WO2016066346A1 - Metal- and plastic-coated battery having a plastic housing - Google Patents

Metal- and plastic-coated battery having a plastic housing Download PDF

Info

Publication number
WO2016066346A1
WO2016066346A1 PCT/EP2015/072216 EP2015072216W WO2016066346A1 WO 2016066346 A1 WO2016066346 A1 WO 2016066346A1 EP 2015072216 W EP2015072216 W EP 2015072216W WO 2016066346 A1 WO2016066346 A1 WO 2016066346A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery cell
electrode assembly
plastic
electrode
metal
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/072216
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Felix Bleil
Steffen Benz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2016066346A1 publication Critical patent/WO2016066346A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell and its use according to the preamble of the independent claims.
  • Typical battery cells include, for example, an aluminum housing in which an electrode winding,
  • a protective film can be provided against mechanical influences on the cell coil.
  • This protective component is referred to, for example, as a nail penetration safety device (NSD).
  • NSD nail penetration safety device
  • EP 2602847 AI a battery cell can be seen, which has an increased security against mechanical damage due to the penetration of a nail.
  • Battery housing made of an insulating resin, in which a cooling device made of copper is integrated.
  • a battery cell which can be easily tempered and at the same time produced in a simple manner with a high stability.
  • the particular advantage of a battery cell with the characterizing features of the main claim is that by using an at least plastic-containing material for the housing of the battery cell, the shape of the battery cell housing can be easily adapted to the thermal conditions with respect to the interior of the battery cell.
  • the battery cell housing in its shape to take the form of an electrode arrangement provided in the battery cell, comprising a first and a second electrode, between which a separator is positioned.
  • the electrode arrangement is at least partially in direct heat-conducting contact with the housing of the battery cell.
  • thermal conductivity of a corresponding plastic for example, via the
  • Electrode assembly to the inner surface of the battery cell case as well as an improved mechanical protection of the electrode assembly within the battery cell case, since the metal-containing layer at the same time
  • So-called nail penetration safety device can serve.
  • the metal-containing layer may be embodied, for example, in the form of a copper foil.
  • the metal-containing layer in particular
  • Metal foil at least or additionally also in the bottom area of the
  • Battery cell housing is provided.
  • Battery cell housing provided.
  • the particular advantage is that often the temperature of battery cells takes place in that a plurality of battery cells are positioned with their bottom surface respectively on a corresponding Temper michs- or cooling plate and the actual exchange of heat energy over the bottom surfaces of the corresponding
  • the battery cell case is made by a body made of a plastic-containing material is provided with a recess and in this recess, the components of the battery cell, in particular the
  • Electrode assembly and optionally the metallic layer are introduced.
  • This offers the possibility to represent in one step, a module of battery cells, in which a body made of a plastic-containing material provided with a plurality of recesses and in this
  • each electrode arrangements of the respective battery cells are introduced.
  • the preparation of the body from a plastic-containing material takes place for example by an injection molding process.
  • the battery cell according to the invention is advantageously designed as a lithium-ion cell, lithium-sulfur cell or lithium-air cell, since these battery types have particularly high electrical storage densities. They can be used in a particularly advantageous manner in stationary energy storage systems, for example, for the intermediate storage of regenerative electrical energy as well as in mobile applications, such as hybrid, plug-in hybrid or electric vehicles, as well as in e-bikes. Furthermore, there is the possibility of an application in
  • Consumer area for example, in battery-powered computer systems or mobile phones.
  • FIG. 1 a battery cell according to an advantageous embodiment of the present invention
  • Figure 2 a battery cell according to a second advantageous
  • Embodiment of the present invention. 1 shows a battery cell 10 according to a first advantageous
  • the battery cell 10 comprises a battery cell housing 11, which in particular consists of a
  • plastic-containing material or is made of a plastic. It may be the plastic-containing material, for example, a
  • a ceramic material such as. Alumina or boron nitride, or a metallic material act.
  • plastic material that, for example, comprises heat-conductive filler particles of boron nitride or aluminum oxide.
  • Within the battery cell housing 11 is, for example, a
  • Electrode assembly 13 is provided which may include a first and second electrodes not shown here, between which a separator, not shown here, is positioned.
  • the electrode arrangement is provided in a wound form, for example in the form of a so-called jelly roll.
  • Battery cell housing 11 to bind, for example, a metal-containing layer 12, for example in the form of a copper foil or copper-containing film
  • This covers the outer contour of the electrode assembly 13 at least partially. Particularly preferred is a covering of the two large surfaces of the electrode assembly 13 with the metal-containing layer 12, since the metal-containing layer 12 can serve in this case simultaneously effective as protection against mechanical damage to the electrode assembly 13.
  • Electrode assembly 13 so the metal-containing layer 12 is able to dissipate any short circuits occurring within the electrode assembly 13 from the battery cell.
  • the metallic portion of the metallic layer 12 ensures an effective thermal connection of the electrode arrangement 13 to the battery cell housing 11. Since usually the temperature control of the battery cells takes place in that in the bottom region of a battery cell, a cooling or Temper michsplatte, for example, is flowed through by a cooling or Temper michsmedium, is provided, it is further preferred that the metal-containing layer 12 in a the bottom region of the Battery cell 10 facing region of the electrode assembly 13 is provided and leads to an effective thermal connection of the electrode assembly 13 to the battery cell housing 11.
  • the potting compound 14 may also contain thermally conductive particles, in particular of aluminum oxide or Bohrnitrit.
  • the potting compound 14 may moreover be designed to be electrically insulating and, for example, based on epoxy resins, novolaks, phenolic resins or Cyanatesterharzen, in particular with the addition of electrically insulating fillers, such as quartz powder, quartz glass or alumina, running.
  • the battery cell housing 11 is closed after introduction of all battery cell components (12, 13, 14) preferably with a lid 15, which is additionally equipped with a battery cell terminal 16.
  • Battery cell housing 11 may also be made of a plastic-containing material, but it is also possible, this from a different material, for example, from a metallic material to perform.
  • the battery cell housing 11 can be produced for example by a corresponding injection molding process. This will be a body of the
  • Battery module comprising a plurality of battery cells 10. Such a battery cell housing IIa is shown in FIG. In a second operation, the introduction of the respective battery cell components takes place in recesses 18a, 18b, 18c, 18d, so that in the final state, a battery module with four
  • Battery cells 10a, 10b, 10c, 10d arises. In this way, in one operation, a battery module comprising a plurality or a plurality of battery cells can be produced in one operation.
  • the battery cell according to the invention can be carried out in an advantageous manner as a lithium-ion, lithium-sulfur or lithium-air battery cell. It can be used in stationary energy systems for the intermediate storage of, for example, regenerative electrical energy, in mobile

