WO2013185972A1 - Electrochemical energy storage cell and method for producing an electrochemical energy storage cell - Google Patents

Electrochemical energy storage cell and method for producing an electrochemical energy storage cell Download PDF

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WO2013185972A1
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electrochemical energy
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Peter Schuetzbach
Armin Glock
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical
  • the present invention provides an electrochemical energy storage cell for storing electrical energy, the energy storage cell having the following features:
  • Electrodes separated by at least one separator element the winding having a height in the direction of a winding axis that is less than at least one width of an end face of the winding, the winding axis of the winding being oriented within a tolerance range perpendicular to the end face;
  • an electrode terminal contact electrically contacting at least one of the electrodes from the front side.
  • the present invention also provides a method for producing an electrochemical energy storage cell, the method comprising the following steps:
  • the winding has a height in the direction of a winding axis, which is smaller than at least one width of an end side of the coil, wherein the winding axis of the coil within a
  • foil-like electrodes are understood, which are electrically insulated from each other by a separator.
  • the separator may also comprise an electrolyte or consist of such an electrolyte.
  • a winding axis for example, a virtual axis can be understood, around which the electrodes are wound to form the winding.
  • a height of the coil is to be understood as meaning a height of a lateral surface of the coil, which is measured in the extension direction of the winding axis.
  • An end face of the reel is to be understood as meaning a (cross-sectional) surface of the reel which is aligned within a tolerance range perpendicular to the winding axis.
  • the winding axis can be aligned, for example within the tolerance range by a normal to the front page.
  • the Tolerance range for example, be a deviation of up to 45 degrees from the direction of extension of the winding axis.
  • a width of the coil at the end face may be, for example, a diameter of the end face of the coil in a cylindrical embodiment of the coil.
  • a width of the front side of the coil may be greater or longer than the (shell) height of the coil.
  • Under an electrode terminal contact can be an electrical
  • the electrode connection contact may be an electrical conductor.
  • the electrical conductor or the electrode connection contact should also be designed to absorb heat from the winding and dissipate it from the winding, or to introduce heat into the winding.
  • De present invention is based on the finding that by the electrical contacting at least one of the electrodes of the coil from the front side and a good thermal connection of the coil can be achieved when the coil has a greater width than (mantle) height. In this way, over the wider and thus larger contact surface, which is located on the front side, a larger heat flow away from the winding or to the winding are made possible, as if the winding compared to its length, d. H. to its (mantle) height has a very narrow or small cross-section. In this case, a heat transport along the winding axis in a thin, d. H. no cross-sectional area of the cell, so that only a very small heat transfer capacity could be ensured in such a cell.
  • the present invention offers the advantage that now by the favorable choice of the geometric dimensions of the energy storage cell and a favorable electrical (and thermal) contacting of the electrodes
  • Energy storage cell is a way to transfer a large amount of heat between the electrode terminal contact and at least one of the electrodes. This allows a better active temperature control enable the energy storage cell, which also allows a faster charging and discharging of the energy storage cell is also possible.
  • the winding at the end face has a length which is less than that
  • a length may be understood to mean a dimension of the end face which is measured in a direction which differs from a direction in which the width of the end face is measured.
  • Outer surface of the energy storage cell compared to a cylindrical energy storage cell can be realized and thus also a
  • Heat dissipation can be significantly increased not only on the front side, but also on the lateral surface.
  • Electrode terminal contact extends over at least half of an overall length of the edge of the electrode in question on the front side, in particular wherein the electrical connection between the electrode terminal contact over the entire length of the edge of the electrode in question on the front side extends, so that the electrode terminal contact at the edge electrically connected to the electrode is.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage that the electrode is electrically contacted with the electrode connection contact over a very large area of its edge on the front side, so that at the transition between the electrodes
  • Electrode terminal contact and the relevant electrode on the one hand very low current densities produced during operation of the energy storage cell, and on the other hand by a large contact area and a high the
  • the electrode terminal contact cover at least half of the edge or the entire edge length at the end side of the coil.
  • the electrode connection contact offers the advantage that a large proportion of the area of the end face is covered by the electrode connection contact and, in a favorable manner, is also electrically and / or thermally connected to the electrode connection contact. This offers on the one hand the
  • Electrode terminal contact and at least one of the electrodes can be achieved.
  • An embodiment of the present invention in which the electrode connection contact contains aluminum and / or copper or is made of aluminum and / or copper is particularly favorable. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a particularly high
  • the second of the electrodes from a second end face of the winding opposite the end face by means of a second Electrode contact terminal to be electrically contacted. It is also advantageous if, according to one embodiment of the present invention
  • the electrode terminal contact is formed spirally and arranged on the end face of the coil.
  • Such an embodiment of the present invention has the advantage that a second of the electrodes can be electrically contacted from the front side, in which case in particular also uses a spirally formed terminal contact can be made between the individual spiral turns of the (first)
  • the electrode terminal contact have a point at which it has a width which corresponds to at least one-tenth of a width of the coil.
  • Electrode connection contact too hot is also particularly advantageous.
  • an electrochemical energy storage unit having the following features:
  • Energy storage cell is electrically conductively connected. In this way, a particularly powerful electrochemical
  • FIG. 1 is a perspective schematic representation of a structure of a coil for an electrochemical energy storage according to a
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an electrochemical energy storage cell according to an embodiment of the present invention as
  • Exploded view shows a perspective view of another possible form of the coil of the electrochemical energy store according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Fig. 4 is a representation of a heat flow from a winding of
  • FIG. 1 shows a perspective basic illustration of a structure of a coil 100 for an electrochemical energy store in accordance with FIG. 1
  • the winding 100 consists of at least a first electrode 110 and a second electrode 120, which are formed, for example, as planar electrodes or as foil electrodes.
  • the electrodes 1 10 and 120 may be formed by a thin metal layer or contain such and separated by a separator 130, for example, be electrically insulated.
  • the separator 130 can also be a planar component and, for example, have an electrically insulating material or an electrolyte.
  • a composite 135 of the first electrode 110, the separator 130 and the second electrode 120 may be rolled up around the winding axis 140 to form the coil 100.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an electrochemical energy storage cell 200 according to an exemplary embodiment of the present invention
  • the winding 100 is shown only schematically as a cylindrical block with concentric circles, the concentric circles for ease of illustration, the individual
  • Windings of the coil 100 should represent. It can be seen from FIG. 2 that a height M which corresponds to a mantle height of the cylindrically illustrated coil 100 is smaller than a width D of the end face 160 which, when a coil 100 in the form of a cylinder is selected, corresponds to a diameter of the front side 160 equivalent.
  • the winding 100 thus essentially has the shape of a flat disk which has a larger diameter, that is to say a greater width D of the front side 160, than a height M.
  • the edge 150 of one of the electrodes becomes electrically conductive with a
  • Electrode terminal 210 is connected so that the relevant electrode, which is connected via the edge 150 to the electrode terminal contact 210, can be applied via the electrode terminal contact 210 with electrical voltage or electric current. It can the
  • Electrode terminal 210 made of aluminum or copper or contain such a material, so that on the one hand has a low electrical resistance and on the other hand, a high thermal conductivity.
  • Such an embodiment of an electrochemical energy storage cell 200 now makes it possible to apply electrical voltage or electrical current to the individual electrode layers or at least one of the electrode layers via the electrode connection contact 210, heat forming in the energy storage cell 200 being due to the low height M of the coil 100 also quickly over the edge 150 and the
  • Electrode terminal 210 itself is heated and the heat
  • Electrode terminal 210 connected electrode can be initiated.
  • the electrode connection contact 210 should also be ensured
  • the electrode pad 210 In order to achieve an even better heat dissipation of the coil 100, the other of the electrodes 1 10 or 120 on one side of the front side 160 opposite side 230 also over another
  • Electrode terminal contact can be electrically and thermally contacted, said further electrode terminal contact in Fig. 2 for reasons of clarity is not shown in detail. In this way, both on the front side 160 and on the opposite side 230 heat can be removed from the winding 100 or introduced into the winding 100, in which case an even greater heat transfer capacity can be realized as only via the contact on one side as the front side 160th
  • the electrode terminal contact 210 is formed in the form of a spiral to electrically and thermally contact only the edge 150 of one of the electrodes.
