stirnfläche. Die erste Ableitereinrichtung weist eine erste, vorzugsweise U-förmige Aufnahme insbesondere mit einer ersten Öffnung und insbesondere mit wenigstens zwei Gruppen von Ableiterfahnen auf. Die erste Aufnahme ist zum Aufnehmen eines elektrisch leitfähigen Formteils, insbesondere eines sog. ersten Fußteils ausgestaltet. Weiter weist die Sekundärzelle wenigstens eine erste Zellkontakteinrichtung mit einem ersten Zellkontakt auf, welcher zum Verbinden mit der ersten Ableitereinrichtung ausgestaltet ist. Der erste Zellkontakt ist ausgestaltet, zumindest zeitweise elektrische Energie aus der Elektrodenanordnung in Richtung eines zu versorgenden Verbrauchers zu leiten. Die erste Zellkontakteinrichtung weist weiter ein erstes elektrisch leitfähiges, insbesondere plattenförmiges Fußteil auf. Das erfindungsgemäße Verfahren weist auf: das Einführen des ersten Fußteils in die erste Aufnahme, nachfolgend Schritt (S1) genannt. In einem weiteren Schritt, nachfolgend (S2) genannt, werden mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehrere elektrisch leitfähige Verbindungen des ersten Fußteils mit der ersten Aufnahme hergestellt, vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens, besonders bevorzugt mittels Ultraschallschweißen.

Description

Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, eine elektrochemische Zelle und
eine Energiespeichervorrichtung mit wenigstens zwei elektrochemischen Zellen
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, eine elektrochemischen Zelle sowie eine Energiespeichervorrichtung mit wenigstens zwei elektrochemischen Zellen.
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 201 1 1 10 875 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Energiespeichervorrichtungen bzw. Batterien werden häufig aus einer Mehrzahl wiederaufladbarer elektrochemischer oder galvanischer Zellen, nachfolgend auch Sekundärzellen genannt, für verschiedene Anwendungen hergestellt, insbesondere für einen Einsatz in elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen. Die Erfindung wird in Bezug auf den Einsatz in einem Kraftfahrzeug beschrieben, wobei allerdings darauf hinzuweisen ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren und eine entsprechend ausgestaltete Energiespeichervorrichtung auch unabhängig von Kraftfahrzeugen z. B. in einem stationären Einsatz Anwendung finden können.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Energiespeichervorrichtungen jeweils mit einer Anzahl elektrochemischer Zellen bzw. Sekundärzellen bekannt. Die unzureichende Lebensdauer derartiger Energiespeichervorrichtungen bereitet Probleme. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Energiespeichervorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle gemäß Anspruch 1 , durch eine elektrochemische Zelle gemäß Anspruch 7 und durch eine Batterie gemäß Anspruch 15 gelöst. Die
Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle, nachfolgend auch Sekundärzelle genannt, wobei die Sekundärzelle insbesondere zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestaltet ist. Die
Sekundärzelle weist eine Elektrodenanordnung auf, welche zumindest zeitweise zum Bereitstellen elektrischer Energie dient. Die Elektrodenanordnung weist eine Stirnfläche auf, deren Abmessung in einer Richtung nachfolgend als Stirnflächenlänge bezeichnet ist. Weiter weist die Sekundärzelle wenigstens eine erste Ableitereinrichtung auf. Die erste Ableitereinrichtung ist mit der Elektrodenanordnung elektrisch verbunden und erstreckt sich aus der
Elektrodenanordnung, insbesondere aus deren Stirnfläche. Die erste
Ableitereinrichtung weist eine erste, vorzugsweise U-förmige Aufnahme insbesondere mit einer ersten Öffnung und insbesondere mit wenigstens zwei Gruppen von Ableiterfahnen auf. Die erste Aufnahme ist zum Aufnehmen eines elektrisch leitfähigen Formteils, insbesondere eines sog. ersten Fußteils ausgestaltet. Weiter weist die Sekundärzelle wenigstens eine erste
Zellkontakteinrichtung mit einem ersten Zellkontakt auf, welcher zum Verbinden mit der ersten Ableitereinrichtung ausgestaltet ist. Der erste Zellkontakt ist ausgestaltet, zumindest zeitweise elektrische Energie aus der
Elektrodenanordnung in Richtung eines zu versorgenden Verbrauchers zu leiten. Die erste Zellkontakteinrichtung weist weiter ein erstes elektrisch leitfähiges, insbesondere plattenförmiges Fußteil auf. Das erfindungsgemäße Verfahren weist auf: das Einführen des ersten Fußteils in die erste Aufnahme, nachfolgend Schritt S1 genannt. In einem weiteren Schritt, nachfolgend S2 genannt, werden mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehrere elektrisch leitfähige Verbindungen des ersten Fußteils mit der ersten Aufnahme hergestellt, vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens, besonders bevorzugt mittels
Ultraschallschweißen.
Erfindungsgemäß wird das erste elektrisch leitfähige Fußteil in die erste
Aufnahme einer Ableitereinrichtung eingesetzt. So umgibt die erste Aufnahme mit ihren zwei Gruppen von Ableiterfahnen das erste elektrisch leitfähige Fußteil, wobei mehrere flächige Kontakte zwischen der ersten Aufnahme und dem ersten Fußteil ausgebildet sind. Anschließend werden wenigstens eine, vorzugsweise zwei elektrisch leitfähige Verbindungen des ersten Fußteils mit der ersten Aufnahme hergestellt, insbesondere mit deren Gruppen von
Ableiterfahnen. Als Folge des Erfindungsgemäßenverfahrens ist insbesondere ein Strompfad aufweisend die Elektrodenanordnung, die erste
Ableitereinrichtung und die erste Zellkontakteinrichtung erzeugt. Indem die Ableiterfahnen der ersten Aufnahme in wenigstens zwei Gruppen aufgeteilt werden, sind die Zahl der Ableiterfahnen, die Zahl der trennenden Fugen, der elektrische Widerstand je Gruppe und die Masse einer Gruppe von
Ableiterfahnen verringert. Es kann mit geringerer Kraft gespannt, für das Fügen mit geringerer Wärmestromdichte erwärmt werden. Somit sind die mechanische und thermische Beanspruchung insbesondere der äußeren Ableiterfahnen einer Gruppe verringert, die Qualität und die Langzeitstabilität der Fügeverbindung sind erhöht. Weiterhin sind die Gruppen von Ableiterfahnen der
Ableitereinrichtung durch das erste Fußteil mechanisch stabilisiert. So wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
Unter einer Elektrodenanordnung ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, zumindest zeitweise elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Die Elektrodenanordnung dient insbesondere zum Abspeichern chemischer Energie und insbesondere zu deren Wandlung in elektrische Energie. Im Fall einer wiederaufladbaren galvanischen Zelle ist die Elektrodenanordnung auch zur Wandlung von elektrischer in chemische Energie in der Lage. Dazu weist die Elektrodenanordnung wenigstens zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Eine Elektrode weist eine vorzugsweise metallische Kollektorfolie auf. Auf zumindest eine Oberfläche der Kollektorfolie ist eine Aktivmasse aufgetragen. Weiter weist die
Elektrodenanordnung wenigsten einen Separator auf, welcher zwischen zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität angeordnet ist. Der Separator ist elektrisch isolierend und beanstandet zwei Elektroden unterschiedlicher
Polarität. Ein Elektrolyt kann teilweise von dem Separator aufgenommen sein. Der Separator beabstandet die Elektroden. Bevorzugt sind die Elektroden plattenförmig oder folienartig ausgebildet. Bevorzugt sind bei der
Elektrodenanordnung die Elektroden stapeiförmig angeordnet. Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die Elektroden auch aufgewickelt sein. Bevorzugt kann die Elektrodenanordnung Lithium oder ein anderes Alkalimetall auch in ionischer Form aufweisen.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Elektrodenanordnung als Elektrodenstapel mit mehreren blattförmigen Elektroden, sog.
