WO2022248253A1 - Batteriezelle - Google Patents

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Franz Fuchs
Seokyoon Yoo
Frederik Morgenstern
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Definitions

  • the present invention relates to a battery cell.
  • Cylindrical lithium-ion battery cells in particular are known in the field of battery cells.
  • the electrical power can be tapped from the outside in that the electrodes of one pole are electrically connected to an electrically conductive, cylindrical housing of the battery cell, so that the housing forms a first pole and the electrodes of the other, opposite pole Polarity with an electrically insulated from the housing, electrically conductive component that extends from the inside of the battery cell through the cell housing wall is electrically isolated from this, and can be electrically contacted from outside the cell housing as a second pole.
  • the different electrical polarities are picked up on the opposite end faces of the housing of the battery cell. For this purpose, it is necessary to electrically connect the respective electrodes of the same polarity to the connection associated with this polarity on an end face of the housing. Accordingly, a current path through the Ge housing is performed.
  • the object of the present invention is to provide a cylindrical battery cell with improved electrical contactability.
  • the invention relates to a battery cell comprising: an electrode of a first electrical polarity and an electrode of a second electrical polarity opposite to the first polarity, the electrodes of different polarity being separated from one another by a separator; a first electrically conductive contact element which is electrically connected to the one electrode of the first polarity and can be contacted from outside the cell housing as a first pole of the battery cell; a second electrically conductive contact element, which is electrically connected to the one electrode of the second polarity and, as a second pole of the battery cell, can be contacted from outside the cell housing; wherein the first and the second electrically conductive contact element are electrically insulated from one another and can each be contacted at the same first end face of the electrically conductive hollow cylinder as a respective pole from outside the cell housing.
  • the electrode of the first polarity can, in particular, have aluminum and can be in the form of an electrically positive electrode.
  • a first active material can be arranged on the electrode of the first polarity.
  • the electrode of the second polarity can in particular have copper and can be designed as an electrically negative electrode.
  • a second active material can be arranged on the electrode of the second polarity.
  • the electrical voltage supplied by it can be tapped between the two poles on the same end face of the hollow cylinder.
  • the current path through the wall of the hollow cylinder can also be significantly shortened or even omitted. A shorter current path reduces the electrical resistance in particular.
  • the terms “comprises,” “includes,” “includes,” “has,” “has,” “having,” or any other variant thereof, as appropriate, are intended to cover non-exclusive inclusion.
  • a method or apparatus that includes or has a list of elements is not necessarily limited to those elements, but may include other elements that are not expressly listed or that are inherent in such method or apparatus.
  • electrical conductivity is to be understood, in particular, as a physical variable that indicates how strong the ability of a substance is to conduct electricity.
  • Electrical conductivity in the context of the invention is therefore to be understood in particular as an electrical conductivity which is at least 106 S/m (at 25° C.), ie at least corresponds to the conductivity of metals.
  • Electrode insulation in the context of the invention is to be understood in particular as a physical variable that indicates how strong the ability of a substance, which is arranged between two components through which electric current flows, is to cause a current to flow between these components through which electric current flows to reduce or prevent len.
  • the electrical insulation between the first and the second electrically conductive contact element is formed by a radial spacing between the first and the second electrically conductive contact element relative to the axis of symmetry of the hollow cylinder.
  • a radial spacing can be advantageous since the electrical insulation is provided by the spacing without an additional insulating component.
  • a spacer element which has an electrically insulating material, is arranged in the intermediate space formed by the radial spacing.
  • a spacer element can be advantageous in order to achieve electrical insulation that is more effective than spacing without a spacer element.
  • a spacer element can ensure that if the battery cell moves, which may result in a movement of the first and/or second electrically conductive contact element, the contact elements cannot come into contact due to the spacer element, as a result of which a possible short circuit can be prevented.
  • the battery cell has an electrically insulating fastening element, to which the first and the second electrically conductive contact element are fastened, the electrically insulating fastening element being arranged between the first end face of the electrically conductive hollow cylinder and the two electrically conductive contact elements.
  • the battery cell has an electrically conductive first end plate terminating the hollow cylinder on its first end face, with the first end plate being electrically connected to the first electrically conductive contact element.
