WO2018215376A1 - Speicherzelle zum speichern von elektrischer energie, insbesondere für ein kraftfahrzeug, sowie kraftfahrzeug mit zumindest einer solchen speicherzelle - Google Patents

Speicherzelle zum speichern von elektrischer energie, insbesondere für ein kraftfahrzeug, sowie kraftfahrzeug mit zumindest einer solchen speicherzelle Download PDF

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WO2018215376A1
WO2018215376A1 PCT/EP2018/063235 EP2018063235W WO2018215376A1 WO 2018215376 A1 WO2018215376 A1 WO 2018215376A1 EP 2018063235 W EP2018063235 W EP 2018063235W WO 2018215376 A1 WO2018215376 A1 WO 2018215376A1
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memory cell
narrow side
connecting element
jelly
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PCT/EP2018/063235
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Azad Darbandi
Jürgen Hildinger
Florian Schöwel
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
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    • B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
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    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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

  • Memory cell for storing electrical energy, in particular for a motor vehicle, and motor vehicle with at least one such memory cell
  • the invention relates to a memory cell for storing electrical energy, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention relates to a motor vehicle with at least one such memory cell.
  • Such a memory cell for storing electrical energy, in particular for a motor vehicle, can already be found, for example, in EP 2 325 927 B1 as known.
  • the memory cell comprises a cell housing, which outside
  • the memory cell comprises at least one accommodated in the cell housing
  • Electrode winding which is formed as or through a jelly-roll winding.
  • a jelly-roll winding comprises at least a first electrode and at least one second electrode, which are wound or rolled up, in particular around a winding axis, to said electrode winding.
  • a jelly-roll winding comprises at least one separator arranged between the electrodes, which is wound up with the electrodes to the electrode winding.
  • the jelly-roll winding is also called a roll-up roll winding, because the jelly-roll winding is an electrode roll which rolls up in the manner of a sponge roll
  • the respective broad sides are arranged, for example, in respective first planes extending at least substantially parallel to one another.
  • the respective first narrow sides are arranged, for example, in respective, at least substantially parallel, second planes which, for example, run perpendicular to the first planes.
  • the second narrow sides are, for example, in respective, at least arranged substantially parallel to each other third planes, which extend for example perpendicular to the first planes and perpendicular to the second planes.
  • the jelly-roll winding for example, has a first length or width running along a first direction, in particular a spatial direction, a second length or width running along a second direction, in particular a spatial direction, and a third direction, in particular a spatial direction. extending third length or width, wherein the
  • first length is substantially greater than the second length and the third length, wherein, for example, the second length and the third length may be equal or wherein, for example, the third length is greater than the second length.
  • the memory cell furthermore has at least one first electrode tongue which, for example, is at least electrically contacted or connected to the first electrode of the jelly-roll winding and protrudes from the first electrode.
  • the memory cell comprises at least one second electrode tongue, which is electrically contacted or connected to the second electrode of the jelly-roll winding, protruding from the second electrode.
  • the respective electrode tongue is also referred to as an electrode lug, flag or flag and is used, for example, to be able to contact the electrodes simply electrically.
  • the respective electrode tongue leads from a point at which the respective electrode tongue is electrically contacted with the respective electrode, from the said
  • Electrode winding in particular parallel to the winding axis and thus in the axial direction of the electrode winding, out.
  • EP 0 948 072 A1 discloses a prismatic battery with a winding designed as a jelly-roll winding.
  • Object of the present invention is to develop a memory cell and a motor vehicle of the type mentioned in such a way that electrical energy can be stored particularly advantageous.
  • a first aspect of the invention relates to a memory cell for storing electrical energy or electric current, in particular for a motor vehicle.
  • the memory cell is, for example, a battery cell.
  • the motor vehicle comprises, for example, a memory device, which may be designed, in particular, as a battery, in particular as a high-voltage battery (HV battery).
  • the memory device comprises, for example, a plurality of
  • Memory cells which may be designed in particular as battery cells.
  • the respective memory cells form, for example, a memory module.
  • the memory cell comprises a cell housing which is prismatic on the outside or on the outside circumference.
  • For putting in the memory cell includes at least one recorded in the cell housing jelly-roll winding, which two opposite broad sides, two opposing first
  • the jelly-roll winding is a winding, which is also referred to as an electrode winding and has a jelly-roll structure, that is, a sponge roll structure. Under the jelly-roll structure or under the sponge roll structure is to be understood that the electrode coil is wound in the manner of a sponge roll (jelly roll).
  • the jelly-roll winding comprises a first electrode and a second electrode, which, in particular in the manner of a sponge roll, are wound or rolled up and thereby form the sponge roll structure.
  • the electrodes are wound around a winding or roll axis to the jelly roll winding or rolled up.
  • the jelly-roll winding also includes at least one
  • the respective electrode is formed, for example, by a band, that is to say an electrode band, wherein, for example, the separator is formed by a band, in particular by a separator band.
  • the memory cell has at least one first electrode tongue which at least electrically contacts the first electrode of the jelly-roll winding
  • the respective electrode tongue is also referred to as a flag, flag or electrode tab and used to contact the respective electrode particularly easy electrically.
  • the flags stand along the winding axis and thus in the axial direction of the jelly-roll winding from the electrodes.
  • the cell housing for example, defines a receiving space in which the jelly-roll winding is accommodated.
  • Recording room is also referred to as interior or cell interior.
  • At least one of the electrode tabs is arranged on one of the first narrow sides and is at least electrically connected there to a connecting element which is itself extends from the first narrow side to one of the second narrow sides.
  • the receiving space can be used particularly efficiently and effectively, for example given the outer dimensions of the memory cell or the cell housing, so that, for example, the space requirement of the memory cell can be kept particularly low, while at the same time a particularly high amount of electrical energy can be stored in the memory cell.
  • the described embodiment of the memory cell enables a particularly advantageous arrangement of the jelly-roll winding, also referred to as winding or electrode winding, together with the arrangement and positioning of the electrode tongues, also referred to as electrode tabs, so that, for example, a particularly high storage capacity for storing electrical energy can be realized.
  • the memory cell according to the invention an energy-efficient spatial utilization can be realized, in particular with respect to the use of electrode stacks.
  • the invention is based on the finding that the use of electrode stack methods results in a complicated and thus cost-intensive production of the memory cell due to the double production cycle time, which can be avoided in the memory cell according to the invention.
  • the memory cell according to the invention can be made particularly simple and inexpensive.
  • Memory cell providing a sufficient area for implementing advantageous functions such as a safety device, in particular on one side of the cell housing.
  • a safety device is For example, a degassing unit, via which a fluid arising in the cell housing can be removed from the cell housing.
  • a sufficiently large area can be provided for the implementation of so-called terminals, wherein such a terminal is, for example, a terminal, over which stored in the memory cell electric current from the
  • Memory cell can be dissipated. Furthermore, the degassing unit can be positioned particularly advantageous to the fluid particularly advantageous from the
  • the fluid arises, for example, as a result of an accidental application of force to the storage cell, wherein the fluid is, for example, a gas or a gas stream.
  • the fluid is, for example, a gas or a gas stream.
  • a pressure prevailing in the receiving space or in the cell housing increases, which is also referred to as internal pressure. If the pressure exceeds a specifiable limit or threshold value, the degassing unit gives, for example
  • At least one outlet opening free. Via the releasing outlet opening, at least part of the fluid initially received in the receiving space can flow out of the receiving space, in particular to the surroundings of the cell housing, whereby an excessive rise of the pressure prevailing in the receiving space can be avoided. As a result, a particularly safe operation can be realized.