  • the further electrode connection contact could then likewise be in the form of a spiral and, in each case between the spiral-shaped (first) electrode connection contact 210, contact the second of the electrodes at its edge 150 electrically and thermally.
  • the winding 100 alone could be electrically and thermally contacted via the end face 160, that is to say via a single side, which may possibly have a beneficial effect on the energy storage cell 200 with a small available installation space.
  • the heat transfer within a cell 200 and to the outside is optimized and its surface over which a more effective heat exchange with the environment can take place is increased.
  • Temperatures and heat dissipation during rapid charging or discharging operations become more effective, thereby further increasing the performance of the battery constructed by a plurality of such cells 200 is possible. A fast and homogeneous temperature control of the cell is made possible.
  • a cylindrical cell 200 may be constructed such that the diameter D resulting from the winding of the composite 135 is greater than the cylinder height (M) of the coil 100.
  • M cylinder height
  • the maximum diameter L1 (or a maximum extent) of the coil 100 may be smaller than another dimension L2 (for example, a length of the cross-sectional area 160 of the coil 100) may be smaller than the shell height M (which is defined by the width (or height) of the electrode may be the height of the coil or the width of the (wound) electrodes
  • Ratio L2 ⁇ M ⁇ L1 realized, in any case, that the height M of the coil 100 is smaller than the maximum length L1.
  • Ratio L2 ⁇ M ⁇ L1 realized, in any case, that the height M of the coil 100 is smaller than the maximum length L1.
  • the electrical connection is preferably predominantly via the
  • Mass transfer (eg Abieiter - active layers - separator - electrolyte) is disadvantageous for the heat transfer.
  • the heat conduction can thus be unimpeded in the direction of the end face (that is to say in the electrode plane), depending on the material and its specific thermal conductivity.
  • the stacking direction i.e., perpendicular to the electrodes
  • the electrode surfaces alternate good (metallic Abieiter) and poor (active material, separator) thermally conductive materials.
  • the heat inflow / outflow is thereby impeded.
  • the approach proposed here allows a cell structure to be designed for optimized thermal management (eg as an "enabler” for high-performance cells), for example as a lithium-ion battery
  • a cell structure to be designed for optimized thermal management (eg as an "enabler” for high-performance cells), for example as a lithium-ion battery
  • Such batteries produced according to the approach presented here can be used in automotive applications, stationary
  • FIG. 5 shows a flowchart of an embodiment of the present invention as method 500 for producing an electrochemical
  • the method 500 includes a step of providing 510 a wrap having at least two coalesced planar ones
  • Electrodes which are separated by at least one separator element, wherein the winding has a height in the direction of a winding axis, the is smaller than at least one width of an end face of the roll, wherein the winding axis of the roll is aligned within a tolerance range perpendicular to the end face.
  • the method 500 comprises a step of the electrically conductive contacting 520 of at least one of the electrodes by means of an electrode connection contact from the front side.

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Abstract

The invention relates to an electrochemical energy storage cell (200), wherein the energy storage cell (200) comprises a coil (100) comprising at least two flat electrodes (110, 120) wound together, which electrodes are separated from one another by at least one separator element (130), wherein the coil (100) has a height (M) in the direction of a winding axis (140) which is less than at least a width (D, L1) of an end side (160) of the coil (100), wherein the winding axis (140) of the coil (100) is aligned perpendicular to the end side (160) within a tolerance range. In addition, the electrochemical energy storage cell (200) comprises an electrode connection contact (210), which makes electrical contact with at least one of the electrodes (110, 120) from the end side (160).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Elektrochemische Energiespeicherzelle und Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle  Electrochemical energy storage cell and method for producing an electrochemical energy storage cell
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische The present invention relates to an electrochemical
Energiespeicherzelle und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle. Energy storage cell and a method for producing an electrochemical energy storage cell.
Klimatische Randbedingungen oder schnelle Lade- und Entladevorgänge machen es häufig erforderlich Lithium-Ionen-Akkus zu temperieren. Der aktuelle Zellaufbau und das aktuelle Zelldesign gemäß dem Stand der Technik sind nicht für Ab- und Zufuhr von Wärme optimiert. Der Aufbau von aktuellen Wickelzellen ist meist dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen eine sehr lange (Stab-) Form aufweisen (vergleichbar mit dem Typ 18650), wobei bei Lade- und Entladevorgängen teilweise sehr viel Wärme entstehen kann, die abgeführt werden sollte, um Beschädigungen der Zellen zu vermeiden. Ein solcher länglicher Aufbau erweist sich daher als eher nachteilig. Climatic conditions or rapid charging and discharging often make it necessary to temper lithium-ion batteries. The current cell construction and the current cell design according to the prior art are not optimized for the removal and supply of heat. The structure of current winding cells is usually characterized in that the windings have a very long (rod) shape (comparable to the type 18650), which can sometimes cause a lot of heat during loading and unloading, which should be dissipated to damage to avoid the cells. Such an elongated structure therefore proves rather disadvantageous.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung eine Against this background, with the present invention, a
elektrochemische Energiespeicherzelle und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrochemische Energiespeicherzelle zur Speicherung von elektrischer Energie, wobei die Energiespeicherzelle folgende Merkmale aufweist: electrochemical energy storage cell and a method for producing an electrochemical energy storage cell according to the main claims presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description. The present invention provides an electrochemical energy storage cell for storing electrical energy, the energy storage cell having the following features:
einen Wickel aus zumindest zwei zusammengewickelten flächigen  a winding of at least two flat-rolled together
Elektroden, die durch zumindest ein Separatorelement voneinander getrennt sind, wobei der Wickel eine Höhe in Richtung einer Wickelachse aufweist, die geringer ist, als zumindest eine Breite einer Stirnseite des Wickels, wobei die Wickelachse des Wickels innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht zur Stirnseite ausgerichtet ist; und  Electrodes separated by at least one separator element, the winding having a height in the direction of a winding axis that is less than at least one width of an end face of the winding, the winding axis of the winding being oriented within a tolerance range perpendicular to the end face; and
einen Elektrodenanschlusskontakt, der zumindest eine der Elektroden von der Stirnseite aus elektrisch kontaktiert.  an electrode terminal contact electrically contacting at least one of the electrodes from the front side.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Furthermore, the present invention also provides a method for producing an electrochemical energy storage cell, the method comprising the following steps:
Bereitstellen eines Wickels mit zumindest zwei zusammengewickelten flächigen Elektroden, die durch zumindest ein Separatorelement  Providing a reel having at least two coiled flat electrodes passing through at least one separator element
voneinander getrennt sind, wobei der Wickel eine Höhe in Richtung einer Wickelachse aufweist, die geringer ist, als zumindest eine Breite einer Stirnseite des Wickels, wobei die Wickelachse des Wickels innerhalb eines are separated, wherein the winding has a height in the direction of a winding axis, which is smaller than at least one width of an end side of the coil, wherein the winding axis of the coil within a
Toleranzbereichs senkrecht zur Stirnseite ausgerichtet ist; und Tolerance range is aligned perpendicular to the front side; and
Elektrisch leitfähiges Kontaktieren zumindest einer der Elektroden mittels eines Elektrodenanschlusskontakts von der Stirnseite aus.  Electrically conductive contacting of at least one of the electrodes by means of an electrode connection contact from the front side.