  • the electrical pole corresponding to the first contact element can be tapped via the end plate.
  • the battery cell has an electrically conductive first end plate that closes off the hollow cylinder on its first end face and has a first opening, in which a first electrically conductive intermediate piece is arranged, so that electrical contact can be made with it from outside the cell housing, wherein the first electrically conductive intermediate piece is electrically connected to the first electrically conductive contact element, and wherein the first electrically conductive intermediate piece is electrically insulated from the first end plate.
  • the spacer can be connected to the end plate outside of the cell housing.
  • the intermediate piece can be electrically connected to the first electrically conductive contact element from outside the cell housing if the end plate has already been mounted on the hollow cylinder. It can thereby be avoided that dirt particles, which can arise through the production of the electrical connections, for example through a welding process, get into the cell housing.
  • the second electrically conductive contact element is electrically connected to the electrically conductive hollow cylinder. As a result, the elec- trode can be electrically contacted with the second polarity via the hollow cylinder.
  • the second electrically conductive contact element is directly electrically connected to the electrically conductive first end plate. This enables a direct connection between the second contact element and the first end plate, without an additional intermediate piece that could increase the electrical resistance of the overall connection between the electrode and the first end plate.
  • the electrically conductive first end plate has a second opening in which a second electrically conductive intermediate piece is arranged so that it can be electrically contacted from outside the cell housing, the second electrically conductive intermediate piece being electrically connected to the second electrically conductive contact element , and wherein the second electrically conductive interface is electrically isolated from the first end plate.
  • the electrical power of the battery cell can be tapped off via the two intermediate pieces, which are arranged on the same end face of the hollow cylinder.
  • the two intermediate pieces can be connected to the end plate outside the cell housing.
  • the electrical connection between the intermediate pieces and the first or second electrically conductive contact element can be made from outside the cell housing if the end plate has already been mounted on the hollow cylinder. This can prevent dirt particles, which can result from the production of the electrical connections, for example from a welding process, from getting into the cell housing.
  • the first end plate is arranged so that it is electrically isolated from the hollow cylinder.
  • both the first end plate and the hollow cylinder can be electrically connected separately to either the electrode with one polarity or the electrode with the other polarity.
  • the battery cell has a second end face that closes off the hollow cylinder and is opposite the first end face.
  • second end plate which has a venting mechanism.
  • the venting mechanism allows any excess pressure that occurs in the battery cell, such as can be caused in particular by a gas that occurs in the event of a defect with the formation of a short circuit, to be reduced.
  • the venting mechanism preferably has a valve.
  • the second end plate has an electrolyte access.
  • the electrolyte can be filled into the battery cell from outside the housing via the access in the second end plate. It is therefore not necessary to fill the cell housing with the electrolyte before attaching the first and/or second end plate of the cell housing.
  • Placing the electrolyte access on the opposite side of the electrical terminals also has the advantage of more available space than if the electrolyte access were on the same side as the electrical terminals.
  • FIG. 1 schematically shows a battery cell according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 schematically shows a battery cell according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 3 schematically shows a battery cell according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 4 schematically shows a battery cell according to a fourth exemplary embodiment
  • FIG. 5 schematically shows a battery cell according to a fifth exemplary embodiment
  • 6A schematically shows an electrode coil with a mandrel in a cross-sectional view
  • 6B schematically shows an electrode coil with a mandrel in a plan view
  • FIG. 7 schematically shows a battery cell according to a sixth exemplary embodiment.
  • FIG. 8 schematically shows a battery cell according to a seventh exemplary embodiment.
  • the battery cell 100 with the features that are common to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 5 will first be described below.
  • the battery cell 100 has a cell housing 110 with an electrically conductive hollow cylinder 120, a first electrically conductive end plate 130 being arranged on one end face of the hollow cylinder 120 and a second electrically conductive end plate 140 being arranged on an opposite end face.
  • the first end plate 130 is arranged in a circular groove, with a first electrically insulating element 270 being arranged between the first end plate 130 and the groove, which element electrically insulates the first end plate 130 from the hollow cylinder 120 .
  • the opening of the groove is directed toward the cylinder axis of the hollow cylinder 120 .