  • a further embodiment is characterized in that the respective other electrode tongue is arranged on the one first narrow side and is electrically connected there to a second connecting element which extends from the one first narrow side to the one second narrow side.
  • the respective other electrode tongue is arranged on the respective other first narrow side and there with a second
  • Connecting element electrically connected which differs from the other first Narrow side on the second narrow side extends. This allows a particularly high energy efficiency can be realized.
  • the second connecting element ends on a second narrow side.
  • a further, particularly advantageous embodiment provides that the respective other electrode tongue is arranged on the one first narrow side and there is at least electrically connected to a second connecting element which extends from the one first narrow side to the other second narrow side.
  • the respective other electrode tongue is arranged on the other first narrow side and there with a second
  • Connecting element is electrically connected, which extends from the other first narrow side to the other second narrow side.
  • the second connecting element ends on the other second narrow side.
  • the receiving space can be used particularly efficiently and effectively to store electrical energy.
  • liquid electrolyte which is used for the storage of electrical energy.
  • the aforementioned fluid for example, the aforementioned fluid
  • the fluid is formed from the electrolyte in that the electrolyte, in particular as a result of accident
  • the respective connecting element with a respective, arranged on the same narrow side as the respective connecting element and at least partially on a Remote receiving space facing Au .seite the cell housing arranged connection is electrically connected, via which the stored by means of the memory cell electrical energy can be dissipated from the memory cell.
  • the terminal is the aforementioned terminal through which the memory cell can provide the electrical energy stored by the memory cell. For example, a first part of the terminal in the receiving space or on one of the outside
  • the connecting element in particular in the receiving space, with the first part and thus with the terminal at least electrically, preferably electrically and mechanically connected.
  • the mechanical connection means that the connection element is held on the connection.
  • the aforementioned memory device comprises a plurality of memory cells, then these are electrically connected to one another, for example via their respective terminals, wherein the memory cells can be connected in parallel or in series with one another, for example.
  • particularly large electrical power can be provided for driving the said motor vehicle.
  • the memory device can thereby provide, for example, an electrical voltage, in particular an electrical operating voltage, of more than 50 volts, in particular more than 60 volts and preferably several 100 volts, so that the memory device is preferably a high-voltage component, in particular a high-voltage battery , is trained.
  • an electrical voltage in particular an electrical operating voltage, of more than 50 volts, in particular more than 60 volts and preferably several 100 volts, so that the memory device is preferably a high-voltage component, in particular a high-voltage battery , is trained.
  • the connecting element is designed, for example, as a so-called soft connector, that is to say as a soft connector.
  • the soft connector for example, in particular in the context of production of the memory cell, manually, that is elastically or plastically deformed by a person and thereby destructively, in particular bent or bent, so that the soft connector particularly simple and thus time and cost can be connected electrically and preferably also mechanically with the respective connection.
  • the connecting element (soft connector) formed by a film or formed as a film.
  • the connecting element in particular the film, from a
  • Connecting element is formed for example by an aluminum foil.
  • connection are electrically contacted.
  • the number of components installed in the cell housing can be kept particularly low, so that the receiving space can be used in a particularly energy-efficient manner.
  • the soft connector particularly thick memory cells can be realized, whereby, for example, a particularly advantageous cooling of the memory cell can be represented.
  • the fasteners are positioned on the same side or end the fasteners
  • the receiving space can be used particularly advantageous.
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle, in particular a
  • Cars such as a passenger car.
  • the motor vehicle in this case comprises at least one memory device which has at least one memory cell according to the invention.
  • Advantages and advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention, and vice versa.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of an inventive
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a jelly-roll winding of the memory cell of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the jelly-roll winding according to a second embodiment
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the memory cell according to FIG.
  • the memory cell 1 shows a schematic perspective view of a first embodiment of a memory cell 1 for storing electrical energy or electric current.
  • the memory cell 1 is used for example for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle such as a passenger car.
  • the motor vehicle includes, for example, a
  • the module comprises, for example, a plurality of memory cells 1.
  • the respective memory cell 1 is designed for example as a battery cell, so that the memory device is designed, for example, as a battery.
  • the memory device is designed as a high-voltage component, in particular as a high-voltage battery (HV battery).
  • HV battery high-voltage battery
  • the memory cell 1 has a cell housing 2 which is formed prismatically on the outside or on the outside circumference.
  • the cell housing 2 forms or limits a receiving space not shown in detail in the figures, which is also referred to as interior or cell interior.
  • the memory cell 1 further comprises a jelly-roll winding 3 shown in FIG. 2 in a schematic perspective view, which is arranged in said receiving space and thus in the cell housing 2.
  • the jelly-roll winding 3 is also simply referred to as a winding and is an electrode winding, which is rolled up or wound up in the manner of a sponge roll, that is to say in the manner of a jelly roll and thus has a jelly roll structure, that is to say a sponge roll structure ,
  • the jelly-roll winding 3 has a first electrode 4 and a second electrode 5.
  • the electrode 4 is formed, for example, as a cathode, wherein the electrode 5 is formed, for example, as an anode.
  • the jelly-roll winding 3 comprises, for example, a separator which can not be seen in greater detail in the figures, which is wound or rolled up together with the electrodes 4 and 5 in the manner of a sponge roll to the jelly-roll winding 3.
  • the electrodes 4 and 5 and the separator for example, by respective bands, that is by
  • Electrode tapes and Separatorb are Electrode tapes and Separatorb.
  • the jelly roll winding 3 has two opposite broad sides 6 and 7, two opposing first narrow sides 8 and 9 and two opposing second narrow sides 10 and 11.
  • the electrodes 4 and 5 are for example a winding or
  • Rolling axle rolled up or rolled up The broad sides 6 and 7 are arranged, for example, in respective first planes extending at least substantially parallel to one another, wherein the first planes extend, for example, at least substantially parallel to the winding axis.
  • the narrow sides 8 and 9 are arranged for example in respective, at least substantially parallel to each other extending second planes, for example, perpendicular to said
  • Narrow sides 10 and 11 are arranged, for example, in respective third planes extending at least substantially parallel to one another, which run, for example, at least substantially parallel to the winding axis and perpendicular to the first planes and perpendicular to the second planes.
  • the receiving space is efficiently utilized, so that, for example, the cell housing 2 has a shape adapted to the jelly-roll winding 3. Furthermore, the
  • the cell housing 2 or the jelly-roll winding 3 has a second length or second width extending along a second direction, wherein the second direction is illustrated by a double arrow 13.
  • the cell housing 2 or the jelly-roll winding 3 has a third length or third width extending along a third direction, wherein the third direction is illustrated by a double arrow 14.
  • the through the double arrows 12, 13 and 14 illustrated directions are respective spatial directions, which, in particular in pairs, perpendicular to each other.
  • the second direction runs parallel to the winding axis or coincides with this.
  • the aforementioned respective first plane is spanned, for example, by the first direction and by the second direction.
  • the respective, aforementioned second level is spanned, for example, by the first direction and the third direction.
  • the respective, aforementioned third level is spanned, for example, by the second direction and by the third direction.
  • first length is substantially larger than the second length and the third length, wherein the second length and the third length may be the same. In the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, however, the second length is greater than the third length.
  • the jelly-roll winding 3 or the cell housing 2 thus has an at least substantially rectangular cross-section in the third plane.
  • the memory cell 1 further comprises a first electrode tab 15, which is electrically and mechanically connected to the electrode 4.
  • the electrode tab 15 is electrically contacted with the electrode 4.