Unter einem Wickel kann ein Verbund von zusammengewickelten, Under a wrap, a composite of coiled,
beispielsweise folienartigen Elektroden verstanden werden, die durch einen Separator voreinander elektrisch isoliert sind. Dabei kann der Separator auch ein Elektrolyt umfassen oder aus einem solchen Elektrolyt bestehen. Unter einer Wickelachse kann beispielsweise auch eine virtuelle Achse verstanden werden, um die die Elektroden gewunden sind, um den Wickel zu bilden. Unter einer Höhe des Wickels ist eine Höhe einer Mantelfläche des Wickels zu verstehen, die in Erstreckungsrichtung der Wickelachse gemessen ist. Unter einer Stirnseite des Wickels ist eine (Querschnitts-) Fläche des Wickels zu verstehen, die innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht zu der Wickelachse ausgerichtet ist. Dabei kann die Wickelachse beispielsweise innerhalb des Toleranzbereichs um eine Normale auf die Stirnseite ausgerichtet sein. Ferner kann der Toleranzbereich beispielsweise eine Abweichung von bis zu 45 Grad von der Erstreckungsrichtung der Wickelachse betragen. Von der Stirnseite des Wickels ist beispielsweise eine spiralförmige Anordnung oder ein gewundener Verlauf des Verbunds aus Elektroden und Separator sichtbar. Eine Breite des Wickels an der Stirnseite kann beispielsweise ein Durchmesser der Stirnseite des Wickels bei einer zylindrischen Ausführung des Wickels sein. Auch kann bei einem ovalen oder ungleichmäßigen rundlichen Verlauf der Stirnseite eine Breite der Stirnseite des Wickels größer oder länger sein, als die (Mantel-) Höhe des Wickels. Unter einem Elektrodenanschlusskontakt kann ein elektrisches For example, foil-like electrodes are understood, which are electrically insulated from each other by a separator. In this case, the separator may also comprise an electrolyte or consist of such an electrolyte. By a winding axis, for example, a virtual axis can be understood, around which the electrodes are wound to form the winding. A height of the coil is to be understood as meaning a height of a lateral surface of the coil, which is measured in the extension direction of the winding axis. An end face of the reel is to be understood as meaning a (cross-sectional) surface of the reel which is aligned within a tolerance range perpendicular to the winding axis. In this case, the winding axis can be aligned, for example within the tolerance range by a normal to the front page. Furthermore, the Tolerance range, for example, be a deviation of up to 45 degrees from the direction of extension of the winding axis. From the end face of the coil, for example, a spiral arrangement or a winding course of the composite of electrodes and separator is visible. A width of the coil at the end face may be, for example, a diameter of the end face of the coil in a cylindrical embodiment of the coil. Also, in the case of an oval or irregular roundish course of the front side, a width of the front side of the coil may be greater or longer than the (shell) height of the coil. Under an electrode terminal contact can be an electrical
Verbindungselement zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung zumindest einer der Elektroden verstanden werden. Bei dem Elektrodenanschlusskontakt kann es sich dabei um einen elektrischen Leiter handeln. Dabei sollte der elektrische Leiter bzw. der Elektrodenanschlusskontakt auch ausgebildet sind, um Wärme von dem Wickel aufzunehmen und von dem Wickel abzuführen, bzw. Wärme in den Wickel einzuleiten. Connecting element for electrically conductive contacting at least one of the electrodes are understood. The electrode connection contact may be an electrical conductor. In this case, the electrical conductor or the electrode connection contact should also be designed to absorb heat from the winding and dissipate it from the winding, or to introduce heat into the winding.
De vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch die elektrische Kontaktierung zumindest einer der Elektroden des Wickels von der Stirnseite aus auch eine gute thermische Anbindung des Wickels erreicht werden kann, wenn der Wickel eine größere Breite als (Mantel-) Höhe aufweist. Hierdurch kann über die breitere und damit größere Kontaktfläche, die an der Stirnseite liegt, ein größerer Wärmefluss von dem Wickel weg bzw. zu dem Wickel hin ermöglicht werden, als wenn der Wickel im Vergleich zu seiner Länge, d. h. zu seiner (Mantel-) Höhe einen sehr schmalen oder kleinen Querschnitt aufweist. In diesem Fall müsste ein Wärmetransport entlang der Wickelachse in einem dünnen, d. h. keinen Querschnittsbereich der Zelle verlaufen, sodass in einer solchen Zelle nur eine sehr kleine Wärmeübertragungsfähigkeit gewährleistet werden könnte. Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass nun durch die günstige Wahl der geometrischen Ausmaße der Energiespeicherzelle und eine günstige elektrische (und thermische) Kontaktierung der Elektroden der De present invention is based on the finding that by the electrical contacting at least one of the electrodes of the coil from the front side and a good thermal connection of the coil can be achieved when the coil has a greater width than (mantle) height. In this way, over the wider and thus larger contact surface, which is located on the front side, a larger heat flow away from the winding or to the winding are made possible, as if the winding compared to its length, d. H. to its (mantle) height has a very narrow or small cross-section. In this case, a heat transport along the winding axis in a thin, d. H. no cross-sectional area of the cell, so that only a very small heat transfer capacity could be ensured in such a cell. The present invention offers the advantage that now by the favorable choice of the geometric dimensions of the energy storage cell and a favorable electrical (and thermal) contacting of the electrodes
Energiespeicherzelle eine Möglichkeit zur Übertragung von einer großen Wärmemenge zwischen den Elektrodenanschlusskontakt und zumindest einer der Elektroden besteht. Hierdurch lässt sich eine bessere aktive Temperierung der Energiespeicherzelle ermöglichen, wodurch ferner auch ein schnelleres Laden und Entladen der Energiespeicherzelle ermöglicht wird. Energy storage cell is a way to transfer a large amount of heat between the electrode terminal contact and at least one of the electrodes. This allows a better active temperature control enable the energy storage cell, which also allows a faster charging and discharging of the energy storage cell is also possible.
Günstig ist es ferner, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Wickel an der Stirnseite eine Länge aufweist, die geringer als dieIt is also favorable if, according to an embodiment of the present invention, the winding at the end face has a length which is less than that
Höhe ist. Unter einer Länge kann dabei eine Abmessung der Stirnseite verstanden werden, die in eine Richtung gemessen wird, die sich von einer Richtung unterscheidet, in der die Breite der Stirnseite gemessen wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass insbesondere bei einem Abweichen der Fläche der Stirnseite von einer Kreisform eine hohe Wärmeübertragungsfähigkeit der Energiespeicherzelle realisiert werden kann. Dies resultiert daraus, dass nun auch eine größere Height is. In this case, a length may be understood to mean a dimension of the end face which is measured in a direction which differs from a direction in which the width of the end face is measured. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a high heat transfer capability of the energy storage cell can be realized, in particular if the area of the front side deviates from a circular shape. This results from the fact that now also a larger
Außenoberfläche der Energiespeicherzelle im Vergleich zu einer zylindrischen Energiespeicherzelle der realisiert werden kann und somit auch eine Outer surface of the energy storage cell compared to a cylindrical energy storage cell can be realized and thus also a
Wärmeabfuhr nicht nur über die Stirnseite, sondern auch über die Mantelfläche signifikant erhöht werden kann. Heat dissipation can be significantly increased not only on the front side, but also on the lateral surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Elektrodenanschlusskontakt an einer an der Stirnseite angeordneten Kante mit der betreffenden Elektrode elektrisch leitfähig verbunden sein, insbesondere wobei sich ein elektrischer Verbindungskontakt zwischen dem In accordance with a further embodiment of the present invention, the electrode connection contact can be connected in an electrically conductive manner to the electrode in question at an edge arranged on the front side, in particular, wherein there is an electrical connection contact between the electrode
Elektrodenanschlusskontakt über zumindest die Hälfte einer Gesamtlänge der Kante der betreffenden Elektrode an der Stirnseite erstreckt, insbesondere wobei sich die elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenanschlusskontakt über die Gesamtlänge der Kante der betreffenden Elektrode an der Stirnseite erstreckt, sodass der Elektrodenanschlusskontakt an der Kante mit der Elektrode elektrisch verbunden ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Elektrode über einen sehr großen Bereich ihrer Kante an der Stirnseite mit dem Elektrodenanschlusskontakt elektrisch kontaktiert ist, sodass an dem Übergang zwischen den Electrode terminal contact extends over at least half of an overall length of the edge of the electrode in question on the front side, in particular wherein the electrical connection between the electrode terminal contact over the entire length of the edge of the electrode in question on the front side extends, so that the electrode terminal contact at the edge electrically connected to the electrode is. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that the electrode is electrically contacted with the electrode connection contact over a very large area of its edge on the front side, so that at the transition between the electrodes
Elektrodenanschlusskontakt und der betreffenden Elektrode einerseits sehr geringe Stromdichten im Betrieb der Energiespeicherzelle entsteht, und andererseits durch eine große Kontaktfläche auch eine hohe der  Electrode terminal contact and the relevant electrode on the one hand very low current densities produced during operation of the energy storage cell, and on the other hand by a large contact area and a high the
Wärmeübertragungsfähigkeit zwischen den Elektrodenanschlusskontakt und der betreffenden Elektrode besteht. Auch kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Elektrodenanschlusskontakt zumindest die Hälfte der Kante bzw. der gesamten Kantenlänge an Stirnseite des Wickels abdecken. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein großer Anteil der Fläche der Stirnseite durch den Elektrodenanschlusskontakt abgedeckt und günstiger Weise auch mit dem Elektrodenanschlusskontakt elektrisch und/oder thermisch verbunden ist. Hierdurch die bietet sich einerseits die Heat transfer capability between the electrode terminal contact and the relevant electrode consists. Also, according to a further embodiment of the present invention, the electrode terminal contact cover at least half of the edge or the entire edge length at the end side of the coil. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a large proportion of the area of the end face is covered by the electrode connection contact and, in a favorable manner, is also electrically and / or thermally connected to the electrode connection contact. This offers on the one hand the
Möglichkeit zur elektrischen Kontaktierung der betreffenden Elektrode unter Verursachung von lediglich geringen Stromdichten und andererseits kann eine sehr hohe Fähigkeit zur Wärmeübertragung zwischen dem Possibility of electrical contacting of the electrode in question, causing only low current densities and on the other hand, a very high ability for heat transfer between the
Elektrodenanschlusskontakt und zumindest einer der Elektroden erreicht werden.  Electrode terminal contact and at least one of the electrodes can be achieved.