Abstract

The invention relates to a battery cell (10) comprising an electrode arrangement (13) with a first and a second electrode, a separator being positioned between the first and second electrode. The electrode arrangement (13) is positioned in a battery cell housing (11), the material thereof comprising a plastic.

Description

Beschreibung Titel  Description title
METALL- UND KUNSTSTOFF-BESCHICHTETE BATTERIE MIT  METAL AND PLASTIC COATED BATTERY WITH
KUNSTSTOFFGEHÄUSE  PLASTIC HOUSING
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batteriezelle sowie deren Verwendung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.  The present invention relates to a battery cell and its use according to the preamble of the independent claims.
Stand der Technik State of the art
Es zeichnet sich ab, dass zukünftig sowohl bei stationären Anwendungen wie beispielsweise bei oder in Windkraftanlagen als auch in Fahrzeugen wie zum Beispiel in Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, sowie im Consumer- Bereich, wie beispielsweise in Laptops oder Mobiltelefonen, vermehrt neuartige Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die hohe Anforderungen bezüglich deren Zuverlässigkeit, Betriebssicherheit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden. It is becoming apparent that in the future both in stationary applications such as in or in wind turbines and in vehicles such as in hybrid, plug-in hybrid or electric vehicles, as well as in the consumer sector, such as in laptops or mobile phones, increasingly new battery systems will be used to which high demands are placed on their reliability, reliability, performance and service life.
Um insbesondere eine ausreichende Leistungsfähigkeit und Lebensdauer zu gewährleisten, werden derartige Batteriesysteme oftmals aktiv in einem optimalen Temperaturbereich betrieben. Dazu sind die einzelnen Batteriezellen der jeweiligen Batteriesysteme beispielsweise an ein Thermo- Management- System angeschlossen. Dieses erwärmt die Batteriezellen beispielsweise im Fall von kalten Betriebsbedingungen oder kühlt sie entsprechend, beispielsweise bei einer überdurchschnittlichen Leistungsabgabe. Übliche Batteriezellen umfassen beispielsweise ein Aluminiumgehäuse, in dem ein Elektrodenwickel, In order to ensure in particular sufficient performance and service life, such battery systems are often operated actively in an optimal temperature range. For this purpose, the individual battery cells of the respective battery systems are connected, for example, to a thermal management system. This heats the battery cells, for example, in the case of cold operating conditions or cools them accordingly, for example, with an above-average power output. Typical battery cells include, for example, an aluminum housing in which an electrode winding,
beispielsweise in Form einer sogenannten Jelly Roll, positioniert ist. Zusätzlich kann im Batteriezellgehäuse beispielsweise eine Schutzfolie gegen mechanische Einflüsse auf den Zellwickel vorgesehen sein. Diese Schutzkomponente wird beispielweise als Nail penetration safety device (NSD) bezeichnet. Diesbezüglich ist beispielsweise der EP 2602847 AI eine Batteriezelle zu entnehmen, die eine erhöhte Sicherheit gegenüber einer mechanischen Beschädigung aufgrund der Durchdringung mit einem Nagel aufweist. for example in the form of a so-called jelly roll. In addition, in the battery cell case, for example, a protective film can be provided against mechanical influences on the cell coil. This protective component is referred to, for example, as a nail penetration safety device (NSD). In this regard, for example, EP 2602847 AI a battery cell can be seen, which has an increased security against mechanical damage due to the penetration of a nail.
Weiterhin ist aus der JP 2009-259748 eine Batterie bekannt, deren Furthermore, from JP 2009-259748 a battery is known whose
Batteriegehäuse aus einem isolierenden Harz besteht, in das eine aus Kupfer ausgeführte Kühlvorrichtung integriert ist. Battery housing made of an insulating resin, in which a cooling device made of copper is integrated.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Demgegenüber wird erfindungsgemäß eine Batteriezelle zur Verfügung gestellt, die gut temperierbar und gleichzeitig auf einfache Weise mit einer hohen Stabilität hergestellt werden kann. In contrast, according to the invention a battery cell is provided which can be easily tempered and at the same time produced in a simple manner with a high stability.