  • the memory cell 1 comprises an electrode tongue 16, which is electrically and mechanically connected to the electrode 5.
  • the electrode tab 16 is electrically contacted with the electrode 5. Since the electrode 4 is a cathode, for example, the electrode tab 15 is a positive electrical pole. For example, since the electrode 5 is an anode, the electrode tab 16 is an electrical negative pole.
  • flag, flag or electrode lug is also referred to as a flag, flag or electrode lug and is from the respective electrode 4 or 5 from, in particular along or parallel to the winding axis and thus, for example, in the axial
  • the electrode tongue 15 is arranged on the narrow side 8 and is electrically and mechanically connected to a first connecting element 17 which extends from the narrow side 8 the narrow side 1 1 extends and ends there.
  • the connecting element 17 is a positive pole of the jelly-roll winding third In the illustrated in Fig. 1 and 2 the first embodiment is also the
  • Electrode tongue 16 arranged on the narrow side 8 and there electrically and mechanically connected to a second connecting element 18, which also extends from the narrow side 8 on the narrow side 1 1 and ends there.
  • the second connecting element 18 is a negative pole.
  • respective terminals 19 and 20 of the memory cell 1, also referred to as terminals, are arranged on the same narrow side 11 on which the connecting elements 17 and 18 terminate.
  • the respective terminal 19 or 20 is at least partially on a
  • the memory cell 1 can provide the electrical energy stored by means of the memory cell 1 via the terminals 19 and 20, so that the electrical energy stored by the memory cell 1 can be dissipated from the memory cell 1 via the terminals 19 and 20.
  • Memory cell to be electrically connected to the terminals 19 and 20, so that in the environment arranged components via the terminals 19 and 20 with the jelly-roll winding 3 can be electrically connected.
  • the respective connecting element 17 or 18 is preferably designed as a soft connector.
  • the respective connecting element 17 or 18 is formed from a metallic foil, in particular aluminum foil.
  • the respective connecting element 17 or 18 in that it is designed as a soft connector, by a person manually and thus without
  • the memory cell 1 can be made particularly time-consuming and cost-effective.
  • the storage cell 1 further has a degassing unit 23, by means of which a fluid released in the receiving space, in particular a gas, can be removed from the receiving space and in particular to the environment 22.
  • the degassing unit 23 is provided in the first embodiment on a wall 24 of the cell housing 2. Through the wall 24 of the receiving space in mounting position of the memory cell 1 is preferably at least partially upwards, in particular at least predominantly or completely, limited, wherein the memory cell 1 occupies its installation position, for example, in fully manufactured and installed example in the motor vehicle state.
  • the memory cell 1 assumes its installation position in the fully manufactured state of the motor vehicle, so that the receiving space through the wall 24 with respect to the installation position in the vertical direction or in the vehicle vertical direction upwards at least partially, in particular at least predominantly or completely limited.
  • Fig. 3 illustrates a second embodiment of the jelly-roll winding 3 and thus the memory cell 1 in total.
  • the electrode tongue 16 is disposed on the narrow side 8 opposite narrow side 9 and there electrically and mechanically connected to the second connecting element 18, which extends from the narrow side 9 on the narrow side 1 1, to which also the
  • Connecting element 17 extends. Also in the second embodiment, the connecting element 18 ends on the narrow side 1 first
  • Electrode tabs 15 and 16 are arranged on the same narrow side 8, the electrode tabs 15 and 16 are in the second embodiment of the
  • FIGS. 4 and 5 illustrate a third embodiment of the memory cell 1.
  • the electrode tabs 15 and 16 are arranged on the same narrow side 8 as in the first embodiment.
  • the connecting element 17 extends from the narrow side 8 on the narrow side 1 first
  • Narrow side 1 1 opposite narrow side 10 and ends there.
  • the terminals 19 and 20 are arranged on the same narrow side 25 of the outer peripheral side prismatic cell housing 2, as shown in Figure 4 can be seen - arranged in the third embodiment, the terminal 19 on the narrow side 25, while in FIG. 4 and 5 unrecognizable terminal 20 is disposed on one of the narrow side 25 opposite narrow side 26 of the cell case 2.
  • the connecting elements 17 and 18 and the terminals 19 and 20 arranged on the same narrow side 1 1 and 25, so in the third embodiment, the terminal 19 and the

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speicherzelle (1) zum Speichern von elektrischer Energie, mit einem außenumfangsseitig prismatischen Zellengehäuse (2), mit wenigstens einer in dem Zellengehäuse (2) aufgenommenen Jelly-Roll-Wicklung (3), welche zwei gegenüberliegende Breitseiten (6, 7), zwei gegenüberliegende erste Schmalseiten (8, 9) und zwei gegenüberliegende zweite Schmalseiten (10, 11) aufweist, mit wenigstens einer ersten Elektrodenzunge (15), welche mit einer ersten Elektrode (4) der Jelly-Roll-Wicklung (3) elektrisch kontaktiert ist und von der ersten Elektrode (4) absteht, und mit wenigstens einer zweiten Elektrodenzunge (16), welche mit einer zweiten Elektrode (5) der Jelly-Roll-Wicklung (3) elektrisch kontaktiert ist und von der zweiten Elektrode (5) absteht, wobei zumindest eine der Elektrodenzungen (15, 16) auf einer der ersten Schmalseiten (8, 9) angeordnet und dort mit einem Verbindungselement (17) elektrisch verbunden ist, welches sich von der einen ersten Schmalseite (8) auf eine der zweiten Schmalseiten (10, 11) erstreckt.

Description

Speicherzelle zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug mit zumindest einer solchen Speicherzelle
Die Erfindung betrifft eine Speicherzelle zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .
Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Speicherzelle.
Eine solche Speicherzelle zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ist beispielsweise bereits der EP 2 325 927 B1 als bekannt zu entnehmen. Die Speicherzelle umfasst dabei ein Zellengehäuse, welches außenseitig
beziehungsweise außenumfangsseitig prismatisch ausgebildet ist. Au ßerdem umfasst die Speicherzelle wenigstens einen in dem Zellengehäuse aufgenommenen
Elektrodenwickel, welcher als beziehungsweise durch eine Jelly-Roll-Wicklung gebildet ist. Eine solche Jelly-Roll-Wicklung umfasst wenigstens eine erste Elektrode und wenigstens eine zweite Elektrode, welche, insbesondere um eine Wickelachse, zu dem genannten Elektrodenwickel aufgewickelt oder aufgerollt sind. Üblicherweise umfasst eine solche Jelly-Roll-Wicklung wenigstens einen zwischen den Elektroden angeordneten Separator, welcher mit den Elektroden zu dem Elektrodenwickel aufgewickelt ist. Die Jelly-Roll-Wicklung wird auch als Biskuitrollen-Wicklung bezeichnet, da die Jelly-Roll- Wicklung ein Elektrodenwickel ist, der nach Art einer Biskuitrolle aufgerollt
beziehungsweise aufgewickelt ist und somit eine sogenannte Biskuitrollenstruktur aufweist.
Dadurch, dass die Jelly-Roll-Wicklung nach Art eine Biskuitrolle aufgewickelt
beziehungsweise aufgerollt ist und somit eine Biskuitrollenstruktur aufweist, weist die Jelly-Roll-Wicklung zwei gegenüberliegende Breitseiten, zwei gegenüberliegende erste Schmalseiten und zwei gegenüberliegende zweite Schmalseiten auf. Die jeweiligen Breitseiten sind beispielsweise in jeweiligen, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden ersten Ebenen angeordnet. Die jeweiligen ersten Schmalseiten sind beispielsweise in jeweiligen, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden zweiten Ebenen angeordnet, welche beispielsweise senkrecht zu den ersten Ebenen verlaufen. Die zweiten Schmalseiten sind beispielsweise in jeweiligen, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden dritten Ebenen angeordnet, welche beispielsweise senkrecht zu den ersten Ebenen und senkrecht zu den zweiten Ebenen verlaufen.