Elektrodenblättern, ausgebildet, wobei die Elektrodenblätter eine erste oder eine zweite Polarität aufweisen. Zwei Elektrodenblätter unterschiedlicher Polarität sind jeweils durch ein Separatorblatt beanstandet.
Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Elektrodenanordnung als im wesentlichen zylindrische auf Elektrodenwickel mit zwei streifenförmigen Elektroden unterschiedlicher Polarität ausgebildet, besonders bevorzugt als Elektrodenflachwickel von im wesentlichen quaderförmiges Gestalt. Die beiden Elektroden sind durch einen streifenförmigen Separator beanstandet. Die übereinandergelegten streifenförmigen Elektroden mit dazwischenliegenden Separator sind zu den Elektrodenwickel aufgewickelt.
Unter einer Ableitereinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, Elektronen aus der
Elektrodenanordnung an einen Zellkontakt zu leiten, wobei die Elektroden auch in umgekehrter Richtung fließen können. Die Ableitereinrichtung weist wenigstens eine vorzugsweise metallische Ableiterfahne auf, vorzugsweise eine Ableiterfahne je Kollektorfolie der Elektrodenanordnung. Vorzugsweise ist die Ableitereinrichtung einstückig mit einer Kollektorfolie ausgebildet.
Erfindungsgemäß sind die Ableiterfahnen gleicher Polarität in mindestens zwei Gruppen von Ableiterfahnen aufgeteilt. Eine Ableitereinrichtung weist eine erste Aufnahme auf, welcher zum Aufnehmen eines elektrisch leitfähigen Formteils, insbesondere eines ersten Fußteils dient. Vorzugsweise hatte die erste
Aufnahme eine U-förmige Gestalt, wodurch die erste Aufnahme zeitgleich mehrere Begrenzungsflächen des elektrisch leitfähigen Formteils berühren kann. Die wenigstens zwei Gruppen von Ableiterfahnen bilden und
insbesondere begrenzen die erste Aufnahme. Die Enden der Ableiterfahnen bzw. der Gruppen von Ableiterfahnen bilden eine erste Öffnung. Durch die erste Öffnung ist das elektrisch leitfähige Formteil in die erste Aufnahme, d.h zwischen die Gruppen von Ableiterfahnen einsetzbar. Die erste Aufnahme weist zumindest eine Begrenzungsfläche auf, welche zum Berühren des elektrisch leitähigen Formteils, insbesondere des elektrisch leitfähigen Fußteils dient.
Vorzugsweise ist diese Begrenzungsfläche an einer Gruppe von Ableiterfahnen angeordnet.
Unter einer Zellkontakteinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Bereitstellung von elektrischer Energie aus der Elektrodenanordnung dient, welche insbesondere zur Verbindung der
Elektrodenanordnung mit einem zu versorgenden Verbraucher dient. Die erste Zellkontakteinrichtung weist einen ersten Zellkontakt auf. Der erste Zellkontakt dient insbesondere der elektrischen Verbindung mit einem zu versorgenden Verbraucher. Weiter weist die erste Zellkontakteinrichtung ein erstes elektrisch leitfähiges, insbesondere plattenförmiges Fußteil auf. Das Fußteil dient zum
Einsetzen in die erste Aufnahme der Ableitereinrichtung, insbesondere zwischen zwei Gruppen von Ableiterfahnen. Das Fußteil ist bestimmt, mit der ersten Aufnahme elektrisch leitend verbunden zu werden. Das Fußteil weist
vorzugsweise eine Begrenzungsfläche auf, welche insbesondere der Berührung einer Gruppe von Ableiterfahnen dient, besonders bevorzugt zwei im
wesentlichen parallele Begrenzungsflächen, welche insbesondere der Berührung von zwei verschiedenen Gruppen von Ableiterfahnen dienen.
Vorzugsweise weist der Zellkontakt einen Bereich zur Verbindung mit einer Zuleitung auf, wobei dieser Bereich besonders bevorzugt als Gewindebolzen ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Herstellen einer Sekundärzelle den Schritt S1 auf: Einführen eines ersten Fußteils in die erste Aufnahme, insbesondere zwischen zwei der Gruppen von Ableiterfahnen der ersten
Aufnahme. Mit den Einführen des ersten Fußteils wird bewirkt, dass dessen Begrenzungsfläche in Berührung mit der ersten Aufnahme, insbesondere mit zwei ihrer Gruppen von Ableiterfahnen gelangt. Vorzugsweise gelangt das erste Fußteil durch das Einführen in Berührung mit zwei verschiedenen Gruppen von Ableiterfahnen der ersten Aufnahme. Als Folge dieses Schrittes steht das Fußteil in der ersten Aufnahme für die Durchführung des folgenden Schrittes bereit. Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Herstellen einer Sekundärzelle den Schritt S2 auf: Herstellen mindestens einer vorzugsweise zwei oder mehrerer elektrisch leitfähiger Verbindungen des ersten Fußteils mit der ersten Aufnahme, insbesondere mit wenigstens einer der Gruppen von Ableiterfahnen,
vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens. Vorzugsweise wird er die
Anordnung und ersten Fußteil und insbesondere einer Gruppe von
Ableiterfahnen der ersten Aufnahme insbesondere für verbessertes Fügen verspannt. Als Folge dieses Schrittes sind die erste Aufnahme und das erste Fußteil miteinander elektrisch leitend verbunden. Vorzugsweise erfolgt das Herstellen der Verbindung mittels Schweißen, Reibschweißen, Kaltschweißen, Ultraschallschweißen, Löten, Weichlöten, Hartlöten oder Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff.
Bevorzugt weist das Verfahren zur Herstellung einer Sekundärzelle den Schritt S9 des Zuführens des ersten Zellkontakts auf, wobei der erste Zellkontakt in Berührung mit der ersten Ableitereinrichtung gelangt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass auch der erste Zellkontakt zum Verbinden mit der ersten Ableitereinrichtung bzw. für den folgenden Schritt bereitgestellt wird.
Bevorzugt weist das Verfahren zur Herstellung einer Sekundärzelle den Schritt S10 auf: Herstellen mindestens einer elektrisch leitfähigen Verbindung des ersten Zellkontakts mit der ersten Ableitereinrichtung, insbesondere mit einer der Gruppen von Ableiterfahnen, vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens. Vorzugsweise wird die Anordnung aus dem ersten Zellkontakt und benachbarter erster Ableitereinrichtung zum insbesondere verbesserten Fügen gespannt. Als Folge dieses Schrittes sind die erste Aufnahme und der erste Zellkontakt miteinander elektrisch leitend verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den
Vorteil, dass der erste Zellkontakt zum Austausch von elektrischer Energie mit einem zu versorgenden elektrischen Verbraucher geeignet ist. Vorzugsweise erfolgt das Herstellen der Verbindung mittels Schweißen, Reibschweißen, Kaltschweißen, Ultraschallschweißen, Löten, Weichlöten, Hartlöten oder Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff.