  • the second end plate 140 is electrically connected to the hollow cylinder 120 .
  • An electrode coil 200 is arranged in the cell housing 110 .
  • the electrode coil 200 has electrodes with a first, positive, polarity 210 and electrodes with a second, negative, polarity 220 .
  • the electrode coil 200 and the battery cell 100 could also be constructed in such a way that the first polarity is negative and the second polarity is positive.
  • the electrode coil 200 is arranged in the cell housing 110 in such a way that electrodes of positive polarity 210 and electrodes of negative polarity 220 are arranged alternately in the radial direction.
  • a separator 230 is arranged between the positively polarized electrodes 210 and the negatively polarized electrodes 220, so that the differently polarized electrodes 210, 220 are electrically insulated from one another, the separator having an electrically insulating material.
  • a first active material is in each case on the positively polarized electrodes 210 240 is arranged, and a second active material 250 is arranged on each of the negatively poled electrodes 220 .
  • the electrode coil 200 is disposed within the cell case 110 so that the negative electrode 220 is electrically connected to the cell case 110.
  • the electrode coil 200 is arranged within the cell housing 100 in an electrically insulating inner housing (not shown here), which electrically insulates the electrode coil 200 from the cell housing 100 .
  • the inner housing can be open on the side of the first end plate 130, so that the electrodes can be electrically contacted from this side.
  • the positively polarized electrodes 210 are electrically connected to a first electrically conductive contact element 150, which may be a metal plate.
  • the negatively polarized electrodes 220 are electrically connected to a second electrically conductive contact element 160, which may be a metal plate.
  • the second end plate 140 has an electrolyte access 300 through which an electrolyte can be filled into the cell housing 110 . It is also conceivable that the second end plate 140 does not have an electrolyte access 300 .
  • the second closing plate 140 has a venting mechanism with a venting opening 310 through which any excess pressure that may arise in the battery cell 100 can be discharged.
  • FIG. 1 shows a schematic of a battery cell 100 according to a first exemplary embodiment.
  • the first electrically conductive contact element 150 is electrically connected to the first electrically conductive end plate 130 .
  • a first electrically conductive intermediate piece 170 is arranged between the first electrically conductive contact element 150 and the electrically conductive end plate 130 and electrically and mechanically connects the electrically conductive end plate 130 and the first electrically conductive contact element 150 to one another.
  • the second electrically conductive contact element 160 is electrically connected to the electrically conductive hollow cylinder 120 .
  • the first and the second electrical contact element 150, 160 are fastened radially to an electrically insulating fastening element 280, the electrically insulating fastening element 280 being arranged between the first end plate 130 and the electrical contact elements 150, 160.
  • the first and second electrically conductive contact elements 150, 160 are thus arranged on the same side of the hollow cylinder 120, and the voltage or the power of the battery cell 100 can be tapped off from the same side of the hollow cylinder 120 via the first end plate 130 and the hollow cylinder 120.
  • FIG. 2 shows a schematic of a battery cell 100 according to a second exemplary embodiment.
  • the first electrically conductive contact element 150 is electrically connected to a first electrically conductive intermediate piece 170, which may be a rivet.
  • the rivet 170 is arranged in an opening of the first end plate 130 and forms a positive connection with the first end plate 130 and with an electrically insulating layer arranged between the first end plate 130 and the rivet.
  • the first end plate 130 is electrically insulated from the first electrically conductive intermediate piece 170 and from the first electrically conductive contact element 150 net angeord.
  • the second electrically conductive contact element 160 is electrically connected to the first electrically conductive end plate 130 .
  • a second electrically conductive intermediate piece 180 is arranged between the end plate 130 and the second intermediate piece 180 and is electrically connected to the second electrically conductive contact element 160 and the first end plate 130, respectively.
  • the voltage of the battery cell 100 can thus be tapped from one side via the first end plate 130 and the first intermediate piece 170 .
  • a battery cell 100 according to a third exemplary embodiment is shown schematically in FIG.
  • the first end plate 130 in this third exemplary embodiment has a greater thickness and is connected directly to the second electrically conductive contact element 160 .