Dies geschieht erfindungsgemäß durch Bereitstellung einer Batteriezelle sowie deren Verwendung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. This is done according to the invention by providing a battery cell and its use with the characterizing features of the independent claims.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Der besondere Vorteil einer Batteriezelle mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs besteht darin, dass durch Verwendung eines zumindest kunststoffhaltigen Materials für das Gehäuse der Batteriezelle die Form des Batteriezellgehäuses auf einfache Weise den thermischen Gegebenheiten in Bezug auf das Innere der Batteriezelle angepasst werden kann. The particular advantage of a battery cell with the characterizing features of the main claim is that by using an at least plastic-containing material for the housing of the battery cell, the shape of the battery cell housing can be easily adapted to the thermal conditions with respect to the interior of the battery cell.
So besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass Batteriezellgehäuse in seiner Form der Form einer in der Batteriezelle vorgesehenen Elektrodenanordnung, umfassend eine erste und eine zweite Elektrode, zwischen denen ein Separator positioniert ist, auszuführen. Auf diese Weise steht die Elektrodenanordnung zumindest teilweise in direktem wärmleitendem Kontakt mit dem Gehäuse der Batteriezelle. Weiterhin besteht die Möglichkeit die Wärmeleitfähigkeit eines entsprechenden Kunststoffs beispielsweise über dessen For example, it is possible for the battery cell housing in its shape to take the form of an electrode arrangement provided in the battery cell, comprising a first and a second electrode, between which a separator is positioned. In this way, the electrode arrangement is at least partially in direct heat-conducting contact with the housing of the battery cell. Furthermore, there is the possibility of thermal conductivity of a corresponding plastic, for example, via the
Materialzusammensetzung, insbesondere über die Wahl geeigneter, Material composition, in particular through the choice of suitable,
wärmeleitender Füllstoffe, dem Temperierungsbedarf der Batteriezelle anzupassen. heat-conductive fillers to adapt to the Temperierungsbedarf the battery cell.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Further advantageous embodiments of the present invention are
Gegenstand der Unteransprüche. Subject of the dependent claims.
So ist von Vorteil, wenn sich innerhalb der Batteriezelle zwischen der So it is advantageous if within the battery cell between the
Elektrodenanordnung und dem Batteriezellgehäuse eine metallhaltige, beispielsweise metallische Schicht, insbesondere Folie, befindet. Dies gewährleistet zum einen eine gute thermische Anbindung der Electrode assembly and the battery cell housing a metal-containing, for example metallic layer, in particular film, is located. This ensures on the one hand a good thermal connection of
Elektrodenanordnung an die Innenfläche des Batteriezellgehäuses als auch einen verbesserten mechanischen Schutz der Elektrodenanordnung innerhalb des Batteriezellgehäuses, da die metallhaltige Schicht gleichzeitig als Electrode assembly to the inner surface of the battery cell case as well as an improved mechanical protection of the electrode assembly within the battery cell case, since the metal-containing layer at the same time
sogenanntes Nail penetration safety device (NSD) dienen kann. Die metallhaltige Schicht kann beispielsweise in Form einer Kupferfolie ausgeführt sein. So-called nail penetration safety device (NSD) can serve. The metal-containing layer may be embodied, for example, in the form of a copper foil.
Weiterhin ist von Vorteil, wenn die metallhaltige Schicht, insbesondere Furthermore, it is advantageous if the metal-containing layer, in particular
Metallfolie, zumindest oder zusätzlich auch im Bodenbereich des Metal foil, at least or additionally also in the bottom area of the
Batteriezellgehäuses vorgesehen ist. Dazu ist die metallhaltige Schicht zwischen der Elektrodenanordnung und der Innenfläche des Bodenbereichs des Battery cell housing is provided. For this purpose, the metal-containing layer between the electrode assembly and the inner surface of the bottom portion of the
Batteriezellgehäuses vorgesehen. Der besondere Vorteil besteht darin, dass oftmals die Temperierung von Batteriezellen dadurch erfolgt, dass eine Mehrzahl von Batteriezellen mit ihrer Bodenfläche jeweils auf einer entsprechenden Temperierungs- oder Kühlplatte positioniert sind und der eigentliche Austausch von Wärmeenergie über die Bodenflächen des entsprechenden Battery cell housing provided. The particular advantage is that often the temperature of battery cells takes place in that a plurality of battery cells are positioned with their bottom surface respectively on a corresponding Temperierungs- or cooling plate and the actual exchange of heat energy over the bottom surfaces of the corresponding
Batteriezellgehäuses erfolgt. Battery cell housing is done.