Mit anderen Worten weist beispielsweise die Jelly-Roll-Wicklung eine entlang einer ersten Richtung, insbesondere Raumrichtung, verlaufende erste Länge beziehungsweise Breite, eine entlang einer zweiten Richtung, insbesondere Raumrichtung, verlaufende zweite Länge beziehungsweise Breite sowie eine entlang einer dritten Richtung, insbesondere Raumrichtung, verlaufende dritte Länge beziehungsweise Breite auf, wobei die
Richtungen beziehungsweise Raumrichtungen jeweils senkrecht zueinander verlaufen. Dabei ist die erste Länge wesentlich größer als die zweite Länge und die dritte Länge, wobei beispielsweise die zweite Länge und die dritte Länge gleich sein können oder wobei beispielsweise die dritte Länge größer als die zweite Länge ist.
Die Speicherzelle weist ferner wenigstens eine erste Elektrodenzunge auf, welche beispielsweise mit der ersten Elektrode der Jelly-Roll-Wicklung zumindest elektrisch kontaktiert beziehungsweise verbunden ist und von der ersten Elektrode absteht.
Außerdem umfasst die Speicherzelle wenigstens eine zweite Elektrodenzunge, welche mit der zweiten Elektrode der Jelly-Roll-Wicklung elektrisch kontaktiert beziehungsweise verbunden ist von der zweiten Elektrode absteht. Die jeweilige Elektrodenzunge wird auch als Elektrodenfahne, Fahne oder Fähnchen bezeichnet und wird beispielsweise genutzt, um die Elektroden einfach elektrisch kontaktieren zu können. Hierzu führt beispielsweise die jeweilige Elektrodenzunge von einer Stelle, an welcher die jeweilige Elektrodenzunge mit der jeweiligen Elektrode elektrisch kontaktiert ist, aus dem genannten
Elektrodenwickel, insbesondere parallel zur Wickelachse und somit in axialer Richtung des Elektrodenwickels, heraus.
Außerdem offenbart die EP 0 948 072 A1 eine prismatische Batterie, mit einer als Jelly- Roll-Wicklung ausgebildeten Wicklung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speicherzelle und ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass elektrische Energie besonders vorteilhaft gespeichert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Speicherzelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Speicherzelle zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischen Strom, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die Speicherzelle ist beispielsweise eine Batteriezelle. In seinem vollständig hergestellten Zustand umfasst das Kraftfahrzeug beispielsweise eine Speichereinrichtung, welche insbesondere als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet sein kann. Die Speichereinrichtung umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von
Speicherzellen, welche insbesondere als Batteriezellen ausgebildet sein können. Die jeweiligen Speicherzellen bilden beispielsweise ein Speichermodul.
Die Speicherzelle umfasst ein Zellengehäuse, welches außenseitig beziehungsweise außenumfangsseitig prismatisch ausgebildet ist. Au ßerdem umfasst die Speicherzelle wenigstens eine in dem Zellengehäuse aufgenommene Jelly-Roll-Wicklung, welche zwei einander gegenüberliegende Breitseiten, zwei einander gegenüberliegende erste
Schmalseiten und zwei einander gegenüberliegende zweite Schmalseiten aufweist. Die Jelly-Roll-Wicklung ist eine Wicklung, welche auch als Elektrodenwickel bezeichnet wird und eine Jelly-Roll-Struktur, das heißt eine Biskuitrollenstruktur aufweist. Unter der Jelly- Roll-Struktur beziehungsweise unter der Biskuitrollenstruktur ist zu verstehen, dass der Elektrodenwickel nach Art einer Biskuitrolle (Jelly-Roll) aufgewickelt ist.
Dabei umfasst die Jelly-Roll-Wicklung eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, welche, insbesondere nach Art einer Biskuitrolle, aufgewickelt beziehungsweise aufgerollt sind und dadurch die Biskuitrollenstruktur bilden. Insbesondere sind die Elektroden um eine Wickel- oder Rollachse zu der Jelly-Roll-Wicklung aufgewickelt beziehungsweise aufgerollt. Üblicherweise umfasst die Jelly-Roll-Wicklung auch wenigstens einen
Separator, welcher zwischen den Elektroden angeordnet und mit diesen nach Art einer Biskuitrolle aufgewickelt beziehungsweise aufgerollt ist, wodurch die Biskuitrollenstruktur gebildet wird. Die jeweilige Elektrode ist dabei beispielsweise durch ein Band, das heißt ein Elektrodenband gebildet, wobei beispielsweise der Separator durch ein Band, insbesondere durch ein Separatorband, gebildet ist.
Die Speicherzelle weist dabei wenigstens eine erste Elektrodenzunge auf, welche mit der ersten Elektrode der Jelly-Roll-Wicklung zumindest elektrisch kontaktiert
beziehungsweise verbunden ist und von der ersten Elektrode absteht. Au ßerdem weist die Speicherzelle wenigstens eine zweite Elektrodenzunge auf, welche mit der zweiten Elektrode der Jelly-Roll-Wicklung zumindest elektrisch kontaktiert beziehungsweise verbunden ist und von der zweiten Elektrode absteht. Die jeweilige Elektrodenzunge wird auch als Fahne, Fähnchen oder Elektrodenfahne bezeichnet und genutzt, um die jeweilige Elektrode besonders einfach elektrisch zu kontaktieren. Beispielsweise stehen die Fähnchen entlang der Wickelachse und somit in axialer Richtung der Jelly-Roll- Wicklung von den Elektroden ab. Das Zellengehäuse begrenzt beispielsweise einen Aufnahmeraum, in welchem die Jelly-Roll-Wicklung aufgenommen ist. Der
Aufnahmeraum wird dabei auch als Innenraum oder Zellinnenraum bezeichnet.
Um nun mittels der Speicherzelle besonders vorteilhaft, insbesondere effizient und effektiv, elektrische Energie beziehungsweise elektrischen Strom speichern zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest eine der Elektrodenzungen auf einer der ersten Schmalseiten angeordnet und dort mit einem Verbindungselement zumindest elektrisch verbunden ist, welches sich von der einen ersten Schmalseite auf eine der zweiten Schmalseiten erstreckt. Dadurch kann beispielsweise bei gegebenen Außenabmessungen der Speicherzelle beziehungsweise des Zellengehäuses der Aufnahmeraum besonders effizient und effektiv genutzt werden, sodass beispielsweise der Bauraumbedarf der Speicherzelle besonders gering gehalten werden kann, wobei gleichzeitig eine besonders hohe Menge an elektrischer Energie in der Speicherzelle gespeichert werden kann. Die beschriebene Ausgestaltung der Speicherzelle ermöglicht eine besonders vorteilhafte Anordnung der auch als Wicklung oder Elektrodenwickel bezeichneten Jelly-Roll-Wicklung mitsamt der Anordnung und Positionierung der auch als Elektrodenfähnchen bezeichneten Elektrodenzungen, sodass beispielsweise eine besonders hohe Speicherkapazität zum Speichern von elektrischer Energie realisiert werden kann. Im Vergleich zu herkömmlichen Speicherzellen lässt sich bei der erfindungsgemäßen Speicherzelle eine energetisch-effizientere räumliche Ausnutzung realisieren, insbesondere gegenüber der Verwendung von Elektrodenstapeln. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die Verwendung Elektrodenstapel- Methoden aufgrund doppelter Produktionstaktzeit zu einer aufwändigen und somit kostenintensiven Herstellung der Speicherzelle führt, was bei der erfindungsgemäßen Speicherzelle vermieden werden kann. Somit kann die erfindungsgemäße Speicherzelle besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Außerdem ermöglicht die beschriebene Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Speicherzelle eine Bereitstellung von hinreichender Fläche zur Implementierung von vorteilhaften Funktionen wie beispielsweise einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere auf einer Seite des Zellengehäuses. Bei einer solchen Sicherheitseinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Entgasungseinheit, über welche ein in dem Zellengehäuse entstehendes Fluid aus dem Zellgehäuse abgeführt werden kann.