  • conductive contact element 160 has a laterally arranged web, which extends axially in the direction of first end plate 130 and is attached laterally to it.
  • a battery cell 100 according to a fourth exemplary embodiment is shown schematically in FIG.
  • the opening of the groove points essentially in a direction parallel to the cylinder axis of the hollow cylinder 110.
  • the first end plate 130 in this exemplary embodiment has a circumferentially extending element pointing away from the end plate, which engages in the groove, with between the Nut and the pointing-away element, a first isolating element is arranged.
  • a battery cell 100 according to a fifth exemplary embodiment is shown schematically in FIG.
  • the opening of the groove essentially points in a direction parallel to the cylinder axis of the hollow cylinder 110.
  • the first end plate 130 in this exemplary embodiment has an element that points away from the end plate and extends circumferentially and is arranged in the groove, with a first insulation element is arranged between the groove and the path-pointing element.
  • the second electrically conductive contact element 160 has a region that protrudes at a shallow angle in the direction of a hollow cylinder wall and is electrically connected to the first end plate 130 .
  • the electrodes of the second polarity 220 which can be negative, to be electrically insulated from the cell housing 110 by the first electrical insulation element 270.
  • the first electrical insulation element 270 has at least a low electrical conductivity, the value of which lies between the electrical conductivity, for example, of a metallic electrical conductor and an electrical insulator, such as a polymer or a polymer compound with carbon black. also known as “Carbon Black” is known lies. Electrical conductivity can be increased by increasing the proportion of carbon black in the polymer compound.
  • the electrical conductivity of the first electrical insulation element 270 should be at least so high that a small current can flow between the, in particular negative, electrode 210 and the cell housing 110, causing the cell housing 110 to have a negative polarity. As a result, corrosion of the cell housing 110 can be at least reduced or slowed down.
  • the electrical resistance of the first electrical insulation element 270 should be sufficiently high so that a short circuit, for example between two adjacent cell housings 110, can be avoided. In the event that two adjacent cell cases 110 have different voltages and condensed water comes into contact with both cell cases, the water could oxidize and hydrogen and oxygen could be generated. This process could also be prevented or at least weakened if the cell housing 110 is negatively polarized, but this polarity is caused by a low current, and the first electrical insulation element 270, through which the current flows, has a sufficiently high resistance.
  • An electrode coil 200 with a mandrel 320 is shown schematically in a cross-sectional view in FIG. 6A.
  • the electrode coil 200 is wound around the mandrel 320, the mandrel 320 having an electrically insulating material, in particular plastic.
  • the electrode coil 200 is axially stabilized by the mandrel 320 .
  • the mandrel 320 has an insulating spacer element 330 which insulates the first 150 and the second 160 electrically conductive contact element from one another.
  • the mandrel 320 acts as a fastening or carrier element for the electrically insulating spacer element 330, so that this does not have to be fastened to one or both electrically conductive contact elements 150, 160.
  • the mandrel 320 and the electrically insulating spacer element 330 can also be formed in one piece as a unit.
  • An electrode coil 200 with the mandrel 320 is shown schematically in a top view in FIG. 6B.
  • the first electrically conductive contact element 150 and the second electrically conductive contact element 160 each form a semicircle in the area.
  • the insulating spacer 330 extends across the diameter of the semicircles.
  • the mandrel 320 and the electrically insulating spacer 330 can each be integrated in the previously described embodiments.
  • FIG. 7 shows a schematic of a battery cell 100 according to a sixth exemplary embodiment, in particular the electrical connections which can be electrically contacted from outside of the battery cell 100 .
  • the battery cell 100 has a cell housing 110 with an electrically conductive hollow cylinder 120, with a first electrically conductive end plate 130 and a second electrically conductive end plate 140 being arranged opposite one another on the two end faces of the hollow cylinder 120.
  • the second end plate 140 has two openings.
  • a first electrically conductive intermediate piece 170 is arranged in one opening and a second electrically conductive intermediate piece 180 is arranged in the other opening.
  • the first and second electrical connectors 170, 180 each include a rivet.
  • the rivets are isolated from the second end plate 140 by a second or third insulating element 290, 295.
  • An electrode coil 200 as described in FIGS. 1 to 6B, can be arranged in the cell housing 110.