Bevorzugt weist das Verfahren zur Herstellung einer Sekundärzelle den Schritt des Verbindens einer ersten Seitenoberfläche und einer ersten
Seitenunterfläche der ersten Aufnahme der ersten Ableitereinrichtung mit dem ersten Fußteil des ersten Zellkontaktes auf, nachfolgend Schritt S3 genannt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zahl der Ableiterfahnen, die Zahl der trennenden Fugen je Verbindung verringert sind. Es kann mit geringerer Kraft gespannt, für das Fügen mit geringerer Wärmestromdichte erwärmt werden. Somit sind die mechanische und thermische Beanspruchung insbesondere der äußeren Ableiterfahnen einer Gruppe verringert, die Qualität und die Langzeitstabilität der Fügeverbindung sind erhöht. Weiterhin sind die Gruppen von Ableiterfahnen der Ableitereinrichtung durch das erste Fußteil mechanisch stabilisiert.
Bevorzugt wird bei dem Verfahren zur Herstellung der Schritt des Verbindens in einer Arbeitsposition durchgeführt, bei der die zweite Seitenoberfläche im
Wesentlichen senkrecht zu der Stirnfläche der Elektrodenanordnung angeordnet ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die zu verbindenden Partner leichter zugänglich sind, wodurch insbesondere eine kostengünstigere Fertigung und insbesondere dauerhaftere Verbindungen ermöglicht sind. Vorzugweise ist Schritt S3 ausgestaltet als mindestens einer der folgenden Schritte: ein Durch- führen eines Laserschweißens zum Verbinden der ersten Aufnahme der ersten Ableitereinrichtung mit dem ersten Fußteil des ersten Zellkontaktes, ein
Durchführen eines Kaltschweißens zum Verbinden der ersten Aufnahme der ersten Ableitereinrichtung mit dem ersten Fußteil des ersten Zellkontaktes, ein Durchführen eines Reibschweißens zum Verbinden der ersten Aufnahme der ersten Ableitereinrichtung mit dem ersten Fußteil des ersten Zellkontaktes oder ein Durchführen eines Ultraschallschweißens zum Verbinden der ersten
Aufnahme der ersten Ableitereinrichtung mit dem ersten Fußteil des ersten Zellkontaktes.
Das Verfahren weist im Anschluss an den Schritt S2 bevorzugt den Schritt auf: ein Umbiegen der mit dem ersten Fußteil verbundenen ersten Aufnahme in eine Endposition, nachfolgend Schritt S4 genannt. Besonders bevorzugt wird der Schritt des Umbiegens der mit dem ersten Fußteil verbundenen ersten Aufnahme in die Endposition derart durchgeführt, dass in der Endposition die erste Seitenoberfläche im Wesentlichen parallel zu einer Stirnfläche der Elektroden- anordnung angeordnet ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Bauhöhe der Sekundärzelle verringert ist.
Weiterhin bevorzugt weist das Verfahren zur Herstellung den Schritt auf: ein Einführen eines zweiten, insbesondere eines zweiten plattenförmigen Fußteils eines zweiten Zellkontaktes in eine zweite Aufnahme einer zweiten
Ableitereinrichtung der Elektrodenanordnüng, insbesondere in eine zweite Aufnahme der zweiten Ableitereinrichtung der Elektrodenanordnung, nachfolgend Schritt S5 genannt. Vorzugsweise gelangt das zweite Fußteil durch das
Einführen in Berührung mit zwei verschiedenen Gruppen von Ableiterfahnen der zweiten Aufnahme. Als Folge dieses Schrittes steht das zweite Fußteil in der zweiten Aufnahme für die Durchführung des folgenden Schrittes bereit. Bevorzugt weist das Verfahren zur Herstellung den Schritt auf: ein Herstellen zumindest einer, vorzugsweise zwei oder mehr Verbindungen des zweiten Fußteils des zweiten Zellkontaktes mit der zweiten Aufnahme der zweiten Ableitereinrichtung, nachfolgend Schritt S6 genannt. Vorzugsweise wird die Anordnung aus zweitem Fußteil und insbesondere einer Gruppe von
Ableiterfahnen der zweiten Aufnahme für insbesondere verbessertes Fügen verspannt. Als Folge dieses Schrittes sind die zweite Aufnahme und das zweite Fußteil miteinander elektrisch leitend verbunden.
Bevorzugt weist das Verfahren zur Herstellung einer Sekundärzelle den Schritt S11 des Zuführens des zweiten Zellkontakts auf, wobei der zweite Zellkontakt in Berührung mit der zweiten Ableitereinrichtung gelangt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass auch der zweite Zellkontakt zum Verbinden mit der zweiten Ableitereinrichtung bzw. für den folgenden Schritt bereitgestellt wird.
Bevorzugt weist das Verfahren zur Herstellung einer Sekundärzelle den Schritt S12 auf: Herstellen mindestens einer elektrisch leitfähigen Verbindung des zweiten Zellkontakts mit der zweiten Ableitereinrichtung, insbesondere mit einer der Gruppen von Ableiterfahnen, vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens. Vorzugsweise wird die Anordnung aus zweiten Zellkontakt mit zweiter
Ableitereinrichtung für insbesondere verbessertes Fügen verspannt. Als Folge dieses Schrittes sind die zweite Aufnahme und der zweite Zellkontakt miteinander elektrisch leitend verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der zweite Zellkontakt zum Austausch von elektrischer Energie mit einem zu versorgenden elektrischen Verbraucher geeignet ist. Vorzugsweise erfolgt das Herstellen der Verbindung mittels Schweißen, Reibschweißen, Kaltschweißen, Ultraschallschweißen, Löten, Weichlöten, Hartlöten oder Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff.
Bevorzugt weist bei dem Verfahren zur Herstellung den Schritt auf: ein
Verbinden einer zweiten Seitenoberfläche der zweiten Aufnahme der zweiten Ableitereinrichtung mit dem zweiten Fußteil des zweiten Zellkontaktes, insbesondere ein Verbinden einer zweiten Seitenoberfläche und einer zweiten Seitenunterfläche der zweiten Aufnahme der zweiten Ableitereinrichtung mit dem zweiten Fußteil des zweiten Zellkontaktes, nachfolgend Schritt S7 genannt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zahl der Ableiterfahnen, die Zahl der trennenden Fugen, der elektrische Widerstand je Gruppe und die Masse einer Gruppe von Ableiterfahnen verringert sind. Es kann mit geringerer Kraft gespannt, für das Fügen mit geringerer Wärmestromdichte erwärmt werden. Somit sind die mechanische und thermische Beanspruchung
insbesondere der äußeren Ableiterfahnen einer Gruppe verringert, die Qualität und die Langzeitstabilität der Fügeverbindung sind erhöht. Weiterhin sind die Gruppen von Ableiterfahnen der Ableitereinrichtung durch das erste Fußteil mechanisch stabilisiert.
Bevorzugt wird der Schritt S7 in einer Arbeitsposition durchgeführt, bei der die zweite Seitenoberfläche im Wesentlichen senkrecht zu der Stirnfläche der Elektrodenanordnung angeordnet ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die zu verbindenden Partner leichter zugänglich sind, wodurch
insbesondere eine kostengünstigere Fertigung und insbesondere dauerhaftere Verbindungen ermöglicht sind.