Besonders günstig ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Elektrodenanschlusskontakt Aluminium und/oder Kupfer enthält oder aus Aluminium und/oder Kupfer hergestellt ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders hohen An embodiment of the present invention in which the electrode connection contact contains aluminum and / or copper or is made of aluminum and / or copper is particularly favorable. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a particularly high
Wärmeleitfähigkeit und zugleich einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, sodass einerseits in den Wickel hinein- oder aus dem Wickel hinauszuführende Wärme sehr gut über den Elektrodenanschlusskontakt transportiert werden kann und zugleich durch einen elektrischen Stromfluss in den Elektrodenanschlusskontakt keine zu große Erwärmung in diesem Anschlusskontakt zu befürchten ist. Thermal conductivity and at the same time a high electrical conductivity, so that on the one hand in the winding out or out of the winding heat can be transported very well over the electrode terminal contact and at the same time is to be feared by an electric current flow in the electrode terminal contact no excessive heating in this terminal contact.
Um eine möglichst hohe Wärmeübertragung aus dem Wickel heraus bzw. in den Wickel hinein und zugleich eine möglichst gute elektrische Anbindung beider Elektroden sicherzustellen, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die zweite der Elektroden von einer der Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Wickels mittels eines zweiten Elektrodenkontaktanschlusses elektrisch kontaktiert sein. Vorteilhaft ist es ferner, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegendenIn order to ensure the highest possible heat transfer from the winding or into the winding and at the same time the best possible electrical connection of both electrodes, according to a further embodiment of the present invention, the second of the electrodes from a second end face of the winding opposite the end face by means of a second Electrode contact terminal to be electrically contacted. It is also advantageous if, according to one embodiment of the present invention
Erfindung der Elektrodenanschlusskontakt spiralförmig ausgebildet und an der Stirnseite des Wickels angeordnet ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass auch eine zweite der Elektroden von der Stirnseite aus elektrisch kontaktiert werden kann, wobei in diesem Fall insbesondere auch ein spiralförmig ausgebildeter Anschlusskontakt verwendet werden kann, der zwischen den einzelnen Spiralwindungen des (ersten) Invention, the electrode terminal contact is formed spirally and arranged on the end face of the coil. Such an embodiment of the present invention has the advantage that a second of the electrodes can be electrically contacted from the front side, in which case in particular also uses a spirally formed terminal contact can be made between the individual spiral turns of the (first)
Elektrodenanschlusskontakts angeordnet ist. Electrode terminal is arranged.
Weiterhin kann gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Furthermore, according to another embodiment of the present
Erfindung auch der Elektrodenanschlusskontakt eine Stelle aufweisen, an der er eine Breite aufweist, die zumindest einem Zehntel einer Breite des Wickels entspricht. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt sicher, dass eine ausreichend hohe Fähigkeit zur Ableitung oder Zuführung von Wärme über den Elektrodenanschlusskontakt möglich ist. Zugleich kann sichergestellt werden, dass auch ein ausreichender Leitungsquerschnitt imInvention, the electrode terminal contact have a point at which it has a width which corresponds to at least one-tenth of a width of the coil. Such an embodiment of the present invention ensures that a sufficiently high ability to dissipate or supply heat via the electrode terminal contact is possible. At the same time it can be ensured that a sufficient line cross section in the
Elektrodenanschlusskontakt vorliegt, um der betreffenden Elektrode hohe Spannungen bzw. Ströme zu führen zu können, ohne dass sich der There is an electrode connection contact in order to be able to conduct high voltages or currents to the relevant electrode without the
Elektrodenanschlusskontakt zu stark erwärmt. Besonders vorteilhaft ist ferner eine elektrochemische Energiespeichereinheit mit folgenden Merkmalen: Electrode connection contact too hot. Also particularly advantageous is an electrochemical energy storage unit having the following features:
einer ersten elektrochemischen Energiespeicherzelle gemäß einer in dieser Beschreibung vorgestellten Variante; und  a first electrochemical energy storage cell according to a variant presented in this description; and
einer zweiten elektrochemischen Energiespeicherzelle gemäß einer in dieser Beschreibung vorgestellten Variante, wobei der Elektrodenkontaktanschluss der ersten elektrochemischen Energiespeicherzelle mit dem  a second electrochemical energy storage cell according to a variant presented in this description, wherein the electrode contact terminal of the first electrochemical energy storage cell with the
Elektrodenkontaktanschluss der zweiten elektrochemischen  Electrode contact terminal of the second electrochemical
Energiespeicherzelle elektrisch leitfähig verbunden ist. Auf diese Weise kann eine besonders leistungsstarke elektrochemische  Energy storage cell is electrically conductively connected. In this way, a particularly powerful electrochemical
Energiespeichereinheit bereitgestellt werden.  Energy storage unit are provided.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Prinzipdarstellung eines Aufbaus eines Wickels für einen elektrochemischen Energiespeicher gemäß einem 1 is a perspective schematic representation of a structure of a coil for an electrochemical energy storage according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als 2 is a schematic diagram of an electrochemical energy storage cell according to an embodiment of the present invention as
Explosionsdarstellung; Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren möglichen Form des Wickels des elektrochemischen Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Exploded view; 3 shows a perspective view of another possible form of the coil of the electrochemical energy store according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 4 eine Darstellung eines Wärmeflusses aus einem Wickel der  Fig. 4 is a representation of a heat flow from a winding of
elektrochemischen Energiespeicherzelle gemäß einem  electrochemical energy storage cell according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und  Embodiment of the present invention; and
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden  5 is a flowchart of an embodiment of the present invention
Erfindung als Verfahren.  Invention as a method.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren In the following description of preferred embodiments of the present invention are for the in the various figures
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche represented and similar elements acting the same or similar
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Reference numeral used, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Prinzipdarstellung eines Aufbaus eines Wickels 100 für einen elektrochemischen Energiespeicher gemäß einem FIG. 1 shows a perspective basic illustration of a structure of a coil 100 for an electrochemical energy store in accordance with FIG