  • the two rivets 170, 180 are electrically connected either to the electrodes of one polarity or to the electrodes of the other polarity of the electrode coil 200. As a result, the voltage of the battery cell can be tapped from outside the cell housing 110 via the first and second rivets.
  • a battery cell 100 according to a seventh exemplary embodiment is shown schematically in FIG.
  • the first electrically conductive intermediate piece 170 is electrically connected to the second end plate 140 in the present exemplary embodiment.
  • first electrically conductive contact element 160 second electrically conductive contact element 170 first electrically conductive intermediate piece

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle aufweisend: eine Elektrode einer ersten elektrischen Polung und eine Elektrode einer zweiten, zur ersten Polung entgegengesetzten elektrischen Polung, wobei die Elektroden verschiedener Polung voneinander durch einen Separator separiert sind; ein erstes elektrisch leitendes Kontaktelement, welches mit der Elektrode der ersten Polung elektrisch verbunden und als ein erster Pol der Batteriezelle von außerhalb des Zellgehäuses her kontaktierbar ist; ein zweites elektrisch leitendes Kontaktelement, welches mit der Elektrode der zweiten Polung elektrisch verbunden und als ein zweiter Pol der Batteriezelle von außerhalb des Zellgehäuses her kontaktierbar ist; wobei das erste und das zweite elektrisch leitende Kontaktelement elektrisch voneinander isoliert und jeweils an einer selben ersten Stirnseite des elektrisch leitenden Hohlzylinders als jeweiliger Pol von außerhalb des Zellgehäuses her kontaktierbar sind.

Description

BATTERIEZELLE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle.
Auf dem Gebiet der Batteriezellen sind insbesondere zylindrische Lithium-Ionen Bat teriezellen bekannt. Bei zylindrischen Batteriezellen kann beispielsweise die elektri sche Leistung dadurch von außen abgegriffen werden, dass die Elektroden einer Po lung mit einem elektrisch leitenden, zylindrischen Gehäuse der Batteriezelle elektrisch verbunden sind, so dass das Gehäuse einen ersten Pol bildet, und die Elektroden der anderen, entgegengesetzten Polung mit einem von dem Gehäuse elektrisch isolierten, elektrisch leitenden Bauteil elektrisch verbunden sind, das aus dem Inneren der Batteriezelle durch die Zellgehäusewand hindurchreicht von dieser elektrisch isoliert ist, und von außerhalb des Zellgehäuses als zweiter Pol elektrisch kontaktiert werden kann. Dabei ist bekannt, dass die unterschiedlichen elektrischen Polungen auf den gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses der Batteriezelle abgegriffen werden. Hierfür ist es erforderlich, die jeweiligen Elektroden einer selben Polung elektrisch mit dem dieser Polung zugehörigen Anschluss an einer Stirnseite des Gehäuses zu verbinden. Dementsprechend wird ein Strompfad durch das Ge häuse geführt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zylindrische Batterie zelle mit verbesserter elektrischer Kontaktierbarkeit bereitzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche er reicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Ge genstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle aufweisend: eine Elektrode einer ersten elektrischen Polung und eine Elektrode einer zweiten, zur ersten Polung entgegengesetzten elektrischen Polung, wobei die Elektroden ver schiedener Polung voneinander durch einen Separator separiert sind; ein erstes elektrisch leitendes Kontaktelement, welches mit der einen Elektrode der ersten Polung elektrisch verbunden und als ein erster Pol der Batteriezelle von au ßerhalb des Zellgehäuses her kontaktierbar ist; ein zweites elektrisch leitendes Kontaktelement, welches mit der einen Elektrode der zweiten Polung elektrisch verbunden und als ein zweiter Pol der Batteriezelle von außerhalb des Zellgehäuses her kontaktierbar ist; wobei das erste und das zweite elektrisch leitende Kontaktelement elektrisch vonei nander isoliert und jeweils an einer selben ersten Stirnseite des elektrisch leitenden Hohlzylinders als jeweiliger Pol von außerhalb des Zellgehäuses her kontaktierbar sind.