Auf diese Weise ist wirkungsvoll gewährleistet, dass durch Vorsehen einer metallischen Schicht insbesondere im Bodenbereich der Batteriezelle genau dort eine thermisch besonders leitfähige Anbindung der Elektrodenanordnung an das Batteriezellgehäuse erfolgt, wo vorzugsweise auch die Temperierung der Batteriezelle erfolgt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden In this way, it is effectively ensured that by providing a metallic layer, particularly in the bottom region of the battery cell, there is a particularly thermally conductive connection of the electrode arrangement to the battery cell housing, where preferably also the temperature control of the battery cell takes place. According to a particularly advantageous embodiment of the present invention
Erfindung wird das Batteriezellgehäuse hergestellt, indem ein Körper aus einem kunststoffhaltigen Material mit einer Ausnehmung versehen wird und in diese Ausnehmung die Komponenten der Batteriezelle wie insbesondere die Invention, the battery cell case is made by a body made of a plastic-containing material is provided with a recess and in this recess, the components of the battery cell, in particular the
Elektrodenanordnung und gegebenenfalls die metallische Schicht eingebracht werden. Dies bietet die Möglichkeit, in einem Arbeitsschritt auch ein Modul aus Batteriezellen darzustellen, bei dem ein Körper aus einem kunststoffhaltigen Material mit einer Vielzahl von Aussparungenen versehen und in diese Electrode assembly and optionally the metallic layer are introduced. This offers the possibility to represent in one step, a module of battery cells, in which a body made of a plastic-containing material provided with a plurality of recesses and in this
Aussparung jeweils Elektrodenanordnungen der jeweiligen Batteriezellen eingebracht werden. Die Herstellung des Körpers aus einem kunststoffhaltigen Material erfolgt dabei beispielsweise durch ein Spritzgußverfahren. Recess each electrode arrangements of the respective battery cells are introduced. The preparation of the body from a plastic-containing material takes place for example by an injection molding process.
Die erfindungsgemäße Batteriezelle ist vorteilhafterweise als Lithium-Ionen-Zelle, Lithium-Schwefel-Zelle oder Lithium-Luft-Zelle ausgeführt, da diese Batterietypen besonders hohe elektrische Speicherdichten aufweisen. Sie lassen sich in besonders vorteilhafter Weise in stationären Energiespeichersystemen, beispielsweise zur Zwischenspeicherung von regenerativ gewonnener elektrischer Energie verwenden sowie auch in mobilen Anwendungen, beispielsweise Hybrid-, in Plug-In-Hybrid- oder in Elektrofahrzeugen, wie auch in E-Bikes. Weiterhin besteht die Möglichkeit einer Anwendung im The battery cell according to the invention is advantageously designed as a lithium-ion cell, lithium-sulfur cell or lithium-air cell, since these battery types have particularly high electrical storage densities. They can be used in a particularly advantageous manner in stationary energy storage systems, for example, for the intermediate storage of regenerative electrical energy as well as in mobile applications, such as hybrid, plug-in hybrid or electric vehicles, as well as in e-bikes. Furthermore, there is the possibility of an application in
Consumerbereich, beispielsweise bei batteriebetriebenen Computersystemen oder bei Mobiltelefonen. Consumer area, for example, in battery-powered computer systems or mobile phones.
Kurze Beschreibung der Ausführungsbeispiele Short description of the embodiments
In der Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden In the drawing, advantageous embodiments of the present invention
Erfindung dargestellt und der in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt: Invention illustrated and explained in more detail in the following description of the figures. It shows:
Figur 1: eine Batteriezelle gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Figure 1: a battery cell according to an advantageous embodiment of the present invention and
Figur 2: eine Batteriezelle gemäß einer zweiten vorteilhaften Figure 2: a battery cell according to a second advantageous
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Figur 1 ist eine Batteriezelle 10 gemäß einer ersten vorteilhaften Embodiment of the present invention. 1 shows a battery cell 10 according to a first advantageous
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Batteriezelle 10 umfasst ein Batteriezellgehäuse 11, das insbesondere aus einem Embodiment of the present invention shown. The battery cell 10 comprises a battery cell housing 11, which in particular consists of a
kunststoffhaltigen Material oder aus einem Kunststoff hergestellt ist. Dabei kann es sich bei dem kunststoffhaltigen Material beispielsweise um einen plastic-containing material or is made of a plastic. It may be the plastic-containing material, for example, a
Kompositwerkstoff aus einem oder mehreren Kunststoffmaterialien zusammen beispielsweise mit einem keramischen Material, wie bspw. Aluminiumoxid oder Bornitrid, oder einem metallischen Material handeln. Composite material of one or more plastic materials together, for example, with a ceramic material, such as. Alumina or boron nitride, or a metallic material act.