Bevorzugt ist Schritt S7 ausgestaltet als mindestens einer der folgenden
Schritte: ein Durchführen eines Laserschweißens zum Verbinden der zweiten Aufnahme der zweiten Ableitereinrichtung mit dem zweiten Fußteil des zweiten Zellkontaktes, ein Durchführen eines Kaltschweißens zum Verbinden der zweiten Aufnahme der zweiten Ableitereinrichtung mit dem zweiten Fußteil des zweiten Zellkontaktes, ein Durchführen eines Reibschweißens zum Verbinden der zweiten Aufnahme der zweiten Ableitereinrichtung mit dem Fußteil zweiten des zweiten Zellkontaktes oder ein Durchführen eines Ultraschallschweißens zum Verbinden der zweiten Aufnahme der zweiten Ableitereinrichtung mit dem zweiten Fußteil des zweiten Zellkontaktes.
Bevorzugt weist das Verfahren zur Herstellung besonders bevorzugt nach Schritt S7 den Schritt auf: ein Umbiegen der mit dem zweiten Fußteil
verbundenen zweiten Aufnahme in eine Endposition, nachfolgend Schritt S8 genannt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Bauhöhe der
Sekundärzelle verringert ist. Besonders bevorzugt wird der Schritt des
Umbiegens der mit dem zweiten Fußteil verbundenen zweiten Aufnahme in die Endposition derart durchgeführt, dass in der Endposition die zweite
Seitenoberfläche im Wesentlichen parallel zu der Stirnfläche der
Elektrodenanordnung angeordnet ist. Bevorzugt werden bei dem Verfahren zur Herstellung die U-förmige erste Aufnahme und die U-förmige zweite Aufnahme derart angeordnet, dass in den Endpositionen die U-förmige erste Aufnahme in die entgegengesetzte Richtung zu der Richtung der U-förmigen zweiten
Aufnahme angeordnet ist.
Die Sekundärzelle weist eine Elektrodenanordnung auf, welche zumindest zeitweise zum Bereitstellen elektrischer Energie dient. Die Elektrodenanordnung weist eine Stirnfläche auf, deren Abmessung in einer Richtung nachfolgend als Stirnflächenlänge bezeichnet ist. Weiter weist die Sekundärzelle wenigstens eine erste Ableitereinrichtung auf. Die erste Ableitereinrichtung ist mit der Elektrodenanordnung elektrisch verbunden und erstreckt sich aus der
Elektrodenanordnung, insbesondere aus deren Stirnfläche. Die erste
Ableitereinrichtung weist eine erste, vorzugsweise U-förmige Aufnahme insbesondere mit einer ersten Öffnung und insbesondere mit wenigstens zwei Gruppen von Ableiterfahnen auf. Die erste Aufnahme ist zum Aufnehmen eines elektrisch leitfähigen Formteils, insbesondere eines sog. ersten Fußteils ausgestaltet. Weiter weist die Sekundärzelle wenigstens eine erste
Zellkontakteinrichtung mit einem ersten Zellkontakt auf, welcher zum Verbinden mit der ersten Ableitereinrichtung ausgestaltet ist, insbesondere mittels zwei der Gruppen von Ableiterfahnen der ersten Aufnahme. Der erste Zellkontakt ist ausgestaltet, zumindest zeitweise elektrische Energie aus der
Elektrodenanordnung in Richtung eines zu versorgenden Verbrauchers zu leiten. Die erste Zellkontakteinrichtung weist weiter ein erstes elektrisch leitfähiges, insbesondere plattenförmiges Fußteil auf. Das erste Fußteil dient insbesondere der stoffschlüssigen Verbindung zweier Gruppen von
Ableiterfahnen der ersten Ableitereinrichtung. Unter einer Elektrodenanordnung ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, zumindest zeitweise elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Die Elektrodenanordnung dient insbesondere zum Abspeichern chemischer Energie und insbesondere zu deren Wandlung in elektrische Energie. Im Fall einer wiederaufladbaren galvanischen Zelle ist die Elektrodenanordnung auch zur Wandlung von elektrischer in chemische Energie in der Lage. Dazu weist die Elektrodenanordnung
wenigstens zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Eine Elektrode weist eine vorzugsweise metallische Kollektorfolie auf. Auf zumindest eine Oberfläche der Kollektorfolie ist eine Aktivmasse aufgetragen. Weiter weist die
Elektrodenanordnung wenigsten einen Separator auf, welcher zwischen zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität angeordnet ist. Der Separator ist elektrisch isolierend und beanstandet zwei Elektroden unterschiedlicher
Polarität. Ein Elektrolyt kann teilweise von dem Separator aufgenommen sein. Der Separator beabstandet die Elektroden. Bevorzugt sind die Elektroden plattenförmig oder folienartig ausgebildet. Bevorzugt sind bei der
Elektrodenanordnung die Elektroden stapeiförmig angeordnet. Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die Elektroden auch aufgewickelt sein. Bevorzugt kann die Elektrodenanordnung Lithium oder ein anderes Alkalimetall auch in ionischer Form aufweisen.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Elektrodenanordnung als Elektrodenstapel mit mehreren blattförmigen Elektroden, sog.
Elektrodenblättern, ausgebildet, wobei die Elektrodenblätter eine erste oder eine zweite Polarität aufweisen. Zwei Elektrodenblätter unterschiedlicher Polarität sind jeweils durch ein Separatorblatt beanstandet.
Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Elektrodenanordnung als im wesentlichen zylindrische auf Elektrodenwickel mit zwei streifenförmigen Elektroden unterschiedlicher Polarität ausgebildet, besonders bevorzugt als Elektrodenflachwickel von im wesentlichen quaderförmiges Gestalt. Die beiden Elektroden sind durch einen streifenförmigen Separator beanstandet. Die übereinandergelegten streifenförmigen Elektroden mit dazwischenliegenden Separator sind zu den Elektrodenwickel aufgewickelt.
Bevorzugt weist wenigstens eine Elektrode der Elektrodenanordnung, besonders bevorzugt wenigstens eine Kathode, eine Verbindung mit der Formel LiMP04 auf, wobei M wenigstens ein Übergangsmetallkation der ersten Reihe des Periodensystems der Elemente ist. Das Übergangsmetallkation ist vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus Mn, Fe, Ni und Ti oder einer Kombination dieser Elemente gewählt. Die Verbindung weist vorzugsweise eine Olivinstruktur auf, vorzugsweise übergeordnetes Olivin, wobei Fe besonders bevorzugt ist. In einer weiteren Ausführungsform weist vorzugsweise wenigstens eine Elektrode der Elektrodenanordnung, besonders bevorzugt wenigstens eine Kathode, ein Lithiummanganat, vorzugsweise LiMn204 vom Spinell-Typ, ein Lithiumkobaltat, vorzugsweise L1C0O2, oder ein Lithiumnickelat, vorzugsweise LiNi02, oder ein Gemisch aus zwei oder drei dieser Oxide, oder ein
Lithiummischoxid, welches Mangan, Kobalt und Nickel enthält, auf.