Die Elektrode der ersten Polung kann insbesondere Aluminium aufweisen und kann als elektrisch positive Elektrode ausgebildet sein. Auf der Elektrode der ersten Polung kann ein erstes aktives Material angeordnet sein. Die Elektrode der zweiten Polung kann insbesondere Kupfer aufweisen, und kann als elektrisch negative Elektrode aus gebildet sein. Auf der Elektrode der zweiten Polung kann ein zweites aktives Material angeordnet sein.
Bei der erfindungsgemäßen Batteriezelle kann die von ihr gelieferte elektrische Span nung zwischen den beiden Polungen auf einer selben Stirnseite des Hohlzylinders abgegriffen werden. Dadurch kann insbesondere auch der Strompfad durch die Wan dung des Hohlzylinders deutlich verkürzt werden oder sogar entfallen. Durch einen kürzeren Strompfad verringert sich insbesondere der elektrische Widerstand.
Die hierein gegebenenfalls verwendeten Begriffe "umfasst", "beinhaltet", "schließt ein", "weist auf", "hat", "mit", oder jede andere Variante davon sollen eine nicht aus schließliche Einbeziehung abdecken. So ist beispielsweise ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendiger weise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind.
Ferner bezieht sich "oder", sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives oder und nicht auf ein exklusives „oder“. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhan den). Die Begriffe "ein" oder "eine", wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von „ein/eine oder mehrere“ definiert. Die Begriffe "ein anderer" und „ein weiterer“ sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von „zumindest ein Weiterer“ zu verstehen.
Unter "elektrischer Leitfähigkeit" ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine physi kalische Größe zu verstehen, die angibt, wie stark die Fähigkeit eines Stoffes ist, den elektrischen Strom zu leiten. Unter "elektrisch leitfähig" im Sinne der Erfindung ist demnach insbesondere eine elektrische Leitfähigkeit zu verstehen, die (bei 25 °C) mindestens 106 S/m beträgt, also zumindest der Leitfähigkeit von Metallen entspricht.
Unter "elektrischer Isolation" ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine physikali sche Größe zu verstehen, die angibt, wie stark die Fähigkeit eines Stoffes ist, welcher zwischen zwei jeweils mit elektrischem Strom durchflossenen Bauteilen angeordnet ist, einen Stromfluss zwischen diesen mit elektrischem Strom durchflossenen Bautei len zu verringern oder zu verhindern.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch un möglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen As pekten der Erfindung kombiniert werden können.
Bei einigen Ausführungsformen ist die elektrische Isolation zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitenden Kontaktelement durch eine auf die Symmetrieachse des Hohlzylinders bezogen radiale Beabstandung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitenden Kontaktelement ausgebildet. Eine radiale Beabstandung kann vorteilhaft sein, da die elektrische Isolation durch die Beabstandung ohne ein zusätzliches isolierendes Bauteil erfolgt.
Bei einigen Ausführungsformen ist in dem durch die radiale Beabstandung gebildeten Zwischenraum ein Abstandselement angeordnet, welches ein elektrisch isolierendes Material aufweist. Ein Abstandselement kann vorteilhaft sein, um eine gegenüber ei ner Beabstandung ohne Abstandselement wirksamere elektrische Isolation zu errei chen. Darüber hinaus kann durch ein Abstandselement sichergestellt werden, dass bei einer Bewegung der Batteriezelle, welche möglicherweise eine Bewegung des ersten und/oder zweiten elektrisch leitenden Kontaktelements zur Folge hat, die Kon taktelemente aufgrund des Abstandselements nicht in Kontakt kommen können, wodurch ein möglicher Kurzschluss verhindert werden kann.