Darüber hinaus ist es auch möglich, ein Kunststoffmaterial einzusetzen, dass beispielsweise wärmeleitende Füllstoffpartikel beispielsweise aus Bornitrid oder Aluminiumoxid umfasst. Moreover, it is also possible to use a plastic material that, for example, comprises heat-conductive filler particles of boron nitride or aluminum oxide.
Innerhalb des Batteriezellgehäuses 11 ist beispielsweise eine Within the battery cell housing 11 is, for example, a
Elektrodenanordnung 13 vorgesehen, die eine hier nicht dargestellte erste und zweite Elektrode umfassen kann, zwischen denen ein hier nicht dargestellter Separator positioniert ist. Im vorliegenden Fall ist die Elektrodenanordnung in gewickelter Form vorgesehen, beispielsweise in Form einer sogenannten Jelly Roll. Um die Elektrodenanordnung 13 thermisch leitend an das Electrode assembly 13 is provided which may include a first and second electrodes not shown here, between which a separator, not shown here, is positioned. In the present case, the electrode arrangement is provided in a wound form, for example in the form of a so-called jelly roll. To the electrode assembly 13 thermally conductive to the
Batteriezellgehäuse 11 anzubinden, ist beispielsweise eine metallhaltige Schicht 12 beispielsweise in Form einer Kupferfolie oder kupferhaltigen Folie Battery cell housing 11 to bind, for example, a metal-containing layer 12, for example in the form of a copper foil or copper-containing film
vorgesehen. Diese bedeckt die Außenkontur der Elektrodenanordnung 13 zumindest teilweise. Besonders bevorzugt ist eine Bedeckung der beiden Großflächen der Elektrodenanordnung 13 mit der metallhaltigen Schicht 12, da die metallhaltige Schicht 12 in diesem Fall gleichzeitig wirkungsvoll als Schutz vor mechanischen Beschädigungen der Elektrodenanordnung 13 dienen kann. intended. This covers the outer contour of the electrode assembly 13 at least partially. Particularly preferred is a covering of the two large surfaces of the electrode assembly 13 with the metal-containing layer 12, since the metal-containing layer 12 can serve in this case simultaneously effective as protection against mechanical damage to the electrode assembly 13.
Kommt es in einem solchen Fall zu einem Durchdringen des Zellgehäuses 11 und gegebenenfalls auch der metallhaltigen Schicht 12 bzw. der Does it come in such a case to a penetration of the cell housing 11 and possibly also the metal-containing layer 12 or the
Elektrodenanordnung 13 so ist die metallhaltige Schicht 12 in der Lage, gegebenenfalls auftretende Kurzschlüsse innerhalb der Elektrodenanordnung 13 aus der Batteriezelle abzuleiten. Gleichzeitig gewährleistet der metallische Anteil der metallischen Schicht 12 eine wirkungsvolle thermische Anbindung der Elektrodenanordnung 13 an das Batteriezellgehäuse 11. Da üblicherweise die Temperierung der Batteriezellen dadurch erfolgt, dass im Bodenbereich einer Batteriezelle eine Kühl- oder Temperierungsplatte, die beispielsweise von einem Kühl- oder Temperierungsmedium durchströmt wird, vorgesehen ist, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die metallhaltige Schicht 12 auch in einem dem Bodenbereich der Batteriezelle 10 zugewandtem Bereich der Elektrodenanordnung 13 vorgesehen ist und zu einer effektiven thermischen Anbindung der Elektrodenanordnung 13 an das Batteriezellgehäuse 11 führt. Electrode assembly 13 so the metal-containing layer 12 is able to dissipate any short circuits occurring within the electrode assembly 13 from the battery cell. At the same time, the metallic portion of the metallic layer 12 ensures an effective thermal connection of the electrode arrangement 13 to the battery cell housing 11. Since usually the temperature control of the battery cells takes place in that in the bottom region of a battery cell, a cooling or Temperierungsplatte, for example, is flowed through by a cooling or Temperierungsmedium, is provided, it is further preferred that the metal-containing layer 12 in a the bottom region of the Battery cell 10 facing region of the electrode assembly 13 is provided and leads to an effective thermal connection of the electrode assembly 13 to the battery cell housing 11.
Um den Effekt einer thermischen Anbindung der Elektrodenanordnung 13 insbesondere in einem dem Bodenbereich der Batteriezelle 10 zugewandtem Bereich der Elektrodenanordnung 13 weiter zu verstärken, kann zusätzlich vorgesehen werden, dass dieser Bereich, soweit Hohlräume zwischen der Elektrodenanordnung 13 der dem Batteriezellgehäuse 11 existieren, mit einer Vergußmasse 14 wärmeleitend ausgefüllt werden. Dazu kann die Vergussmasse 14 ebenfalls wärmeleitfähige Partikel insbesondere aus Aluminiumoxid oder Bohrnitrit enthalten. Die Vergußmasse 14 kann darüber hinaus elektrisch isolierend ausgebildet sein und beispielsweise auf Basis von Epoxidharzen, Novolacken, Phenolharzen oder Cyanatesterharzen, insbesondere unter Zusatz elektrisch isolierender Füllstoffe, wie Quarzmehl, Quarzglas oder Aluminiumoxid, ausgeführt werden. In order to further enhance the effect of a thermal connection of the electrode assembly 13, in particular in a region of the electrode assembly 13 facing the bottom region of the battery cell 10, it may additionally be provided that this region, as far as cavities exist between the electrode assembly 13 of the battery cell housing 11, with a potting compound 14 are filled thermally conductive. For this purpose, the potting compound 14 may also contain thermally conductive particles, in particular of aluminum oxide or Bohrnitrit. The potting compound 14 may moreover be designed to be electrically insulating and, for example, based on epoxy resins, novolaks, phenolic resins or Cyanatesterharzen, in particular with the addition of electrically insulating fillers, such as quartz powder, quartz glass or alumina, running.