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Wickel 100 besteht aus zumindest einer erste Elektrode 1 10 und einer zweiten Elektrode 120, die beispielsweise als flächige Elektroden oder als Folienelektroden ausgebildet sind. Die Elektroden 1 10 bzw. 120 können dabei durch eine dünne Metalllage gebildet sein oder eine solche enthalten und durch einen Separator 130 voneinander getrennt, beispielsweise elektrisch isoliert sein. Der Separator 130 kann dabei ebenfalls ein flächiges Bauelement sein und beispielsweise ein elektrisch isolierendes Material oder einen Elektrolyten aufweisen. Ein Verbund 135 aus der ersten Elektrode 1 10, dem Separator 130 und der zweiten Elektrode 120 kann um Wickelachse 140 aufgerollt sein, um den Wickel 100 zu bilden. In der Fig. 1 ist dabei lediglich eine schematische Darstellung des Aufbaus des Wickels 100 mit einer Wicklung des Verbunds 135 dargestellt, wobei natürlich weitere Wicklungen in dem Wickel 100 vorhanden sein können, sodass sich ein Wickel 100 ohne Hohlraum um die Winkelachse 140 realisieren lässt. Die erste Elektrode 1 10 sowie die zweite Elektrode 120 weisen dabei an einem in Fig. 1 oben dargestellten Ende je eine Kante 150 auf, die nach Herstellung des Winkels 100, das heißt nach einer Aufwicklung des Verbunds 135 um die Winkelachse 140, an einer Stirnseite 160 des Wickels 100 freiliegt. Die Stirnseite 160 ist dabei eine Seite des Wickels 100, die im Wesentlichen senkrecht zur Wickelachse 140 ausgerichtet ist, insbesondere wobei die Wickelachse eine Normale auf die Stirnseite 160 gebildet. Zumindest sollte die Stirnseite 160 jedoch innerhalb eines Toleranzbereichs von beispielsweise 45 Grad senkrecht auf die Wickelachse 140 ausgerichtet sein. Embodiment of the present invention. The winding 100 consists of at least a first electrode 110 and a second electrode 120, which are formed, for example, as planar electrodes or as foil electrodes. The electrodes 1 10 and 120 may be formed by a thin metal layer or contain such and separated by a separator 130, for example, be electrically insulated. The separator 130 can also be a planar component and, for example, have an electrically insulating material or an electrolyte. A composite 135 of the first electrode 110, the separator 130 and the second electrode 120 may be rolled up around the winding axis 140 to form the coil 100. 1 shows only a schematic representation of the construction of the coil 100 with a winding of the composite 135, it being understood that further windings may be present in the coil 100, so that a coil 100 without cavity around the angle axis 140 can be realized. The first electrode 110 and the second electrode 120 each have an edge 150 at an end shown in FIG. 1 at the top, which after producing the angle 100, that is to say after the composite 135 has been wound around the angle axis 140 on one end face 160 of the coil 100 is exposed. The end face 160 is one side of the coil 100, which is substantially perpendicular to the winding axis 140 is aligned, in particular wherein the winding axis a normal formed on the end face 160. However, at least the end face 160 should be oriented perpendicular to the winding axis 140 within a tolerance range of, for example, 45 degrees.
Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als FIG. 2 shows a schematic representation of an electrochemical energy storage cell 200 according to an exemplary embodiment of the present invention
Explosionsdarstellung. Der Fig. 2 ist dabei der Wickel 100 lediglich schematisch als zylindrischer Block mit konzentrischen Kreisen dargestellt, wobei die konzentrische Kreise der einfacheren Darstellung halber die einzelnen Exploded view. 2, the winding 100 is shown only schematically as a cylindrical block with concentric circles, the concentric circles for ease of illustration, the individual
Wicklungen des Wickels 100 repräsentieren sollen. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass eine Höhe M, die einer Mantelhöhe des zylindrisch dargestellten Wickels 100 entspricht, geringer ist, als eine Breite D der Stirnseite 160, die bei der Wahl eines Wickels 100 in der Form eines Zylinders einem Durchmesser der Stirnseite 160 entspricht. Der Wickel 100 weist damit im Wesentlichen die Form einer flachen Scheibe auf, die einen größeren Durchmesser, das heißt eine größere Breite D der Stirnseite 160, als eine Höhe M aufweist. An der Stirnseite 160 wird nun die Kante 150 eine der Elektroden elektrisch leitfähig mit einem  Windings of the coil 100 should represent. It can be seen from FIG. 2 that a height M which corresponds to a mantle height of the cylindrically illustrated coil 100 is smaller than a width D of the end face 160 which, when a coil 100 in the form of a cylinder is selected, corresponds to a diameter of the front side 160 equivalent. The winding 100 thus essentially has the shape of a flat disk which has a larger diameter, that is to say a greater width D of the front side 160, than a height M. At the front side 160, the edge 150 of one of the electrodes becomes electrically conductive with a
Elektrodenanschlusskontakt 210 verbunden, sodass die betreffende Elektrode, die über die Kante 150 mit dem Elektrodenanschlusskontakt 210 verbunden ist, über den Elektrodenanschlusskontakt 210 mit elektrischer Spannung oder elektrischem Strom beaufschlagt werden kann. Dabei kann der Electrode terminal 210 is connected so that the relevant electrode, which is connected via the edge 150 to the electrode terminal contact 210, can be applied via the electrode terminal contact 210 with electrical voltage or electric current. It can the
Elektrodenanschlusskontakt 210 aus Aluminium oder Kupfer bestehen oder ein solches Material enthalten, sodass er einerseits einen geringen elektrischen Widerstand und andererseits eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Electrode terminal 210 made of aluminum or copper or contain such a material, so that on the one hand has a low electrical resistance and on the other hand, a high thermal conductivity.
Durch eine solche Ausgestaltung einer elektrochemischen Energiespeicherzelle 200 besteht nun die Möglichkeit, die einzelnen Elektrodenlagen bzw. zumindest eine der Elektrodenlagen über den Elektrodenanschlusskontakt 210 mit elektrischer Spannung oder elektrischen Strom zu beaufschlagen, wobei sich in der Energiespeicherzelle 200 bildende Wärme durch die geringe Höhe M des Wickels 100 auch schnell wieder über die Kante 150 und den Such an embodiment of an electrochemical energy storage cell 200 now makes it possible to apply electrical voltage or electrical current to the individual electrode layers or at least one of the electrode layers via the electrode connection contact 210, heat forming in the energy storage cell 200 being due to the low height M of the coil 100 also quickly over the edge 150 and the
Elektrodenanschlusskontakt abgegeben werden kann. Dies resultiert daraus, dass die im Inneren der Energiespeicherzelle 200 entstehende Wärme lediglich einen sehr kurzen Weg zum Elektrodenanschlusskontakt 210 geleitet werden muss, um über den Elektrodenanschlusskontakt 210 aus der Energiespeicherzelle 200 abgeführt werden zu können. Hierzu sollte ein möglichst großer Bereich der Kante 150, günstigerweise mehr als die Hälfte der Gesamtlänge der Kante 150 der betreffenden Elektrode, in Kontakt mit dem Elektrodenanschlusskontakt 210 sein, um einerseits eine große Electrode connection contact can be issued. This results from the fact that the heat generated in the interior of the energy storage cell 200 only has to be conducted a very short distance to the electrode connection contact 210, in order to switch off via the electrode connection contact 210 from the Energy storage cell 200 to be discharged. For this purpose, the largest possible area of the edge 150, advantageously more than half of the total length of the edge 150 of the relevant electrode, should be in contact with the electrode terminal contact 210, on the one hand a large
Wärmeübertragungsfläche zu Abfuhr von Wärme aus dem Wickel 100 zu schaffen und andererseits bei der Beaufschlagung der Elektrode mit elektrischem Strom an der Kante 150 eine lediglich geringe Stromdichte hervor zu rufen, und so eine unerwünschte Erwärmung der betreffenden Elektrode über die Kante 150 zu vermeiden. Heat transfer surface to dissipate heat from the winding 100 to create and on the other hand when energizing the electrode with the edge 150 to cause only a low current density, and so to avoid undesirable heating of the electrode in question via the edge 150.