Bevorzugt wird ein Separator verwendet, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist, und welcher aus einem zumindest teilweise
stoffdurchlässigen Träger besteht. Der Träger ist vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet. Als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger wird vorzugsweise ein organisches Material verwendet, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist. Das organische Material, welches vorzugsweise ein Polymer und besonders bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) umfasst, ist mit einem
anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von - 40° C bis 200° C ionenleitend ist. Das anorganische Material umfasst bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate mit wenigstens einem der Elemente Zr, AI, Li, besonders bevorzugt Zirkonoxid. Bevorzugt weist das anorganische, ionenleitende Material Partikel mit einem größten Durchmesser unter 100 nm auf. Ein solcher Separator wird beispielsweise unter dem Handelsnamen "Separion" von der Evonik AG in Deutschland vertrieben.
Unter einer Ableitereinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, Elektronen aus der
Elektrodenanordnung an einen Zellkontakt zu leiten, wobei die Elektroden auch in umgekehrter Richtung fließen können. Die Ableitereinrichtung weist wenigstens eine vorzugsweise metallische Ableiterfahne auf, vorzugsweise eine Ableiterfahne je Kollektorfolie der Elektrodenanordnung. Vorzugsweise ist die Ableitereinrichtung einstückig mit einer Kollektorfolie ausgebildet.
Erfindungsgemäß sind die Ableiterfahnen gleicher Polarität in mindestens zwei Gruppen von Ableiterfahnen aufgeteilt. Eine Ableitereinrichtung weist eine erste Aufnahme auf, welcher zum Aufnehmen eines elektrisch leitfähigen Formteils, insbesondere eines ersten Fußteils dient. Vorzugsweise hatte die erste
Aufnahme eine U-förmige Gestalt, wodurch die erste Aufnahme zeitgleich mehrere Begrenzungsflächen des elektrisch leitfähigen Formteils berühren kann. Die wenigstens zwei Gruppen von Ableiterfahnen bilden und
insbesondere begrenzen die erste Aufnahme. Die Enden der Ableiterfahnen bzw. der Gruppen von Ableiterfahnen bilden eine erste Öffnung. Durch die erste Öffnung ist das elektrisch leitfähige Formteil in die erste Aufnahme, d.h zwischen die Gruppen von Ableiterfahnen einsetzbar. Die erste Aufnahme weist zumindest eine Begrenzungsfläche auf, welche zum Berühren des elektrisch leitähigen Formteils, insbesondere des elektrisch leitfähigen Fußteils dient. Vorzugsweise ist diese Begrenzungsfläche an einer Gruppe von Ableiterfahnen angeordnet. Unter einer Zellkontakteinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Bereitstellung von elektrischer Energie aus der Elektrodenanordnung dient, welche insbesondere zur Verbindung der Elektrodenanordnung mit einem zu versorgenden Verbraucher dient. Die erste Zellkontakteinrichtung weist einen ersten Zellkontakt auf. Der erste Zellkontakt dient insbesondere der elektrischen Verbindung mit einem zu versorgenden Verbraucher. Weiter weist die erste Zellkontakteinrichtung ein erstes elektrisch leitfähiges, insbesondere plattenförmiges Fußteil auf. Das Fußteil dient zum Einsetzen in die erste Aufnahme der Ableitereinrichtung, insbesondere zwischen zwei Gruppen von Ableiterfahnen. Das Fußteil ist bestimmt, mit der ersten Aufnahme elektrisch leitend verbunden zu werden. Das Fußteil weist
vorzugsweise eine Begrenzungsfläche auf, welche insbesondere der Berührung einer Gruppe von Ableiterfahnen dient, besonders bevorzugt zwei im
wesentlichen parallele Begrenzungsflächen, welche insbesondere der
Berührung von zwei verschiedenen Gruppen von Ableiterfahnen dienen.
Vorzugsweise weist der Zellkontakt einen Bereich zur Verbindung mit einer Zuleitung auf, wobei dieser Bereich besonders bevorzugt als Gewindebolzen ausgebildet ist
Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Sekundärzelle ein Gehäuse auf, welche insbesondere dazu dient, die Elektrodenanordnung gegenüber der Umgebung der Sekundärzelle abzugrenzen. Vorzugsweise sind die erste Ableitereinrichtung und das erste elektrisch leitfähige Fußteil innerhalb des Gehäuses angeordnet. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Verbindungen der ersten Ableitereinrichtung mit dem ersten Zellkontakt vor insbesondere schädigenden Einflüssen aus der Umgebung geschützt sind. Bevorzugt ist bei einer elektrochemischen Zelle die erste Aufnahme der ersten Ableitereinrichtung U-förmig ausgestaltet, wodurch die erste Aufnahme zeitgleich mehrere Begrenzungsflächen des elektrisch leitfähigen Formteils berühren kann. Besonders bevorzugt ist bei einer elektrochemischen Zelle das erste Fußteil des ersten Zellkontaktes an einer ersten Seitenoberfläche der ersten Ableitereinrichtung, insbesondere das erste Fußteil des ersten
Zellkontaktes an einer ersten Seitenoberfläche und an einer ersten
Seitenunterfläche der ersten Aufnahme der ersten Ableitereinrichtung
verschweißt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zahl der
Ableiterfahnen, die Zahl der trennenden Fugen je Verbindung verringert sind. Es kann mit geringerer Kraft gespannt, für das Fügen mit geringerer Wärmestromdichte erwärmt werden. Somit sind die mechanische und
thermische Beanspruchung insbesondere der äußeren Ableiterfahnen einer Gruppe verringert, die Qualität und die Langzeitstabilität der Fügeverbindung sind erhöht. Weiterhin sind die Gruppen von Ableiterfahnen der
Ableitereinrichtung durch das erste Fußteil mechanisch stabilisiert.
Bevorzugt erstreckt sich die erste Aufnahme parallel zu einer Stirnfläche der Elektrodenanordnung. Dabei erstreckt sich die erste Aufnahme aber nur entlang eines Teils der Stirnflächenlänge, wobei die Länge der ersten Aufnahme nachfolgend erste Aufnahmenlänge genannt wird. Der Bruch aus der ersten Aufnahmenlänge über der Stirnflächenlänge liegt in Bereich von bis Vi.
Bevorzugt beträgt der Bruch im wesentlichen 1/3. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass sich aus der Stirnfläche zumindest zwei Ableitereinrichtungen bzw. Aufnahmen insbesondere unterschiedlicher Polarität erstrecken können.
Bevorzugt weist die Sekundärzelle eine zweite Ableitereinrichtung auf. Die zweite Ableitereinrichtung entspricht im Wesentlichen der ersten
Ableitereinrichtung, unterscheidet sich von dieser aber durch eine andere Polarität. Weiter bevorzugt weist die Sekundärzelle eine zweite
Zellkontakteinrichtung auf, welche im Wesentlichen der ersten
Zellkontakteinrichtung entspricht. Weiterhin bevorzugt ist das zweite Fußteil des zweiten Zellkontaktes an einer ersten Seitenoberfläche der zweiten Ableitereinrichtung, insbesondere das zweite Fußteil des zweiten Zellkontaktes an einer zweiten Seitenoberfläche und an einer zweiten Seitenunterfläche der U-förmigen zweiten Aufnahme der zweiten Ableitereinrichtung verschweißt ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zahl der Ableiterfahnen, die Zahl der trennenden Fugen je Verbindung verringert sind. Es kann mit geringerer Kraft gespannt, für das Fügen mit geringerer Wärmestromdichte erwärmt werden. Somit sind die mechanische und thermische Beanspruchung insbesondere der äußeren Ableiterfahnen einer Gruppe verringert, die Qualität und die Langzeitstabilität der Fügeverbindung sind erhöht. Weiterhin sind die Gruppen von Ableiterfahnen der Ableitereinrichtung durch das erste Fußteil mechanisch stabilisiert.