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Batteriezelle ein elektrisch isolierendes Be festigungselement auf, an welchem das erste und das zweite elektrisch leitende Kon taktelement befestigt sind, wobei das elektrisch isolierende Befestigungselement zwi schen der ersten Stirnseite des elektrisch leitenden Hohlzylinders und den beiden elektrisch leitenden Kontaktelementen angeordnet ist. Durch die Befestigung des ers ten und zweiten Kontaktelements an einem Befestigungselement kann die relative Position der Kontaktelemente zueinander fixiert werden.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Batteriezelle eine den Hohlzylinder auf sei ner ersten Stirnseite abschließende, elektrisch leitende erste Abschlussplatte auf, wo bei die erste Abschlussplatte mit dem ersten elektrisch leitenden Kontaktelement elektrisch verbunden ist. Über die Abschlussplatte kann der zu dem ersten Kontakte lement korrespondierende elektrische Pol abgegriffen werden.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Batteriezelle eine den Hohlzylinder auf sei ner ersten Stirnseite abschließende, elektrisch leitende erste Abschlussplatte mit ei ner ersten Öffnung auf, in welcher ein erstes elektrisch leitendes Zwischenstück an geordnet ist, so dass es von außerhalb des Zellgehäuses elektrisch kontaktierbar ist, wobei das erste elektrisch leitende Zwischenstück mit dem ersten elektrisch leitenden Kontaktelement elektrisch verbunden ist, und wobei das erste elektrisch leitende Zwi schenstück zur ersten Abschlussplatte elektrisch isoliert ist. Dadurch kann eine elekt rische Verbindung zu einer Elektrode mit der ersten Polung über ein Zwischenstück elektrisch von außerhalb der Batteriezelle hergestellt werden. Bei der Herstellung der Batteriezelle kann das Zwischenstück mit der Abschlussplatte außerhalb des Zellge häuses verbunden werden. Die elektrische Verbindung des Zwischenstücks mit dem ersten elektrisch leitenden Kontaktelement kann von außerhalb des Zellgehäuses er folgen, wenn die Abschlussplatte bereits auf den Hohlzylinder montiert wurde. Dadurch kann vermieden werden, dass Schmutzpartikel, die durch die Herstellung der elektrischen Verbindungen entstehen können, beispielsweise durch einen Schweißvorgang, in das Zellgehäuse gelangen. Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite elektrisch leitende Kontaktelement mit dem elektrisch leitenden Hohlzylinder elektrisch verbunden. Dadurch kann die Elekt rode mit der zweiten Polung über den Hohlzylinder elektrisch kontaktiert werden.
Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite elektrisch leitende Kontaktelement di rekt mit der elektrisch leitenden ersten Abschlussplatte elektrisch verbunden. Dadurch wird eine direkte Verbindung zwischen dem zweiten Kontaktelement und der ersten Abschlussplatte ermöglicht, ohne ein zusätzliches Zwischenstück, welches den elektrischen Widerstand der Gesamtverbindung zwischen der Elektrode und der ersten Abschlussplatte erhöhen könnte.
Bei einigen Ausführungsformen weist die elektrisch leitende erste Abschlussplatte eine zweite Öffnung auf, in welcher ein zweites elektrisch leitendes Zwischenstück angeordnet ist, so dass es von außerhalb des Zellgehäuses elektrisch kontaktierbar ist, wobei das zweite elektrisch leitende Zwischenstück mit dem zweiten elektrisch leitenden Kontaktelement elektrisch verbunden ist, und wobei das zweite elektrisch leitende Zwischenstück zur ersten Abschlussplatte elektrisch isoliert ist. Dadurch kann die elektrische Leistung der Batteriezelle über die beiden Zwischenstücke, wel che an derselben Stirnseite des Hohlzylinders angeordnet sind, abgegriffen werden. Bei der Herstellung der Batteriezelle können die beiden Zwischenstücke mit der Ab schlussplatte außerhalb des Zellgehäuses verbunden werden. Die elektrische Ver bindung der Zwischenstücke mit dem ersten bzw. zweiten elektrisch leitenden Kon taktelement kann von außerhalb des Zellgehäuses erfolgen, wenn die Abschluss platte bereits auf den Hohlzylinder montiert wurde. Dadurch kann vermieden werden, dass Schmutzpartikel, die durch die Herstellung der elektrischen Verbindungen ent stehen können, beispielsweise durch einen Schweißvorgang, in das Zellgehäuse ge langen.