Ferner kann eine hinreichend große Fläche zur Implementierung von sogenannten Terminals bereitgestellt werden, wobei ein solches Terminal beispielsweise ein Anschluss ist, über welchen in der Speicherzelle gespeicherter elektrischer Strom von der
Speicherzelle abgeführt werden kann. Ferner kann die Entgasungseinheit besonders vorteilhaft positioniert werden, um das Fluid besonders vorteilhaft aus dem
Aufnahmeraum und somit aus dem Zellengehäuse abzuführen.
Das Fluid entsteht beispielsweise infolge einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Speicherzelle, wobei das Fluid beispielsweise ein Gas beziehungsweise ein Gasstrom ist. Mit zunehmender Menge an in dem Aufnahmeraum freigesetztem Fluid steigt ein in dem Aufnahmeraum beziehungsweise in dem Zellengehäuse herrschender Druck, welcher auch als Innendruck bezeichnet wird. Übersteigt der Druck einen vorgebbaren Grenz- beziehungsweise Schwellenwert, so gibt die Entgasungseinheit beispielsweise
wenigstens eine Auslassöffnung frei. Über die freigebende Auslassöffnung kann zumindest ein Teil des zunächst in dem Aufnahmeraum aufgenommenen Fluids aus dem Aufnahmeraum, insbesondere an die Umgebung des Zellengehäuses, strömen, wodurch ein übermäßiger Anstieg des in dem Aufnahmeraum herrschenden Drucks vermieden werden kann. In der Folge ist ein besonders sicherer Betrieb realisierbar.
Um eine besonders hohe Energieeffizienz der Speicherzelle realisieren zu können, ist es bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das
Verbindungselement auf der einen zweiten Schmalseite endet.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die jeweils andere Elektrodenzunge auf der einen ersten Schmalseite angeordnet und dort mit einem zweiten Verbindungselement elektrisch verbunden ist, welches sich von der einen ersten Schmalseite auf die eine zweite Schmalseite erstreckt. Dadurch kann der Aufnahmeraum besonders effektiv und effizient genutzt werden, sodass bei gleichzeitiger Realisierung geringer Au ßenabmessungen und somit eines geringen Bauraumbedarfs eine besonders hohe Menge an elektrischer Energie in der Speicherzelle gespeichert werden kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die jeweils andere Elektrodenzunge auf der jeweils anderen ersten Schmalseite angeordnet und dort mit einem zweiten
Verbindungselement elektrisch verbunden, welches sich von der anderen ersten Schmalseite auf die eine zweite Schmalseite erstreckt. Dadurch kann eine besonders hohe Energieeffizienz realisiert werden.
Um den beispielsweise bei gegebenen Außenabmessungen zur Verfügung stehenden Aufnahmeraum besonders energieeffizient nutzen zu können, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Verbindungselement auf der einen zweiten Schmalseite endet.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die jeweils andere Elektrodenzunge auf der einen ersten Schmalseite angeordnet und dort mit einem zweiten Verbindungselement zumindest elektrisch verbunden ist, welche sich von der einen ersten Schmalseite auf die jeweils andere zweite Schmalseite erstreckt. Hierdurch kann eine besonders hohe Energieeffizienz realisiert werden.
Um beispielsweise bei gegebenen Au ßenabmessungen eine besonders hohe Menge an elektrischer Energie mittels der Speicherzelle speichern zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweils andere Elektrodenzunge auf der anderen ersten Schmalseite angeordnet und dort mit einem zweiten
Verbindungselement elektrisch verbunden ist, welches sich von der anderen ersten Schmalseite auf die andere zweite Schmalseite erstreckt.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das zweite Verbindungselement auf der anderen zweiten Schmalseite endet. Hierdurch kann der Aufnahmeraum besonders effizient und effektiv genutzt werden, um elektrische Energie zu speichern.
Beispielsweise ist in dem Aufnahmeraum und somit in dem Zellengehäuse ein
insbesondere flüssiger Elektrolyt angeordnet, welcher zur Speicherung von elektrischer Energie genutzt wird. Dabei kann beispielsweise das zuvor genannten Fluid,
insbesondere infolge einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Speicherzelle, aus dem Elektrolyt entstehen. Beispielsweise entsteht das Fluid aus dem Elektrolyten dadurch, dass der Elektrolyt, insbesondere infolge der unfallbedingten
Kraftbeaufschlagung, erwärmt wird.
Um eine besonders effiziente und effektive Speicherung von elektrischer Energie zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das jeweilige Verbindungselement mit einem jeweiligen, auf derselben Schmalseite wie das jeweilige Verbindungselement angeordneten und zumindest teilweise auf einer dem Aufnahmeraum abgewandten Au ßenseite des Zellengehäuses angeordneten Anschluss elektrisch verbunden ist, über welchen die mittels der Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie von der Speicherzelle abführbar ist. Der Anschluss ist das zuvor genannte Terminal, über welchen die Speicherzelle die mittels der Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie bereitstellen kann. Beispielsweise ist ein erster Teil des Anschluss in dem Aufnahmeraum beziehungsweise auf einer der Außenseite
abgewandten und dem Aufnahmeraum zugewandten Innenseite des Zellengehäuses angeordnet, sodass das Verbindungselement, insbesondere in dem Aufnahmeraum, mit dem ersten Teil und somit mit dem Anschluss zumindest elektrisch, vorzugsweise elektrisch und mechanisch, verbunden ist. Über den zweiten Teil kann dann
beispielsweise die in der Speicherzelle gespeicherte elektrische Energie aus dem
Aufnahmeraum an die Umgebung der Speicherzelle geführt und von dieser abgeführt werden. Unter der mechanischen Verbindung ist beispielsweise zu verstehen, dass das Verbindungselement an dem Anschluss gehalten ist.
Umfasst beispielsweise die zuvor genannte Speichereinrichtung mehrere Speicherzellen, so sind diese beispielsweise über ihre jeweiligen Anschlüsse elektrisch miteinander verbunden, wobei die Speicherzellen beispielsweise parallel oder seriell zueinander geschaltet sein können. Hierdurch können beispielsweise besonders große elektrische Leistungen zum Antreiben des genannten Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden.
Insbesondere kann die Speichereinrichtung dadurch beispielsweise eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, von mehr als 50 Volt, insbesondere von mehr als 60 Volt und vorzugsweise von mehreren 100 Volt, bereitstellen, sodass die Speichereinrichtung vorzugsweise als Hochvolt-Komponente, insbesondere als Hochvolt-Batterie, ausgebildet ist.