Bevorzugt erstreckt sich die zweite Aufnahme parallel zu einer Stirnfläche der Elektrodenanordnung. Dabei erstreckt sich die zweite Aufnahme aber nur entlang eines Teils der Stirnflächenlänge, wobei die Länge der zweiten
Aufnahme nachfolgend zweite Aufnahmenlänge genannt wird. Der Bruch aus der zweiten Aufnahmenlänge über der Stirnflächenlänge liegt in Bereich von % bis Vz. Bevorzugt beträgt der Bruch im wesentlichen 1/3. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass sich aus der Stirnfläche zumindest zwei
Ableitereinrichtungen bzw. Aufnahmen insbesondere unterschiedlicher Polarität erstrecken können.
Bevorzugt sind die erste Aufnahme und die zweite Aufnahme derart angeordnet, dass in den Endpositionen eine erste Öffnung der ersten Aufnahme in die entgegengesetzte Richtung zu einer zweiten Öffnung der zweiten Aufnahme zeigt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Umgang mit der
Baugruppe aus Elektrodenanordnung und zwei Zellkontakten in der Fertigung, insbesondere beim Einsetzen in das Gehäuse erleichtert sind.
Bevorzugt weist eine Batterie wenigstens zwei, vier oder mehrere
erfindungsgemäße Sekundärzellen auf. Diese Sekundärzellen sind gemäß einem der Ansprüche 7 bis13 ausgebildet oder hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Lebensdauer derartiger Batterien bzw. Energiespeichervorrichtungen gegenüber den Ausführungen des Stands der Technik verbessert ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 im Querschnitt einen Teil einer erfindungsgemäßen Sekundärzelle mit einer Ableitereinrichtung mit einem Zellkontakt, Fig. 2 perspektivisch eine bevorzugte Ausführungsform einer
erfindungsgemäße Sekundärzelle mit zwei Zellkontakten,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zu einem Verfahren zur Herstellung nach der vorliegenden Erfindung und
Fig. 4 eine Darstellung bevorzugter Schritte bei einem Verfahren zum
Verschweißen.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Teil einer erfindungsgemäßen Sekundärzelle. Eine erste Ableitereinrichtung 6a weist eine erste Seitenoberfläche 4a und eine ersten Seitenunterfläche 5a mit einer Aufnahme 3a auf, in welche ein erstes Fußteil 1a eines ersten Zellkontaktes 2a eingebracht ist. Weiterhin ist eine
Elektrodenanordnung 10 gezeigt. Die erste Seitenunterfläche 5a und die erste Seitenunterfläche 5a sind mit dem ersten Fußteil 1 a verschweißt, wobei diese in deren Endposition parallel zu einer Stirnfläche 7 der Elektrodenanordnung 10 angeordnet sind. Fig. 2 zeigt perspektivisch eine bevorzugte Ausführungsform einer
erfindungsgemäße Sekundärzelle mit zwei Zellkontakten. Zusätzlich zu den in der Fig. 1 gezeigten Bauteilen weist eine zweite Ableitereinrichtung 6b weist eine zweite Seitenoberfläche 4b und eine zweite Seitenunterfläche 5b mit einer zweiten Aufnahme 3b auf, in welche ein zweites Fußteil 1 b eines zweiten Zellkontaktes 2b eingebracht ist. Die zweite Seitenunterfläche 5b und die zweite Seitenunterfläche 5b sind mit dem zweiten Fußteil 1 b verschweißt, wobei diese in deren Endposition parallel zu einer Stirnfläche 7 der Elektrodenanordnung 10 angeordnet sind. Aus der Fig. 2 ist zu erkennen, dass bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine erste Aufnahmelänge 8a der ersten Aufnahme 3a und eine zweite Aufnahmelänge 8b der zweiten Aufnahme 3b im Wesentlichen jeweils ein Drittel der Stirnflächelänge 9 der Elektrodenanordnung 10 beträgt. Nach dem in der Fig. 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die erste Aufnahme 3a und die zweite Aufnahme 3b jeweils längsseitig in den beiden entsprechende Endbereichen auf der Stirnfläche 7 derart angeordnet, dass eine erste längsseitige Öffnung der U-förmigen ersten Aufnahme 3a in die entgegengesetzte Richtung zu einer zweiten längsseitigen Öffnung der U- förmigen zweiten Aufnahme 3b zeigt.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zu einem Verfahren zur Herstellung nach der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt S1 wird das erste plattenförmige Fußteil 1a des ersten Zellkontaktes 2a in eine erste Aufnahme 3a der ersten Ableitereinrichtung 6a eingeführt und in einem Schritt S2 wird das erste Fußteil 1a des ersten Zellkontaktes 2a mit der ersten Aufnahme 3a der ersten
Ableitereinrichtung 6a verbunden. Nachfolgend wird in einem Schritt S3 eine erste Seitenoberfläche 4a der ersten Aufnahme 3a der ersten
Ableitereinrichtung 6a mit dem ersten Fußteil 1a des ersten Zellkontaktes 2a verschweißt. Bevorzugt folgt auf den Schritt S3 der Schritt S4, bei dem die mit dem ersten Fußteil 1a verbundene erste Aufnahme 3a in eine Endposition umgebogen wird.