Das Batteriezellgehäuse 11 wird nach Einbringung aller Batteriezellkomponenten (12, 13, 14) vorzugsweise mit einem Deckel 15 verschlossen, der zusätzlich mit einem Batteriezellterminal 16 bestückt ist. Der Deckel 15 des The battery cell housing 11 is closed after introduction of all battery cell components (12, 13, 14) preferably with a lid 15, which is additionally equipped with a battery cell terminal 16. The lid 15 of
Batteriezellgehäuses 11 kann dabei ebenfalls aus einem kunststoffhaltigen Material ausgeführt sein, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diesen aus einem abweichenden Material, beispielsweise aus einem metallischen Material, auszuführen. Battery cell housing 11 may also be made of a plastic-containing material, but it is also possible, this from a different material, for example, from a metallic material to perform.
Das Batteriezellegehäuse 11 kann beispielsweise durch ein entsprechendes Spritzgußverfahren hergestellt werden. Dazu wird ein Körper aus dem The battery cell housing 11 can be produced for example by a corresponding injection molding process. This will be a body of the
kunststoffhaltigen Material hergestellt, der zusätzlich eine Ausnehmung derart umfasst, dass in diese Ausnehmung die sonstigen Komponenten einer Batteriezelle, wie Elektrodenanordnung 13, metallhaltige Schicht 12 und gegebenenfalls Vergußmasse 14 eingebracht werden können. manufactured plastic-containing material, which additionally comprises a recess such that in this recess, the other components of a Battery cell, such as electrode assembly 13, metal-containing layer 12 and optionally potting compound 14 can be introduced.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, in einem Arbeitsgang mehrere However, there is also the possibility of several in a single operation
Batteriezellgehäuse herzustellen. Eine solche Vorgehensweise ist beispielsweise Figur 2 zu entnehmen. Werden mehrere Batteriezellgehäuse 11 in miteinander verbundener Weise in einem Arbeitsgang hergestellt, so resultiert ein Produce battery cell housing. Such an approach can be seen for example in FIG. If a plurality of battery cell housings 11 are produced in a connected manner in one operation, the result is a
Batteriemodul umfassend eine Mehrzahl von Batteriezellen 10. Ein solches Batteriezellegehäuse IIa ist in Figur 2 dargestellt. In einem zweiten Arbeitsgang erfolgt die Einbringung der jeweiligen Batteriezellkomponenten in Aussparungen 18a, 18b, 18c, 18d, sodass im Endzustand ein Batteriemodul mit vier Battery module comprising a plurality of battery cells 10. Such a battery cell housing IIa is shown in FIG. In a second operation, the introduction of the respective battery cell components takes place in recesses 18a, 18b, 18c, 18d, so that in the final state, a battery module with four
Batteriezellen 10a, 10b, 10c, lOd entsteht. Auf diese Weise kann in einem Arbeitsgang ein Batteriemodul umfassend mehrere oder eine Vielzahl von Batteriezellen in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Battery cells 10a, 10b, 10c, 10d arises. In this way, in one operation, a battery module comprising a plurality or a plurality of battery cells can be produced in one operation.
Die erfindungsgemäße Batteriezelle lässt sich in vorteilhafter Weise als Lithium- Ionen-, Lithium-Schwefel- oder Lithium- Luft- Batteriezelle ausführen. Sie kann Anwendung finden in stationären Energiesystemen zur Zwischenspeicherung beispielsweise regenerativ gewonnener elektrischer Energie, in mobilen The battery cell according to the invention can be carried out in an advantageous manner as a lithium-ion, lithium-sulfur or lithium-air battery cell. It can be used in stationary energy systems for the intermediate storage of, for example, regenerative electrical energy, in mobile
Systemen wie Kraftfahrzeugen, insbesondere Hybrid-, Plug-In-Hybrid-, oder Elektrofahrzeugen oder in Kleinanwendungen wie beispielsweise bei batteriebetriebenen Computersystemen, Mobiltelefonen oder im Bereich von elektrischen Handwerkergeräten. Systems such as motor vehicles, in particular hybrid, plug-in hybrid or electric vehicles or in small applications such as in battery-powered computer systems, mobile phones or in the field of electrical craftsmanship devices.