Das Verbindungselement ist beispielsweise als ein sogenannter Soft-Connector, das heißt als Weichverbinder ausgebildet. Der Soft-Connector kann beispielsweise, insbesondere im Rahmen einer Herstellung der Speicherzelle, manuell, das heißt von einer Person elastisch oder plastisch und dabei zerstörungsfrei verformt, insbesondere gebogen beziehungsweise verbogen, werden, sodass der Soft-Connector besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig mit dem jeweiligen Anschluss elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch verbunden werden kann.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Verbindungselement (Soft- Connector) durch eine Folie gebildet beziehungsweise als Folie ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Verbindungselement, insbesondere die Folie, aus einem
metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium, gebildet, sodass das
Verbindungselement beispielsweise durch eine Aluminiumfolie gebildet ist.
Sind in dem Zellengehäuse beispielsweise zwei oder mehr Elektrodenwickel,
insbesondere in Form von Jelly-Roll-Wicklungen, angeordnet, so kann beispielsweise für wenigstens eine der Elektrodenzungen einer ersten der Jelly-Roll-Wicklungen und für wenigstens eine der Elektrodenzungen einer zweiten der Jelly-Roll-Wicklungen ein gemeinsames Verbindungselement genutzt werden, welches beispielsweise einerseits mit der Elektrodenzunge der ersten Jelly-Roll-Wicklung und der Elektrodenzunge der zweiten Jelly-Roll-Wicklungen und andererseits mit einem Anschluss der Speicherzelle elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch verbunden ist, sodass zumindest die zwei
Elektrodenzungen der Jelly-Roll-Wicklungen über das diesen Elektrodenzungen gemeinsame Verbindungselement mit dem den Elektrodenzungen gemeinsamen
Anschluss elektrisch kontaktiert sind. Dadurch kann beispielsweise die Anzahl an in dem Zellengehäuse verbauten Bauelementen besonders gering gehalten werden, sodass der Aufnahmeraum besonders energieeffizient genutzt werden kann.
Durch die Verwendung des Soft-Connectors können besonders dicke Speicherzellen realisiert werden, wodurch beispielsweise eine besonders vorteilhafte Kühlung der Speicherzelle dargestellt werden kann. Sind beispielsweise die Verbindungselemente auf derselben Seite positioniert beziehungsweise enden die Verbindungselemente
beispielsweise auf derselben Seite, so kann der Aufnahmeraum besonders vorteilhaft genutzt werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen
Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug umfasst dabei wenigstens eine Speichereinrichtung, welche zumindest eine erfindungsgemäße Speicherzelle aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen
Speicherzelle gemäß einer ersten Ausführungsform; Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht einer Jelly-Roll-Wicklung der Speicherzelle gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht der Jelly-Roll-Wicklung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische Perspektivansicht der Speicherzelle gemäß
dritten Ausführungsform; und
Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht der Jelly-Roll-Wicklung der
Speicherzelle gemäß Fig. 4.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine erste Ausführungsform einer Speicherzelle 1 zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom. Die Speicherzelle 1 wird beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen, genutzt. In seinem vollständig hergestellten Zustand umfasst das Kraftfahrzeug beispielsweise eine
Speichereinrichtung, welche wenigstens ein Modul aufweist. Das Modul umfasst beispielsweise mehrere Speicherzellen 1 . Die jeweilige Speicherzelle 1 ist beispielsweise als Batteriezelle ausgebildet, sodass die Speichereinrichtung beispielsweise als Batterie ausgebildet ist. Insbesondere ist die Speichereinrichtung als Hochvolt-Komponente, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet.
Die Speicherzelle 1 weist ein Zellengehäuse 2 auf, welches au ßenseitig beziehungsweise au ßenumfangsseitig prismatisch ausgebildet ist. Dabei bildet beziehungsweise begrenzt das Zellengehäuse 2 einen in den Figuren nicht näher dargestellten Aufnahmeraum, welcher auch als Innenraum oder Zellinnenraum bezeichnet wird. Die Speicherzelle 1 umfasst ferner eine in Fig. 2 in einer schematischen Perspektivansicht gezeigte Jelly-Roll- Wicklung 3, welche in dem genannten Aufnahmeraum und somit in dem Zellengehäuse 2 angeordnet ist. Die Jelly-Roll-Wicklung 3 wird auch einfach als Wicklung bezeichnet und ist ein Elektrodenwickel, welcher nach Art einer Biskuitrolle, das heißt nach Art einer Jelly- Roll aufgerollt beziehungsweise aufgewickelt ist und somit eine Jelly-Roll-Struktur, das heißt eine Biskuitrollenstruktur aufweist. Die Jelly-Roll-Wicklung 3 weist eine erste Elektrode 4 und eine zweite Elektrode 5 auf. Die Elektrode 4 ist beispielsweise als Kathode ausgebildet, wobei die Elektrode 5 beispielsweise als Anode ausgebildet ist. Ferner umfasst die Jelly-Roll-Wicklung 3 beispielsweise einen in den Figuren nicht näher erkennbaren Separator, welcher zusammen mit den Elektroden 4 und 5 nach Art einer Biskuitrolle zu der Jelly-Roll- Wicklung 3 aufgewickelt beziehungsweise aufgerollt ist. Dabei sind die Elektroden 4 und 5 und der Separator beispielsweise durch jeweilige Bänder, das heißt durch
Elektrodenbänder und Separatorbänder gebildet.
Da der Elektrodenwickel die Biskuitrollenstruktur aufweist, weist die Jelly-Roll-Wicklung 3 zwei einander gegenüberliegende Breitseiten 6 und 7, zwei einander gegenüberliegende erste Schmalseiten 8 und 9 sowie zwei einander gegenüberliegende zweite Schmalseiten 10 und 1 1 auf. Die Elektroden 4 und 5 sind beispielsweise um eine Wickel- oder
Rollachse aufgewickelt beziehungsweise aufgerollt. Die Breitseiten 6 und 7 sind beispielsweise in jeweiligen, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden ersten Ebenen angeordnet, wobei die ersten Ebenen beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zur Wickelachse verlaufen. Die Schmalseiten 8 und 9 sind beispielsweise in jeweiligen, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden zweiten Ebenen angeordnet, welche beispielsweise senkrecht zur genannten
Wickelachse sowie senkrecht zu den ersten Ebenen verlaufen. Die jeweiligen
Schmalseiten 10 und 1 1 sind beispielsweise in jeweiligen, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden dritten Ebenen angeordnet, welches beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zur Wickelachse und dabei senkrecht zu den ersten Ebenen und senkrecht zu den zweiten Ebenen verlaufen.
Um einen übermäßigen Bauraumbedarf der Speicherzelle 1 zu vermeiden, wird der Aufnahmeraum effizient ausgenutzt, sodass beispielsweise das Zellengehäuse 2 eine an die Jelly-Roll-Wicklung 3 angepasste Form aufweist. Des Weiteren weist das
Zellengehäuse 2 beziehungsweise die Jelly-Roll-Wicklung 3 eine entlang einer ersten Richtung verlaufende erste Länge beziehungsweise erste Breite auf, wobei die erste Richtung in Fig. 1 und 2 durch einen Doppelpfeil 12 veranschaulicht ist. Ferner weist das Zellengehäuse 2 beziehungsweise die Jelly-Roll-Wicklung 3 eine entlang einer zweiten Richtung verlaufende zweite Länge beziehungsweise zweite Breite auf, wobei die zweite Richtung durch einen Doppelpfeil 13 veranschaulicht ist. Ferner weist das Zellengehäuse 2 beziehungsweise die Jelly-Roll-Wicklung 3 eine entlang einer dritten Richtung verlaufende dritte Länge beziehungsweise dritte Breite auf, wobei die dritte Richtung durch einen Doppelpfeil 14 veranschaulicht ist. Die durch die Doppelpfeile 12, 13 und 14 veranschaulichten Richtungen sind jeweilige Raumrichtungen, welche, insbesondere paarweise, senkrecht zueinander verlaufen. Dabei verläuft beispielsweise die zweite Richtung parallel zu der Wickelachse beziehungsweise fällt mit dieser zusammen. Die zuvor genannte, jeweilige erste Ebene wird beispielsweise durch die erste Richtung und durch die zweite Richtung aufgespannt. Die jeweilige, zuvor genannte zweite Ebene wird beispielsweise durch die erste Richtung und die dritte Richtung aufgespannt. Die jeweilige, zuvor genannte dritte Ebene wird beispielsweise durch die zweite Richtung und durch die dritte Richtung aufgespannt.