Natürlich kann auch eine Erwärmung des Wickels 100 über den Of course, heating of the coil 100 over the
Elektrodenanschlusskontakt erfolgen, beispielsweise in dem der Electrode terminal contact done, for example, in the
Elektrodenanschlusskontakt 210 selbst erwärmt wird und die Wärme Electrode terminal 210 itself is heated and the heat
nachfolgend über die Stirnseite 160 und die Kante 150 in die mit dem below on the front side 160 and the edge 150 in the with the
Elektrodenanschlusskontakt 210 verbundene Elektrode eingeleitet werden kann. Electrode terminal 210 connected electrode can be initiated.
Um nun eine möglichst große Wärmeübertragungsfläche an der Stirnseite 160 sicherzustellen, sollte sich auch der Elektrodenanschlusskontakt 210 In order to ensure the greatest possible heat transfer surface on the front side 160, the electrode connection contact 210 should also be ensured
günstigerweise über zumindest die Hälfte der Stirnseite 160 erstrecken bzw. die betreffende Elektrode, die mit dem Elektrodenanschlusskontakt 1 10 verbunden ist, zumindest über einen Bereich der Stirnseite 160 elektrisch kontaktieren, der der Hälfte der Fläche der Stirnseite 160 entspricht. Ferner sollte auch der Elektrodenanschlusskontakt 210 zumindest in einem Teilbereich 220 eine Querschnittsfläche Q aufweisen, die einem Zehntel der Fläche der Stirnseite 160 entspricht. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sowohl eine ausreichend niedrige Stromdichte als auch eine ausreichend hohe Conveniently, extend over at least half of the end face 160 or electrically contact the relevant electrode, which is connected to the electrode connection contact 1 10, at least over a region of the end face 160 which corresponds to half the area of the end face 160. Furthermore, the electrode connection contact 210 should also have a cross-sectional area Q, which corresponds to one tenth of the area of the front side 160, at least in a partial area 220. In this way it can be ensured that both a sufficiently low current density and a sufficiently high
Wärmeübertragungsfähigkeit durch den Elektrodenanschlusskontakt 210 sichergestellt ist. Um eine noch bessere Wärmeableitung des Wickels 100 zu erreichen, kann die andere der Elektroden 1 10 bzw. 120 an einer der Stirnseite 160 gegenüberliegenden Seite 230 ebenfalls über einen weiteren Heat transfer capability is ensured by the electrode pad 210. In order to achieve an even better heat dissipation of the coil 100, the other of the electrodes 1 10 or 120 on one side of the front side 160 opposite side 230 also over another
Elektrodenanschlusskontakt elektrisch und thermisch kontaktiert werden, wobei dieser weitere Elektrodenanschlusskontakt in der Fig. 2 aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt ist. Auf diese Weise kann sowohl auf der Stirnseite 160 als auch auf der gegenüberliegenden Seite 230 Wärme aus dem Wickel 100 abgeführt oder in den Wickel 100 eingebracht werden, wobei in diesem Fall eine noch größere Wärmeübertragungsfähigkeit realisiert werden kann, als lediglich über die Kontaktierung auf einer Seite wie der Stirnseite 160. Electrode terminal contact can be electrically and thermally contacted, said further electrode terminal contact in Fig. 2 for reasons of clarity is not shown in detail. In this way, both on the front side 160 and on the opposite side 230 heat can be removed from the winding 100 or introduced into the winding 100, in which case an even greater heat transfer capacity can be realized as only via the contact on one side as the front side 160th
Alternativ ist es auch denkbar, dass der Elektrodenanschlusskontakt 210, anders als in der Fig. 1 dargestellt, in der Form einer Spirale ausgebildet ist, um jeweils nur die Kante 150 einer der Elektroden elektrisch und thermisch zu kontaktieren. Der weitere Elektrodenanschlusskontakt könnte dann ebenfalls in der Form einer Spirale ausgebildet sein und jeweils zwischen dem spiralförmigen (ersten) Elektrodenanschlusskontakt 210 eingreifend die zweite der Elektroden an ihrer Kante 150 elektrisch und thermisch kontaktieren. Auf diese Weise könnte der Wickel 100 allein über die Stirnseite 160, das heißt über eine einzige Seite elektrisch und thermisch kontaktiert werden, was sich möglicherweise bei einem geringen zur Verfügung stehenden Bauraum für die Energiespeicherzelle 200 vorteilhaft auswirkt. Alternatively, it is also conceivable that the electrode terminal contact 210, unlike in the Fig. 1, is formed in the form of a spiral to electrically and thermally contact only the edge 150 of one of the electrodes. The further electrode connection contact could then likewise be in the form of a spiral and, in each case between the spiral-shaped (first) electrode connection contact 210, contact the second of the electrodes at its edge 150 electrically and thermally. In this way, the winding 100 alone could be electrically and thermally contacted via the end face 160, that is to say via a single side, which may possibly have a beneficial effect on the energy storage cell 200 with a small available installation space.
Durch den Aufbau der Zelle gemäß der vorstehenden Beschreibung wird der Wärmetransport innerhalb einer Zelle 200 und nach außen optimiert und deren Oberfläche über die ein effektiverer Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfinden kann wird vergrößert. Die Wärmezufuhr bei extrem tiefen By constructing the cell as described above, the heat transfer within a cell 200 and to the outside is optimized and its surface over which a more effective heat exchange with the environment can take place is increased. The heat supply at extremely low
Temperaturen und die Wärmeabfuhr bei schnellen Lade- bzw. Entladvorgängen werden effektiver, dadurch ist eine weitere Steigerung der Leistung des durch mehrere solcher Zellen 200 aufgebauten Akkus möglich. Eine schnelle und homogene Temperierung der Zelle wird ermöglicht. Temperatures and heat dissipation during rapid charging or discharging operations become more effective, thereby further increasing the performance of the battery constructed by a plurality of such cells 200 is possible. A fast and homogeneous temperature control of the cell is made possible.
Die Abieiter 210 (die beispielsweise Aluminium und Kupfer enthalten oder daraus bestehen können) von Kathode und Anode sind auch sehr gute thermische Leiter. Sie sind beispielsweise gemäß dem hier vorgestellten Ansatz so angeordnet, dass über diese (gegen über dem bekannten Zellaufbau) schneller und mehr Wärme ab-/zugeführt werden kann. The Abieiter 210 (which may contain or consist of aluminum and copper, for example) of cathode and anode are also very good thermal conductors. They are arranged, for example, according to the approach presented here so that over this (over the known cell structure) faster and more heat off / can be supplied.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in einem vorteilhaften Zellaufbau der elektrochemischen Energiespeicherzelle 200 gesehen werden. Beispielsweise kann, wie mit Bezug auf die Fig. 2 beschrieben, eine zylindrische Zelle 200 derart aufgebaut sein, dass der durch die Wicklung des Verbunds 135 resultierende Durchmesser D größer ist, als die Zylinderhöhe (M) des Wickels 100. Bei der Wahl der Energiespeicherzelle 200 in der Form einer Flachwickel-Zelle, wie sie in der Fig. 3 als perspektivische Darstellung einer weiteren möglichen Form des Wickels 100 des elektrochemischen Energiespeichers dargestellt ist, sollte der maximale Durchmesser L1 (bzw. eine maximale Ausdehnung) der durch die Wicklung entstehenden Stirnfläche 160 größer sein, als die Mantelhöhe M (die durch die Breite (bzw. die Höhe) der Elektrode definiert ist. Es ist ferner denkbar, dass eine andere Abmessung L2 (beispielsweise eine Länge der Querschnittsfläche 160 des Wickels 100 kleiner als die Höhe des Wickels bzw. der Breite der (aufgewickelten) Elektroden sein kann. In diesem Fall wäre einAn important aspect of the present invention may be seen in an advantageous cell structure of the electrochemical energy storage cell 200. For example, as described with reference to FIG. 2, a cylindrical cell 200 may be constructed such that the diameter D resulting from the winding of the composite 135 is greater than the cylinder height (M) of the coil 100. In the choice of the energy storage cell 200 in the form of a flat winding cell, as shown in FIG. 3 as a perspective view of another possible form of the coil 100 of the electrochemical energy storage, the maximum diameter L1 (or a maximum extent) of the It is also conceivable that another dimension L2 (for example, a length of the cross-sectional area 160 of the coil 100) may be smaller than the shell height M (which is defined by the width (or height) of the electrode may be the height of the coil or the width of the (wound) electrodes
Verhältnis L2<M<L1 realisiert, wobei auf jeden Fall gilt, dass die Höhe M des Wickels 100 kleiner als die maximale Länge L1. Für Z-folding Zellen gilt das oben genannte Prinzip analog; ebenso gilt dieses Prinzip der elektrischen und thermischen Anbindung der Elektroden auch für Stapel-Zellen. Ratio L2 <M <L1 realized, in any case, that the height M of the coil 100 is smaller than the maximum length L1. For Z-folding cells, the above principle applies analogously; This principle of electrical and thermal connection of the electrodes also applies to stacked cells.