Claims

Ansprüche claims
1. Batteriezelle (10) umfassend eine Elektrodenanordnung (13) mit einer ersten und einer zweiten Elektrode, wobei zwischen der ersten und zweiten Elektrode ein Separator positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (13) in einem Batteriezellgehäuse (11) positioniert ist, dessen Material einen Kunststoff umfasst. A battery cell (10) comprising an electrode assembly (13) having first and second electrodes, wherein a separator is positioned between the first and second electrodes, characterized in that the electrode assembly (13) is positioned in a battery cell housing (11) whose material comprises a plastic.
2. Batteriezelle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Battery cell (10) according to claim 1, characterized in that the
Elektrodenanordnung (13) eine gewickelte Elektrodenanordnung in Form einer sogenannten Jelly Roll darstellt.  Electrode assembly (13) represents a wound electrode assembly in the form of a so-called jelly roll.
3. Batteriezelle (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Elektrodenanordnung (13) und dem Batteriezellgehäuse (11) eine metallhaltige Schicht (12), insbesondere Folie, befindet. 3. Battery cell (10) according to claim 1 or 2, characterized in that between the electrode assembly (13) and the battery cell housing (11) is a metal-containing layer (12), in particular film, is located.
4. Batteriezelle (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die 4. Battery cell (10) according to claim 3, characterized in that the
metallhaltige Schicht (12) eine Kupferfolie ist.  metal-containing layer (12) is a copper foil.
5. Batteriezelle (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die metallhaltige Schicht (12) im Bodenbereich des Batteriezellgehäuses (11) zwischen der Elektrodenanordnung (13) und der Innenfläche des 5. Battery cell (10) according to claim 3 or 4, characterized in that the metal-containing layer (12) in the bottom region of the battery cell housing (11) between the electrode assembly (13) and the inner surface of the
Batteriezellgehäuses (11) zumindest bereichsweise vorgesehen ist.  Battery cell housing (11) is provided at least partially.
6. Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 6. Battery cell (10) according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass ein zwischen der Elektrodenanordnung (13) und dem Batteriezellgehäuse (11) existierender Hohlraum zumindest teilweise mit einer Vergussmasse (14) ausgefüllt ist.  characterized in that an existing between the electrode assembly (13) and the battery cell housing (11) cavity is at least partially filled with a potting compound (14).
7. Batteriezelle (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die 7. Battery cell (10) according to claim 6, characterized in that the
Vergussmasse (14) als Füllstoffe Bornitrid und/oder Aluminiumoxid enthält. Potting compound (14) as fillers boron nitride and / or alumina.
8. Batteriezelle nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine metallhaltige Schicht (12), insbesondere Folie, zwischen der 8. Battery cell according to claim 6 or 7, characterized in that a metal-containing layer (12), in particular foil, between the
Elektrodenanordnung (13) und der Vergussmasse (14) befindet.  Electrode assembly (13) and the potting compound (14) is located.
9. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 9. Battery cell according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass es sich um eine Lithium-Ionen-Zelle, um eine Lithium- Schwefel-Zelle oder um eine Lithium-Luft-Zelle handelt.  characterized in that it is a lithium-ion cell, a lithium-sulfur cell or a lithium-air cell.
10. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (10a, 10b, 10c, 10d)) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Körper aus einem kunststoffhaltigen Material (IIa) mit mindestens einer Ausnehmung (18a, 18b, 18c, 18d) versehen wird, und in diese Ausnehmung (18a, 18b, 18c, 18d) in einem zweiten Schritt eine Elektrodenanordnung (13) umfassend eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode sowie einen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode positionierten Separator eingebracht wird. 10. A method for producing a battery cell (10a, 10b, 10c, 10d)) according to one of the preceding claims, characterized in that a body made of a plastic-containing material (IIa) with at least one recess (18a, 18b, 18c, 18d) provided In a second step, an electrode arrangement (13) comprising a first electrode and a second electrode and a separator positioned between the first electrode and the second electrode are introduced into this recess (18a, 18b, 18c, 18d).
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einem kunststoffhaltigen Material (IIa) mit einer Vielzahl von Ausnehmungen (18a, 18b, 18c, 18d) versehen wird und in einem zweiten Schritt in jede Ausnehmung (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils eine Elektrodenanordnung (13) eingebracht wird. 11. The method according to claim 9, characterized in that the body of a plastic-containing material (IIa) with a plurality of recesses (18a, 18b, 18c, 18d) is provided and in a second step in each recess (18a, 18b, 18c , 18d) in each case an electrode arrangement (13) is introduced.
12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die 12. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the
Herstellung des Körpers aus einem kunststoffhaltigen Material (IIa) durch ein Spritzgussverfahren erfolgt.  Production of the body from a plastic-containing material (IIa) is carried out by an injection molding process.
13. Verwendung einer Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in 13. Use of a battery cell according to one of claims 1 to 9 in
stationären oder mobilen Energiespeichersystemen.  stationary or mobile energy storage systems.
PCT/EP2015/072216 2014-10-30 2015-09-28 Metal- and plastic-coated battery having a plastic housing WO2016066346A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014222173.0A DE102014222173A1 (en) 2014-10-30 2014-10-30 Battery cell and use thereof
DE102014222173.0 2014-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016066346A1 true WO2016066346A1 (en) 2016-05-06

Family

ID=54199662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/072216 WO2016066346A1 (en) 2014-10-30 2015-09-28 Metal- and plastic-coated battery having a plastic housing