Darüber hinaus ist die erste Länge wesentlich größer als die zweite Länge und die dritte Länge, wobei die zweite Länge und die dritte Länge gleich sein können. Bei dem in Fig. 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist jedoch die zweite Länge größer als die dritte Länge. Die Jelly-Roll-Wicklung 3 beziehungsweise das Zellengehäuse 2 weist somit in der dritten Ebene einen zumindest im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf.
Die Speicherzelle 1 umfasst ferner eine erste Elektrodenzunge 15, welche mit der Elektrode 4 elektrisch und mechanisch verbunden ist. Somit ist die Elektrodenzunge 15 elektrisch mit der Elektrode 4 kontaktiert. Außerdem umfasst die Speicherzelle 1 eine Elektrodenzunge 16, welche elektrisch und mechanisch mit der Elektrode 5 verbunden ist. Somit ist die Elektrodenzunge 16 elektrisch mit der Elektrode 5 kontaktiert. Da die Elektrode 4 eine Kathode ist, ist beispielsweise die Elektrodenzunge 15 ein elektrischer Pluspol. Da die Elektrode 5 beispielsweise eine Anode ist, ist die Elektrodenzunge 16 beispielsweise ein elektrischer Minuspol. Die jeweilige Elektrodenzunge 15
beziehungsweise 16 wird auch als Fähnchen, Fahne oder Elektrodenfahne bezeichnet und steht von der jeweiligen Elektrode 4 beziehungsweise 5 ab, insbesondere entlang beziehungsweise parallel zu der Wickelachse und somit beispielsweise in axialer
Richtung der Jelly-Roll-Wicklung 3. Hierdurch können die Elektroden 4 und 5 über die Elektrodenzungen 15 und 16 besonders einfach trotz des Umstands elektrisch kontaktiert werden, dass der Elektrodenwickel die Jelly-Roll-Struktur aufweist.
Um nun mittels der Speicherzelle 1 besonders vorteilhaft und insbesondere effizient und effektiv elektrische Energie beziehungsweise elektrischen Strom speichern zu können, ist die Elektrodenzunge 15 auf der Schmalseite 8 angeordnet und dort mit einem ersten Verbindungselement 17 elektrisch und mechanisch verbunden, welches sich von der Schmalseite 8 auf die Schmalseite 1 1 erstreckt und dort endet. Somit ist auch das Verbindungselement 17 ein Pluspol der Jelly-Roll-Wicklung 3. Bei der in Fig. 1 und 2 veranschaulichten ersten Ausführungsform ist auch die
Elektrodenzunge 16 auf der Schmalseite 8 angeordnet und dort mit einem zweiten Verbindungselement 18 elektrisch und mechanisch verbunden, welches sich von der Schmalseite 8 ebenfalls auf die Schmalseite 1 1 erstreckt und dort endet. Somit ist auch das zweite Verbindungselement 18 ein Minuspol.
In Zusammenschau mit Fig. 1 ist erkennbar, dass auf derselben Schmalseite 1 1 , auf welcher die Verbindungselemente 17 und 18 enden, jeweilige, auch als Terminals bezeichnete Anschlüsse 19 und 20 der Speicherzelle 1 angeordnet sind. Der jeweilige Anschluss 19 beziehungsweise 20 ist dabei zumindest teilweise auf einer dem
Aufnahmeraum abgewandten Au ßenseite 21 des Zellengehäuses 2 angeordnet. Dabei ist das Verbindungselement 17, insbesondere in dem Aufnahmeraum, elektrisch und mechanisch mit dem Anschluss 19 verbunden, sodass der Anschluss 19 ein elektrischer Pluspol der Speicherzelle 1 ist. Das Verbindungselement 18 ist, insbesondere in dem Aufnahmeraum, elektrisch und mechanisch mit dem Anschluss 20 verbunden, sodass der Anschluss 20 ein elektrischer Minuspol der Speicherzelle 1 ist. Die Anschlüsse sind somit beispielsweise teilweise in dem Aufnahmeraum und teilweise auf der dem Aufnahmeraum abgewandten Au ßenseite 21 des Zellengehäuses 2 und somit in dessen Umgebung 22 angeordnet. Dadurch kann die Speicherzelle 1 über die Anschlüsse 19 und 20 die mittels der Speicherzelle 1 gespeicherte elektrische Energie bereitstellen, sodass über die Anschlüsse 19 und 20 die mittels der Speicherzelle 1 gespeicherte elektrische Energie von der Speicherzelle 1 abgeführt werden kann. Mit anderen Worten ist es möglich, ein in der Umgebung 22 angeordnetes Bauelement wie beispielsweise eine weitere
Speicherzelle elektrisch mit den Anschlüssen 19 und 20 zu verbinden, sodass in der Umgebung angeordnete Bauelemente über die Anschlüsse 19 und 20 mit der Jelly-Roll- Wicklung 3 elektrisch verbunden werden können.
Das jeweilige Verbindungselement 17 beziehungsweise 18 ist vorzugsweise als Soft- Connector ausgebildet. Hierzu ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das jeweilige Verbindungselement 17 beziehungsweise 18 aus einer metallischen Folie, insbesondere aus Aluminiumfolie, gebildet ist. Bei einer Herstellung der Speicherzelle 1 kann beispielsweise das jeweilige Verbindungselement 17 beziehungsweise 18 dadurch, dass es als Soft-Connector ausgebildet ist, von einer Person manuell und somit ohne
Werkzeug zerstörungsfrei verformt, insbesondere gebogen oder verbogen, werden, sodass die Person die Verbindungselemente 17 und 18 auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise mit den Anschlüssen 19 und 20, insbesondere in dem genannten Aufnahmeraum, verbinden kann. Dadurch kann die Speicherzelle 1 besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden.
Die Speicherzelle 1 weist ferner eine Entgasungseinheit 23 auf, mittels welcher ein in dem Aufnahmeraum freigesetztes Fluid, insbesondere ein Gas, aus dem Aufnahmeraum und insbesondere an die Umgebung 22 abgeführt werden kann. Die Entgasungseinheit 23 ist bei der ersten Ausführungsform an einer Wandung 24 des Zellengehäuses 2 vorgesehen. Durch die Wandung 24 ist vorzugsweise der Aufnahmeraum in Einbaulage der Speicherzelle 1 nach oben zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt, wobei die Speicherzelle 1 ihre Einbaulage beispielsweise in vollständig hergestelltem und beispielsweise in dem Kraftfahrzeug verbautem Zustand einnimmt. Somit nimmt beispielsweise die Speicherzelle 1 ihre Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ein, sodass der Aufnahmeraum durch die Wandung 24 bezogen auf die Einbaulage in vertikaler Richtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung nach oben zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt ist.