Die elektrische Anbindung erfolgt vorzugsweise überwiegend über die The electrical connection is preferably predominantly via the
Stirnfläche; dadurch kann ein größtmögliches Verhältnis von kontaktierter Kantenlänge 150 zu beschichteter Elektrodenfläche erzielt werden. Dadurch werden hohe lokale Ströme im Abieiter 210 vermieden. Die Ableiterschichtdicke kann verringert werden (d. h., Querschnitt bleibt gleich) oder die Zelle 200 kann mit höheren C-Raten betrieben werden. Durch den in dem hier vorgestellten Aufbau ist eine Wärmeableitung vom Innern der Zelle nach außen auf dem kürzesten Weg innerhalb einer Schicht ohne Wärmeübergang zwischen unterschiedlichen Schichten / Materialien gegeben (beispielsweise eine Abfolge Abieiter - Aktivschichten - Separator). End face; As a result, the greatest possible ratio of contacted edge length 150 to coated electrode surface can be achieved. This avoids high local currents in the Abieiter 210. The arrester layer thickness can be reduced (i.e., cross section remains the same) or the cell 200 can be operated at higher C-rates. By the construction presented here, heat dissipation from the interior of the cell to the outside is provided by the shortest path within a layer without heat transfer between different layers / materials (for example, a sequence of Abieiter-active layers-separator).
Der hier vorgestellte Ansatz weist mehrere Vorteile auf. Beispielsweise ist eine bessere Wärmezu-/abfuhr realisierbar. Auch ist ein homogener Transport von Wärme 400 über Stirnseite 160 möglich, wie dies schematisch in der Fig. 4 dargestellt ist. Eine gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatz aufgebaute ZelleThe approach presented here has several advantages. For example, a better heat supply / removal is feasible. Also, a homogeneous transport of heat 400 on the front side 160 is possible, as shown schematically in Fig. 4. A cell constructed according to the approach proposed here
200 ist ferner auch gut kühl- bzw. temperierbar, auch im Falle eines Packs aus mehreren solcher Zellen. Zugleich lassen sich kurze Wege vom Abieiter 210 in die Aktivschicht, d. h. den Verbund 135 aus den Elektroden 1 10 und 120 und dem Separator 130 realisieren, was einen Vorteil für Temperierung und 200 is also good to cool or tempered, even in the case of a pack of several such cells. At the same time, short distances from the Abieiter 210 into the active layer, ie. H. realize the composite 135 from the electrodes 1 10 and 120 and the separator 130, which has an advantage for temperature control and
Stromfluss bedeutet. Auch treten nur geringe lokale Ströme im Abieiter 210 auf und eine aktive Temperierung ist besser möglich als im Stand der Technik. Der hier vorgeschlagene Ansatz zeigt eine besondere Eignung für Current flow means. Also occur only low local currents in the Abieiter 210 and an active temperature control is better possible than in the prior art. Of the Approach proposed here shows a particular suitability for
Hochleistungszellen (die hohe C-Raten aufweisen), insbesondere wird durch den hier vorgeschlagenen Ansatz ein schnelleres Laden und Entladen und ein schnelleres Formieren der Zellen ermöglicht. Auch kann bei einer Herstellung einer solchen Zelle eine schnellere Benetzbarkeit des Separators mit Elektrolyt erfolgen, da lediglich kurze Fließwege entlang der Elektrodenflächen zu überwinden sind. Dies spart Fertigungszeit und steigert die Fertigungsqualität derartiger Zellen 200. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und/oder Aluminium für den Abieiter 210 ist weiterhin größer als die der Aktivmaterialien (z. B. Grafit) oder des Separators. Auf diese Weise kann eine Wärme sehr schnell von den Elektroden 1 10 bzw. 120 zum Abieiter 210 geführt und dort abgeleitet werden. Zudem sind High performance cells (which have high C-rates), in particular, allow for faster charging and discharging and faster cell formation by the approach proposed herein. Also, in a production of such a cell, a faster wettability of the separator can be carried out with electrolyte, since only short flow paths are to be overcome along the electrode surfaces. This saves production time and increases the manufacturing quality of such cells 200. The thermal conductivity of copper and / or aluminum for the Abieiter 210 is still greater than that of the active materials (eg graphite) or of the separator. In this way, heat can be conducted very quickly from the electrodes 1 10 and 120 to the absorber 210 and discharged there. In addition are
Stoffübergänge (z. B. Abieiter - Aktivschichten - Separator - Elektrolyt) nachteilig für den Wärmeübergang. Mass transfer (eg Abieiter - active layers - separator - electrolyte) is disadvantageous for the heat transfer.
Innerhalb einer Zelle kann die Wärmeleitung somit in Richtung der Stirnfläche (d. h. in Elektrodenebene) ungehindert erfolgen, je nach Material und seiner spezifischen Wärmeleitfähigkeit. In Stapelrichtung (d. h. senkrecht zu den Elektroden) über die Elektrodenflächen wechseln sich gute (metallische Abieiter) und schlechter (Aktivmaterial, Separator) wärmeleitfähige Materialien ab. Der Wärmezu-/-abfluss ist dadurch behindert. Within a cell, the heat conduction can thus be unimpeded in the direction of the end face (that is to say in the electrode plane), depending on the material and its specific thermal conductivity. In the stacking direction (i.e., perpendicular to the electrodes) across the electrode surfaces alternate good (metallic Abieiter) and poor (active material, separator) thermally conductive materials. The heat inflow / outflow is thereby impeded.