Nachfolgend wird in einem Schritt S5 das zweite plattenförmige Fußteil 1 b des zweiten Zellkontaktes 2b in eine zweite Aufnahme 3b der zweiten
Ableitereinrichtung 6b eingeführt und in einem Schritt S6 wird das zweite Fußteil 1 b des zweiten Zellkontaktes 2b mit der zweiten Aufnahme 3b der zweiten Ableitereinrichtung 6b verbunden. Nachfolgend wird in einem Schritt S7 eine zweite Seitenoberfläche 4b der zweiten Aufnahme 3b der zweiten
Ableitereinrichtung 6b mit dem zweiten Fußteil 1 b des zweiten Zellkontaktes 2b verschweißt. Bevorzugt folgt auf den Schritt S7 der Schritt S8, bei dem die mit dem zweiten Fußteil 1 b verbundene zweite Aufnahme 3b in eine Endposition umgebogen wird.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung bevorzugter Schritte bei dem Schritt S3 des An- Schweißens. Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, kann der Schritt des Anschweißens einen Schritt S3a des Durchführens eines Laserschweißens zum Verbinden der ersten Aufnahme 3a der ersten Ableitereinrichtung 6a mit dem ersten Fußteil 1 a des ersten Zellkontaktes 2a und/oder einen Schritt S3b des Durchführens eines Kaltschweißens zum Verbinden der ersten Aufnahme 3a der ersten
Ableitereinrichtung 6a mit dem ersten Fußteil 1a des ersten Zellkontaktes 2a und/oder einen Schritt S3c des Durchführens eines Reibschweißens zum Verbinden der ersten Aufnahme 3a der ersten Ableitereinrichtung 6a mit dem ersten Fußteil 1a des ersten Zellkontaktes 2a und/oder einen Schritt S3d des Durchführens eines Ultraschallschweißens zum Verbinden der ersten Aufnahme 3a der ersten Ableitereinrichtung 6a mit dem ersten Fußteil 1 a des ersten Zellkontaktes 2a aufweisen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Batterie, welche diese
Sekundärzellen aufweist und/oder welche nach diesen Verfahren zur
Herstellung hergestellt worden ist, und insbesondere eine zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug ausgestaltete Batterie, welche diese Sekundärzellen aufweist und/oder welche nach diesen Verfahren zur Herstellung hergestellt worden ist.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle, nachfolgend auch Sekundärzelle genannt, wobei die Sekundärzelle insbesondere zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestaltet ist, wobei die Sekundärzelle mindestens aufweist:
• eine Elektrodenanordnung (10), welche ausgestaltet ist, zumindest zeitweise elektrische Energie bereitzustellen, welche eine Stirnfläche (7) mit einer Stirnflächenlänge (9) aufweist,
• eine erste Ableitereinrichtung (6a), welche elektrisch mit der
Elektrodenanordnung (10) verbunden ist und sich aus der
Elektrodenanordnung (10) erstreckt, insbesondere aus deren
Stirnfläche (7), wobei die erste Ableitereinrichtung (6a) eine erste, vorzugsweise U-förmige Aufnahme (3a) mit einer ersten Öffnung und mit mindestens zwei Gruppen von Ableiterfahnen aufweist, wobei die erste Aufnahme (3a) zum Aufnehmen eines elektrisch leitfähigen Formteils, insbesondere eines ersten Fußteils (1 a) ausgestaltet ist,
• eine erste Zellkontakteinrichtung, welche zum Verbinden mit der
ersten Ableitereinrichtung (6a) ausgestaltet ist, wobei die erste Zellkontakteinrichtung insbesondere ausgestaltet ist, zumindest zeitweise elektrische Energie aus der Elektrodenanordnung (10) in Richtung eines zu versorgenden Verbrauchers zu leiten, wobei die erste Zellkontakteinrichtung einen ersten Zellkontakt (2a) und ein erstes elektrisch leitfähiges, insbesondere plattenförmiges Fußteil (1a) aufweist,
mit den Schritten:
(51 ) Einführen eines ersten Fußteils (1a) in die erste Aufnahme (3a), insbesondere zwischen zwei der Gruppen von Ableiterfahnen der ersten Aufnahme,
(52) Herstellen mindestens einer, vorzugsweise zwei oder mehrerer elektrisch leitfähiger Verbindungen des ersten Fußteils (1a) mit der ersten Aufnahme (3a), insbesondere mit deren Gruppen von Ableiterfahnen, vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens, besonders bevorzugt mittels Ultraschallschweißen,
worauf insbesondere ein Strompfad mit Elektrodenanordnung (10), erster Ableitereinrichtung (6a) und erster Zellkontakteinrichtung (2a) gebildet ist, vorzugsweise mit den Schritten:
(S9) Zuführen des ersten Zellkontaktes (2a), wobei der erste
Zellkontakt (2a) in Berührung mit der ersten Ableitereinrichtung (6a) gelangt,
(S10) Herstellen mindestens einer elektrisch leitfähigen Verbindung des ersten Zellkontaktes (2a) mit der ersten Ableitereinrichtung (6a), insbesondere mit einer Gruppe von Ableiterfahnen, vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens, besonders bevorzugt mittels
Ultraschallschweißen.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Aufnahme (3a) eine erste Seitenoberfläche (4a) und eine erste
Seitenunterfläche (5a) aufweist, wobei vorzugsweise die erste
Seitenoberfläche (4a) und die erste Seitenunterfläche (5a) verschiedenen Gruppen von Ableiterfahnen zugeordnet sind, gekennzeichnet durch den Schritt:
(S3) Verbinden der ersten Seitenoberfläche (4a) und der ersten
Seitenunterfläche (5a) mit dem ersten Fußteil (1a), vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens,
wobei vorzugsweise das Verbinden in einer Arbeitsposition durchgeführt wird, in welcher die erste Seitenoberfläche (4a) im Wesentlichen senkrecht zu der Stirnfläche (7) angeordnet ist, wobei Schritt S3 vorzugsweise ausgestaltet ist als:
(S3a) Verbinden der ersten Aufnahme (3a) mit dem ersten Fußteil (1a) mittels Laserschweißen,
(S3b) Verbinden der ersten Aufnahme (3a) mit dem ersten Fußteil (1a) mittels Kaltschweißen, (S3c) Verbinden der ersten Aufnahme (3a) mit dem ersten Fußteil (1 a) mittels Reibschweissen, oder
(S3d) Verbinden der ersten Aufnahme (3a) mit dem ersten Fußteil (1a) mittels Ultraschallschweißen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch den Schritt:
(54) Umbiegen der mit dem ersten Fußteil (1a) verbundenen ersten Aufnahme (3a) in eine Endposition, wobei vorzugsweise zum Erreichen der Endposition die erste Seitenoberfläche (4a) im Wesentlichen parallel zu einer Stirnfläche (7) der
Elektrodenanordnung (10) angeordnet wird,
wobei Schritt S4 nach Schritt S2 durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sekundärzelle eine zweite Zellkontakteinrichtung mit einem zweiten Zellkontakt (2b) und mit einem zweiten elektrisch leitfähigen,
insbesondere plattenförmigen Fußteil (1 b) aufweist, und eine zweite Ableitereinrichtung (6b) mit einer vorzugsweise U-förmigen Aufnahme (3b) mit einer zweiten Öffnung und mit mindestens zwei Gruppen von Ableiterfahnen aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:
(55) Einführen des zweiten Fußteils (1b) in die zweite Aufnahme (3b),
(56) Herstellen mindestens einer, vorzugsweise zwei oder mehrerer elektrisch leitfähiger Verbindungen des zweiten Fußteils (1 b) mit der zweiten Aufnahme (3b), insbesondere mit deren Gruppen von Ableiterfahnen, vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens, worauf insbesondere ein Strompfad mit Elektrodenanordnung (10), zweiter Ableitereinrichtung (6b) und zweiter Zellkontakteinrichtung (2b) gebildet ist, vorzugsweise mit den Schritten:
(S11 ) Zuführen des zweiten Zellkontaktes (2b), wobei der zweite
Zellkontakt (2a) in Berührung mit der zweiten Ableitereinrichtung
(6b) gelangt, (S12) Herstellen mindestens einer elektrisch leitfähigen Verbindung des zweiten Zellkontaktes (2b) mit der zweiten Ableitereinrichtung (6b), insbesondere mit einer Gruppe von Ableiterfahnen, vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens, besonders bevorzugt mittels
Ultraschallschweißen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Aufnahme (3b) eine zweite Seitenoberfläche (4b) und eine zweite Seitenunterfläche (5b) aufweist, wobei vorzugsweise die zweite
Seitenoberfläche (4b) und die zweite Seitenunterfläche (5b)
verschiedenen Gruppen von Ableiterfahnen zugeordnet sind,
gekennzeichnet durch den Schritt:
(S7) Verbinden der zweiten Seitenoberfläche (4b) und der zweiten
Seitenoberfläche (4b) mit dem zweiten Fußteil (1 b), vorzugsweise mittels eines Fügeverfahrens,
wobei vorzugsweise das Verbinden in einer Arbeitsposition durchgeführt wird, in der die zweite Seitenoberfläche (4b) im
Wesentlichen senkrecht zu der Stirnfläche (7) angeordnet ist, wobei Schritt S7 vorzugsweise ausgestaltet ist als:
(S7a) Verbinden der zweiten Aufnahme (3b) mit dem zweiten Fußteil
(1 b) mittels Laserschweißen,
(S7b) Verbinden der zweiten Aufnahme (3b) mit dem zweiten Fußteil
(1 b) mittels Kaltschweißens,
(S7c) Verbinden der zweiten Aufnahme (3b) mit dem zweiten Fußteil
(1 b) mittels Reibschweißen, oder
(S7d) Verbinden der zweiten Aufnahme (3b) mit dem zweiten Fußteil
(1 b) mittels Ultraschallschweißen.