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014222173A1 (en)
WO (1) WO2016066346A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015118605A1 (en) * 2015-10-30 2017-07-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Energy storage for a vehicle and method for producing an energy storage
DE102018130173A1 (en) * 2018-11-28 2020-05-28 Carl Freudenberg Kg Electrochemical energy storage cell
DE102020115226A1 (en) 2020-06-09 2021-12-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energy storage cell

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009259748A (en) 2008-04-21 2009-11-05 Toyota Motor Corp Battery, battery pack, vehicle, and battery-mounted apparatus
EP2602847A1 (en) 2011-12-09 2013-06-12 Samsung SDI Co., Ltd. Battery with short circuit inducing members
DE102012207766A1 (en) * 2012-05-10 2013-11-14 Robert Bosch Gmbh Lithium ion battery cell for use in battery module of e.g. mobile storage system of electric car, has housing consisting of aluminum or steel, and electrically insulating layer covering outer side of housing and made of polyurethane
DE102012212467A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Robert Bosch Gmbh Battery cell for use in electric car, has cell winding partially covered by film layer, where film layer is enclosed by overmolded or encapsulated plastic layer forming rigid layer and defining surface

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012205810A1 (en) * 2012-04-10 2013-10-10 Robert Bosch Gmbh Hard-shell battery housing with tempering device
KR20140115209A (en) * 2013-03-20 2014-09-30 삼성에스디아이 주식회사 Battery pack with antena

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009259748A (en) 2008-04-21 2009-11-05 Toyota Motor Corp Battery, battery pack, vehicle, and battery-mounted apparatus
EP2602847A1 (en) 2011-12-09 2013-06-12 Samsung SDI Co., Ltd. Battery with short circuit inducing members
DE102012207766A1 (en) * 2012-05-10 2013-11-14 Robert Bosch Gmbh Lithium ion battery cell for use in battery module of e.g. mobile storage system of electric car, has housing consisting of aluminum or steel, and electrically insulating layer covering outer side of housing and made of polyurethane
DE102012212467A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Robert Bosch Gmbh Battery cell for use in electric car, has cell winding partially covered by film layer, where film layer is enclosed by overmolded or encapsulated plastic layer forming rigid layer and defining surface

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014222173A1 (en) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2661784B1 (en) Controlling the temperature of galvanic cells by means of heat-conducting plastics compounds
DE102012214964A1 (en) Electrical conductive battery cell for lithium ion battery of e.g. electrical motor car, has electrical isolating insulation layer adhering at outer side of battery cell housing and comprising matrix directly adhering to cell housing
DE102013203966A1 (en) Temperature control plate for a lithium-ion battery
DE102011077295A1 (en) Battery cell i.e. lithium ion battery cell, for connection with drive system of e.g. hybrid electric vehicle, has transport element made of material and comprising coating, where heat conductivity of material is greater than specific value
DE102009042270A1 (en) Isolation device and method for producing an insulation device
DE102012215205A1 (en) Cell connector for use in battery cell module of battery in e.g. electromotive drivable motor car, has access devices connecting connector with terminals of cells, where covering device with which one of access devices is partly covered
WO2016066346A1 (en) Metal- and plastic-coated battery having a plastic housing
DE102012224330A9 (en) Electrical accumulator device with elastic elements
EP3701575B1 (en) Battery cell and process of manufacturing it
WO2013068165A1 (en) Battery housing comprising fibre-reinforced plastic
DE102016219993A1 (en) Battery module housing
DE102020133638A1 (en) Electrical machine with a phase change material for prolonging overload operation and motor vehicle
DE102017219798A1 (en) Battery cell with improved cooling
DE102012214761A1 (en) Battery i.e. lithium-ion-battery, for use with drive system of e.g. hybrid vehicle, has isolating components arranged between electrically conductive battery module-components and hard shell-housing and adapted for high voltage-isolation
DE102017008838A1 (en) Battery cell, in particular pouch cell, for a battery, in particular a motor vehicle, and method for determining a temperature of a battery cell
DE102011083663A1 (en) Energy storage e.g. lithium ion battery, for e.g. mobile telephone, has laminate arranged at outer side of housing and comprising insulating layer and protective layer, where laminate is formed as mold part that is arranged at housing
DE102020213434A1 (en) Lid assembly of a battery cell housing and use of such
DE102016200516A1 (en) Insulation and / or sealing device for an energy storage cell, energy storage cell and manufacturing method
DE102018219980A1 (en) Battery module and method for its production
EP2791993B1 (en) Electrical energy store, electrical energy storage system, method for producing the electrical energy store, and motor vehicle
EP2948994B1 (en) Method for producing an energy accumulator
DE102020214668A1 (en) Lid assembly of a battery cell housing, method for its manufacture and use of such
DE102015217037A1 (en) Electric storage cell with an insulating section formed during the manufacture of the lid
DE102012205590A1 (en) Power module for use with inverter for engine mounted in e.g. electric vehicle, has capillary and/or porous element which is provided with three common boundary surfaces for mold compound, circuit carrier and heat sinks respectively
DE102021120890A1 (en) battery cell

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15771092

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15771092

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1