Durch den hier vorgeschlagenen Ansatz lässt sich ein Zellaufbau für optimiertes Thermomanagement (z. B. als„enabler" für Hochleistungszellen) beispielsweise als Lithium-Ionen-Akku ausführen. Derartige, nach dem hier vorgestellten Ansatz hergestellte Batterien können in Automotivanwendungen, stationäre The approach proposed here allows a cell structure to be designed for optimized thermal management (eg as an "enabler" for high-performance cells), for example as a lithium-ion battery Such batteries produced according to the approach presented here can be used in automotive applications, stationary
Energiespeicher, Elektrowerkzeuge, Konsumerelektronik oder ähnliche Energy storage, power tools, consumer electronics or similar
Szenarien eingesetzt werden. Scenarios are used.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 500 zur Herstellung einer elektrochemischen FIG. 5 shows a flowchart of an embodiment of the present invention as method 500 for producing an electrochemical
Energiespeicherzelle. Das Verfahren 500 umfasst einen Schritt des Bereitstellens 510 eines Wickels mit zumindest zwei zusammengewickelten flächigen Energy storage cell. The method 500 includes a step of providing 510 a wrap having at least two coalesced planar ones
Elektroden, die durch zumindest ein Separatorelement voneinander getrennt sind, wobei der Wickel eine Höhe in Richtung einer Wickelachse aufweist, die geringer ist, als zumindest eine Breite einer Stirnseite des Wickels, wobei die Wickelachse des Wickels innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht zur Stirnseite ausgerichtet ist. Ferner umfasst das Verfahren 500 einen Schritt des elektrisch leitfähigen Kontaktierens 520 zumindest einer der Elektroden mittels eines Elektrodenanschlusskontakts von der Stirnseite aus. Electrodes which are separated by at least one separator element, wherein the winding has a height in the direction of a winding axis, the is smaller than at least one width of an end face of the roll, wherein the winding axis of the roll is aligned within a tolerance range perpendicular to the end face. Furthermore, the method 500 comprises a step of the electrically conductive contacting 520 of at least one of the electrodes by means of an electrode connection contact from the front side.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims

Ansprüche claims
1 . Elektrochemische Energiespeicherzelle (200), wobei die 1 . Electrochemical energy storage cell (200), wherein the
Energiespeicherzelle (200) folgende Merkmale aufweist:  Energy storage cell (200) has the following features:
einen Wickel (100) mit zumindest zwei zusammengewickelten flächigen Elektroden (1 10, 120), die durch zumindest ein Separatorelement (130) voneinander getrennt sind, wobei der Wickel (100) eine Höhe (M) in Richtung einer Wickelachse (140) aufweist, die geringer ist, als zumindest eine Breite (D, L1 ) einer Stirnseite (160) des Wickels (100), wobei die Wickelachse (140) des Wickels (100) innerhalb eines  a winding (100) having at least two flat electrodes (110, 120) wound together, which are separated from one another by at least one separator element (130), the winding (100) having a height (M) in the direction of a winding axis (140), which is smaller than at least one width (D, L1) of an end face (160) of the roll (100), wherein the winding axis (140) of the roll (100) within a
Toleranzbereichs senkrecht zur Stirnseite (160) ausgerichtet ist; und einen Elektrodenanschlusskontakt (210), der zumindest eine der Elektroden (1 10, 120) von der Stirnseite (160) aus elektrisch kontaktiert.  Tolerance range is aligned perpendicular to the end face (160); and an electrode pad (210) electrically contacting at least one of the electrodes (110, 120) from the end face (160).
2. Elektrochemische Energiespeicherzelle (200) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wickel (100) an der Stirnseite (160) eine Länge2. Electrochemical energy storage cell (200) according to claim 1, characterized in that the winding (100) at the end face (160) has a length
(L2) aufweist, die geringer als die Höhe (M) ist. (L2) which is less than the height (M).
3. Elektrochemische Energiespeicherzelle (200) gemäß einem der 3. Electrochemical energy storage cell (200) according to one of
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenanschlusskontakt (210) an einer an der Stirnseite (160) angeordneten Kante (150) mit der betreffenden Elektrode (1 10, 120) elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei sich eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenanschlusskontakt (210) über zumindest die Hälfte einer Gesamtlänge der Kante (150) der betreffenden Elektrode (1 10, 120) an der Stirnseite (160) erstreckt, insbesondere wobei sich die elektrische preceding claims, characterized in that the electrode connection contact (210) is electrically conductively connected to the relevant electrode (1 10, 120) on an edge (150) arranged on the end side (160), wherein an electrical connection between the electrode connection contact (210 ) extends over at least half of an overall length of the edge (150) of the relevant electrode (1 10, 120) on the end face (160), in particular wherein the electrical
Verbindung zwischen dem Elektrodenanschlusskontakt (210) über die Gesamtlänge der Kante (150) der betreffenden Elektrode (1 10, 120) an der Stirnseite (160) erstreckt, sodass der Elektrodenanschlusskontakt (210) an der Kante (150) mit der Elektrode (1 10, 120) elektrisch verbunden ist. Elektrochemische Energiespeicherzelle (200) gemäß einem der Connection between the electrode terminal contact (210) over the entire length of the edge (150) of the relevant electrode (1 10, 120) on the front side (160) extends, so that the electrode terminal contact (210) at the edge (150) with the electrode (10 , 120) is electrically connected. Electrochemical energy storage cell (200) according to one of
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenanschlusskontakt (210) zumindest die Hälfte der Kante (150) der betreffenden Elektrode (1 10, 120) an der Stirnseite (160) des Wickels (100) abdeckt. preceding claims, characterized in that the electrode connection contact (210) covers at least half of the edge (150) of the relevant electrode (1 10, 120) on the end face (160) of the coil (100).
Elektrochemische Energiespeicherzelle (200) gemäß einem der Electrochemical energy storage cell (200) according to one of
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenanschlusskontakt (210) Aluminium und/oder Kupfer enthält oder aus Aluminium und/oder Kupfer hergestellt ist. previous claims, characterized in that the electrode terminal contact (210) aluminum and / or copper contains or is made of aluminum and / or copper.
Elektrochemische Energiespeicherzelle (200) gemäß einem der Electrochemical energy storage cell (200) according to one of
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite der Elektroden (1 10, 120) von einer der Stirnseite (160) gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (230) des Wickels (100) mittels eines zweiten previous claims, characterized in that the second of the electrodes (1 10, 120) from one of the end face (160) opposite the second end face (230) of the coil (100) by means of a second
Elektrodenkontaktanschlusses elektrisch kontaktiert ist. Electrode contact terminal is electrically contacted.
Elektrochemische Energiespeicherzelle (200) gemäß einem der Electrochemical energy storage cell (200) according to one of
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenanschlusskontakt (210) spiralförmig ausgebildet und an der Stirnseite (160) des Wickels (100) angeordnet ist. preceding claims, characterized in that the electrode connection contact (210) is formed spirally and on the end face (160) of the coil (100) is arranged.
Elektrochemische Energiespeicherzelle (200) gemäß einem der Electrochemical energy storage cell (200) according to one of
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenanschlusskontakt (210) eine Stelle (220) aufweist, an der er eine Breite (Q) aufweist, die zumindest einem Zehntel einer Breite (D, L1 ) des Wickels (100) entspricht. previous claims, characterized in that the electrode terminal contact (210) has a point (220) at which it has a width (Q) which corresponds to at least one tenth of a width (D, L1) of the coil (100).
Elektrochemische Energiespeichereinheit mit folgenden Merkmalen: Electrochemical energy storage unit with the following features:
zumindest einer ersten elektrochemischen Energiespeicherzelle (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; und  at least one first electrochemical energy storage cell (200) according to one of the preceding claims; and
zumindest einer zweiten elektrochemischen Energiespeicherzelle (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der  at least one second electrochemical energy storage cell (200) according to one of the preceding claims, wherein the
Elektrodenkontaktanschluss (210) der ersten elektrochemischen Energiespeicherzelle (200) mit dem Elektrodenkontaktanschluss (210) der zweiten elektrochemischen Energiespeicherzelle (200) elektrisch leitfähig verbunden ist. Electrode contact terminal (210) of the first electrochemical energy storage cell (200) with the electrode contact terminal (210) the second electrochemical energy storage cell (200) is electrically conductively connected.
10. Verfahren (500) zur Herstellung einer elektrochemischen 10. Method (500) for producing an electrochemical
Energiespeicherzelle (200), wobei das Verfahren (500) die folgenden Schritte aufweist:  Energy storage cell (200), the method (500) comprising the following steps:
Bereitstellen (510) eines Wickels mit zumindest zwei  Providing (510) a coil having at least two
zusammengewickelten flächigen Elektroden, die durch zumindest ein Separatorelement voneinander getrennt sind, wobei der Wickel eine Höhe in Richtung einer Wickelachse aufweist, die geringer ist, als zumindest eine Breite einer Stirnseite des Wickels, wobei die  coiled flat electrodes separated by at least one separator element, the coil having a height in the direction of a winding axis that is less than at least one width of an end face of the coil;
Wickelachse des Wickels innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht zur Stirnseite ausgerichtet ist; und  Winding axis of the winding is aligned within a tolerance range perpendicular to the end face; and
Elektrisch (520) leitfähiges Kontaktieren zumindest einer der Elektroden mittels eines Elektrodenanschlusskontakts von der Stirnseite aus.  Electrically (520) electrically contacting at least one of the electrodes by means of an electrode terminal contact from the front side.
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