6. Verfahren gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch den Schritt: (S8) Umbiegen der mit dem zweiten Fußteil (1b) verbundenen zweiten
Aufnahme (3b) in eine Endposition,
wobei vorzugsweise in der Endposition die zweite Seitenoberfläche (4b) im Wesentlichen parallel zu der Stirnfläche (7) der Elektrodenanordnung (10) angeordnet ist; wobei vorzugsweise die erste Aufnahme (3a) und die zweite Aufnahme (3b) derart angeordnet werden, dass in deren
Endpositionen die erste Öffnung der ersten Aufnahme (3a) in die entgegengesetzte Richtung zu der zweiten Öffnung der zweiten
Aufnahme (3b) zeigt.
Sekundärzelle, insbesondere zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestaltet, mindestens aufweisend:
• eine Elektrodenanordnung (10), welche ausgestaltet ist, zumindest zeitweise elektrische Energie bereitzustellen, welche eine Stirnfläche (7) mit einer Stirnflächenlänge (9) aufweist,
• eine erste Ableitereinrichtung (6a), welche elektrisch mit der
Elektrodenanordnung (10) verbunden ist und sich aus der
Elektrodenanordnung (10) erstreckt, insbesondere aus deren
Stirnfläche (7), wobei die erste Ableitereinrichtung (6a) eine erste, vorzugsweise U-förmige Aufnahme (3a) mit einer ersten Öffnung und mit mindestens zwei Gruppen von Ableiterfahnen aufweist,
• eine erste Zellkontakteinrichtung, welche zum Verbinden mit der
ersten Ableitereinrichtung (6a) ausgestaltet ist, wobei die erste
Zellkontakteinrichtung insbesondere ausgestaltet ist, zumindest zeitweise elektrische Energie aus der Elektrodenanordnung (10) in Richtung eines zu versorgenden Verbrauchers zu leiten, wobei die erste Zellkontakteinrichtung einen ersten Zellkontakt (2a) und ein erstes elektrisch leitfähiges, insbesondere plattenförmiges Fußteil (1a) aufweist,
wobei die erste Aufnahme (3a) zum Aufnehmen des ersten Fußteils (1 a) ausgestaltet ist, insbesondere mittels zwei der Gruppen von
Ableiterfahnen der ersten Aufnahme (3a), wobei das erste Fußteil insbesondere der stoffschlüssigen Verbindung zweier Gruppen von Ableiterfahnen der ersten Ableitereinrichtung (6a) dient.
Sekundärzelle gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ableitereinrichtung (6a) eine erste Seitenoberfläche (4a) und eine erste Seitenunterfläche (5a) aufweist, welche vorzugsweise verschiedenen Gruppen von Ableiterfahnen der ersten Ableitereinrichtung (6a) zugeordnet sind, dass das erste Fußteil (1a) mit der ersten Seitenoberfläche (4a) und mit der ersten
Seitenunterfläche (5a) verschweißt ist.
Sekundärzelle gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (3a) sich parallel zu einer Stirnfläche (7) der Elektrodenanordnung (10) erstreckt, dass die erste Aufnahme (3a) sich mit einer ersten Aufnahmenlänge (8a) entlang der Stirnfläche (7) erstreckt, und dass das Verhältnis von der ersten Aufnahmenlänge (8a) über der Stirnflächenlänge (9) in einem Bereich von 1/4 bis 1/2 liegt, und vorzugsweise im Wesentlichen 1/3 beträgt.
Sekundärzelle gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch
• eine zweite Zellkontakteinrichtung, welch einen zweiten Zellkontakt (2b) und ein zweites elektrisch leitfähiges, insbesondere
plattenförmiges Fußteil (1 b) aufweist, und
• eine zweite Ableitereinrichtung (6b), wobei die zweite
Ableitereinrichtung (6b) eine zweite vorzugsweise U-förmige
Aufnahme (3b) mit einer zweiten Öffnung und wenigstens zwei Gruppen von Ableiterfahnen aufweist, wobei die zweite Aufnahme (3b) ausgestaltet ist, das zweite Fußteil (1b) des zweiten
Zellkontaktes (2b) aufzunehmen, insbesondere mittels zwei der Gruppen von Ableiterfahnen der zweiten Aufnahme (3b).
11. Sekundärzelle gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ableitereinrichtung (6b) eine zweite Seitenoberfläche (4b) und eine zweite Seitenunterfläche (5b) aufweist, wobei vorzugsweise die zweite Seitenoberfläche (4b) und die zweite Seitenunterfläche (5b) verschiedenen Gruppen von Ableiterfahnen der zweiten Ableitereinrichtung (6b) zugeordnet sind, dass das zweite Fußteil (1 b) mit der zweiten Seitenoberfläche (4b) und mit der zweiten
Seitenunterfläche (5b) verschweißt ist.
12. Sekundärzelle gemäß einem der Ansprüche 10 bis 1 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass die zweite Aufnahme (3b) sich parallel zu einer
Stirnfläche (7) der Elektrodenanordnung (10) erstreckt, dass die zweite Aufnahme (3b) sich mit einer zweiten Aufnahmenlänge (8b) entlang der Stirnfläche (7) erstreckt, und dass das Verhältnis von der zweiten
Aufnahmenlänge (8b) über der Stirnflächenlänge (9) in einem Bereich von 1/4 bis 1/2 liegt, und vorzugsweise im Wesentlichen 1/3 beträgt.
13. Sekundärzelle gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (3a) und die zweite Aufnahme (3b) insbesondere im Betrieb der Sekundärzelle derart angeordnet sind, dass in den Endpositionen eine erste Öffnung der ersten Aufnahme (3a) in die entgegengesetzte Richtung zu einer zweiten Öffnung der zweiten
Aufnahme (3b) zeigt.
14. Sekundärzelle gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung zumindest zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität und dazwischen einen Separator aufweist, wobei der Separator nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist, und welcher aus einem zumindest teilweise stoffdurchlässigen Träger besteht, wobei der Träger vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet ist, wobei als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger vorzugsweise ein organisches Material verwendet wird, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist, wobei das organische Material vorzugsweise ein
Polymer und besonders bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) umfasst, wobei das organische Material mit einem anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet ist, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von - 40° C bis 200° C ionenleitend ist, wobei das anorganische Material bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate wenigstens eines der Elemente Zr, AI, Li umfasst, besonders bevorzugt Zirkonoxid, und wobei das anorganische, ionenleitende Material bevorzugt Partikel mit einem größten
Durchmesser unter 100 nm aufweist.
15. Batterie mit wenigstens zwei Sekundärzellen, wobei die Sekundärzellen gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14 ausgebildet oder mit einem
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt sind.
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