Fig. 3 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Jelly-Roll-Wicklung 3 und somit der Speicherzelle 1 insgesamt. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Elektrodenzunge 16 auf der der Schmalseite 8 gegenüberliegenden Schmalseite 9 angeordnet und dort mit dem zweiten Verbindungselement 18 elektrisch und mechanisch verbunden, welches sich von der Schmalseite 9 auf die Schmalseite 1 1 erstreckt, auf die sich auch das
Verbindungselement 17 erstreckt. Auch bei der zweiten Ausführungsform endet das Verbindungselement 18 auf der Schmalseite 1 1 .
Aus Fig. 1 bis 3 ist erkennbar, dass die Verbindungselemente 17 und 18 auf derselben Schmalseite 1 1 enden und somit auf derselben Schmalseite 1 1 angeordnet sind, wodurch der Aufnahmeraum besonders effektiv und effizient zur Speicherung von elektrischer Energie genutzt werden kann. Während bei der ersten Ausführungsform die
Elektrodenzungen 15 und 16 auf derselben Schmalseite 8 angeordnet sind, sind die Elektrodenzungen 15 und 16 bei der zweiten Ausführungsform auf den
gegenüberliegenden Schmalseiten 8 und 9 angeordnet.
Schließlich veranschaulichen Fig. 4 und 5 eine dritte Ausführungsform der Speicherzelle 1 . Bei der dritten Ausführungsform sind die Elektrodenzungen 15 und 16 wie bei der ersten Ausführungsform auf derselben Schmalseite 8 angeordnet. Dabei erstreckt sich das Verbindungselement 17 von der Schmalseite 8 auf die Schmalseite 1 1 . Das Verbindungselement 18 jedoch erstreckt sich von der Schmalseite 8 auf die der
Schmalseite 1 1 gegenüberliegende Schmalseite 10 und endet dort.
Während bei der ersten Ausführungsform und bei der zweiten Ausführungsform die Anschlüsse 19 und 20 auf derselben Schmalseite 25 des außenumfangsseitig prismatischen Zellengehäuses 2 angeordnet sind, ist - wie aus Fig. 4 erkennbar ist - bei der dritten Ausführungsform der Anschluss 19 auf der Schmalseite 25 angeordnet, während der in Fig. 4 und 5 nicht erkennbare Anschluss 20 auf einer der Schmalseite 25 gegenüberliegenden Schmalseite 26 des Zellengehäuses 2 angeordnet ist. Sind somit beispielsweise bei der ersten und zweiten Ausführungsform die Verbindungselemente 17 und 18 und die Anschlüsse 19 und 20 auf derselben Schmalseite 1 1 beziehungsweise 25 angeordnet, so sind bei der dritten Ausführungsform der Anschluss 19 und das
Verbindungselement 17 auf derselben Schmalseite 1 1 beziehungsweise 25 angeordnet, während der Anschluss 20 und das Verbindungselement 18 auf derselben Schmalseite 10 beziehungsweise 26 angeordnet ist, die der Schmalseite 1 1 beziehungsweise 25 gegenüberliegt.
Bezugszeichenliste
1 Speicherzelle
2 Zellengehäuse
3 Jelly-Roll-Wicklung
4 Elektrode
5 Elektrode
6 Breitseite
7 Breitseite
8 Schmalseite
9 Schmalseite
10 Schmalseite
1 1 Schmalseite
12 Doppelpfeil
13 Doppelpfeil
14 Doppelpfeil
15 Elektrodenzunge
16 Elektrodenzunge
17 Verbindungselement
18 Verbindungselement
19 Anschluss
20 Anschluss
21 Außenseite
22 Umgebung
23 Entgasungseinheit
24 Wandung
25 Schmalseite
26 Schmalseite

Claims

Patentansprüche
1. Speicherzelle (1 ) zum Speichern von elektrischer Energie, mit einem
außenumfangsseitig prismatischen Zellengehäuse (2), mit wenigstens einer in dem Zellengehäuse (2) aufgenommenen Jelly-Roll-Wicklung (3), welche zwei gegenüberliegende Breitseiten (6, 7), zwei gegenüberliegende erste Schmalseiten (8, 9) und zwei gegenüberliegende zweite Schmalseiten (10, 1 1 ) aufweist, mit wenigstens einer ersten Elektrodenzunge (15), welche mit einer ersten Elektrode (4) der Jelly-Roll-Wicklung (3) elektrisch kontaktiert ist und von der ersten Elektrode (4) absteht, und mit wenigstens einer zweiten Elektrodenzunge (16), welche mit einer zweiten Elektrode (5) der Jelly-Roll-Wicklung (3) elektrisch kontaktiert ist und von der zweiten Elektrode (5) absteht,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine der Elektrodenzungen (15, 16) auf einer der ersten Schmalseiten (8, 9) angeordnet und dort mit einem Verbindungselement (17) elektrisch verbunden ist, welches sich von der einen ersten Schmalseite (8) auf eine der zweiten
Schmalseiten (10, 1 1 ) erstreckt.
2. Speicherzelle (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verbindungselement (17) auf der einen zweiten Schmalseite (1 1 ) endet.
3. Speicherzelle (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die andere Elektrodenzunge (16) auf der einen ersten Schmalseite (8) angeordnet und dort mit einem zweiten Verbindungselement (18) elektrisch verbunden ist, welches sich von der einen ersten Schmalseite (8) auf die eine zweite Schmalseite (1 1 ) erstreckt.
4. Speicherzelle (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die andere Elektrodenzunge (16) auf der anderen ersten Schmalseite (9) angeordnet und dort mit einem zweiten Verbindungselement (18) elektrisch verbunden ist, welches sich von der anderen ersten Schmalseite (9) auf die eine zweite Schmalseite (1 1 ) erstreckt.
5. Speicherzelle (1 ) nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Verbindungselement (18) auf der einen zweiten Schmalseite (1 1 ) endet.
6. Speicherzelle (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die andere Elektrodenzunge (16) auf der einen ersten Schmalseite (8) angeordnet und dort mit einem zweiten Verbindungselement (18) elektrisch verbunden ist, welches sich von der einen ersten Schmalseite (8) auf die andere zweite
Schmalseite (10) erstreckt.
7. Speicherzelle (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die andere Elektrodenzunge (16) auf der anderen ersten Schmalseite (9) angeordnet und dort mit einem zweiten Verbindungselement (18) elektrisch verbunden ist, welches sich von der anderen ersten Schmalseite (9) auf die andere zweite Schmalseite (10) erstreckt.
8. Speicherzelle (1 ) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Verbindungselement (18) auf der anderen zweiten Schmalseite (10) endet.
9. Speicherzelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verbindungselement (17, 18) mit einem auf Schmalseite (10, 1 1 ), auf welcher das Verbindungselement (17, 18) endet, angeordneten und zumindest teilweise auf einer der Jelly-Roll-Wicklung (3) abgewandten Außenseite (21 ) des Zellengehäuses (2) angeordneten Anschluss (19, 20) elektrisch verbunden ist, über welchen die mittels der Speicherzelle (1 ) gespeicherte elektrische Energie von der Speicherzelle (1 ) abführbar ist.
10. Speicherzelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verbindungselement (17, 18) durch eine Folie gebildet ist.
11. Speicherzelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verbindungselement (17, 18) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Aluminium, gebildet ist.
12. Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Speichereinrichtung, welche zumindest eine Speicherzelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
PCT/EP2018/063235 2017-05-22 2018-05-18 Speicherzelle zum speichern von elektrischer energie, insbesondere für ein kraftfahrzeug, sowie kraftfahrzeug mit zumindest einer solchen speicherzelle WO2018215376A1 (de)

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