Bei einigen Ausführungsformen ist die erste Abschlussplatte elektrisch isoliert zum Hohlzylinder angeordnet. Dadurch können sowohl die erste Abschlussplatte als auch der Hohlzylinder separat mit entweder der Elektrode mit einer Polung oder der Elekt rode mit der anderen Polung elektrisch verbunden werden.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Batteriezelle eine den Hohlzylinder auf sei ner der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite abschließende, zweite Abschlussplatte auf, welche einen Entlüftungsmechanismus aufweist. Durch den Entlüftungsmechanismus kann ein etwaiger in der Batteriezelle entstehender Überdruck, wie er insbesondere durch ein bei einem Defekt mit Kurzschlussbildung entstehendes Gas hervorgerufen werden kann, abgebaut werden. Bevorzugt weist der Entlüftungsmechanismus ein Ventil auf.
Bei einigen Ausführungsformen weist die zweite Abschlussplatte einen Elektrolytzu gang auf. Dadurch kann der Elektrolyt von außerhalb des Gehäuses über den Zugang in der zweiten Abschlussplatte in die Batteriezelle gefüllt werden. Es ist also nicht erforderlich, vor der Anbringung der ersten und/oder zweiten Abschlussplatte des Zellgehäuses den Elektrolyten in das Zellgehäuse einzufüllen. Die Anordnung des Elektrolytzugangs auf der gegenüberliegenden Seite zu den elektrischen Anschlüs sen hat zudem den Vorteil, eines größeren verfügbaren Platzes im Unterschied dazu, wenn der Elektrolytzugang auf derselben Seite wie die elektrischen Anschlüsse an geordnet wäre.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfin dung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammen hang mit den Figuren.
Dabei zeigt:
Fig. 1 schematisch eine Batteriezelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 schematisch eine Batteriezelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 schematisch eine Batteriezelle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 schematisch eine Batteriezelle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 schematisch eine Batteriezelle gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
Fig. 6A schematisch ein Elektroden-Wickel mit einem Dorn in einer Querschnitts-An sicht; Fig. 6B schematisch ein Elektroden-Wickel mit einem Dorn in einer Draufsicht;
Fig. 7 schematisch eine Batteriezelle gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 8 schematisch eine Batteriezelle gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel.
In den Figuren werden durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder ei nander entsprechenden Elemente der Erfindung verwendet.
Im Folgenden wird zunächst die Batteriezelle 100 mit den Merkmalen beschrieben, welche den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 1 bis 5 gemeinsam sind.
Die Batteriezelle 100 weist ein Zellgehäuse 110 mit einem elektrisch leitenden Hohl zylinder 120 auf, wobei auf einer Stirnseite des Hohlzylinders 120 eine erste elektrisch leitende Abschlussplatte 130 angeordnet ist und auf einer gegenüberliegenden Stirn seite eine zweite elektrisch leitende Abschlussplatte 140 angeordnet ist. Die erste Abschlussplatte 130 ist in einer kreisförmig verlaufenden Nut angeordnet, wobei zwi schen der ersten Abschlussplatte 130 und der Nut ein erstes elektrisch isolierendes Element 270 angeordnet ist, welches die erste Abschlussplatte 130 gegenüber dem Hohlzylinder 120 elektrisch isoliert. Dabei ist die Öffnung der Nut zur Zylinderachse des Hohlzylinders 120 hin gerichtet. Die zweite Abschlussplatte 140 ist mit dem Hohl zylinder 120 elektrisch verbunden.
Im Zellgehäuse 110 ist ein Elektroden-Wickel 200 angeordnet. Der Elektroden-Wickel 200 weist Elektroden mit einer ersten, positiven, Polung 210, und Elektroden mit einer zweiten, negativen, Polung 220 auf. Der Elektroden-Wickel 200 und die Batteriezelle 100 könnten aber auch so aufgebaut sein, dass die erste Polung negativ ist und die zweite Polung positiv ist. Der Elektroden-Wickel 200 ist im Zellgehäuse 110 so ange ordnet, dass in radialer Richtung abwechselnd Elektroden positiver Polung 210 und Elektroden negativer Polung 220 angeordnet sind. Zwischen den positiv gepolten Elektroden 210 und den negativ gepolten Elektroden 220 ist jeweils ein Separator 230 angeordnet, so dass die unterschiedlich gepolten Elektroden 210, 220 zueinander elektrisch isoliert sind, wobei der Separator ein elektrisch isolierendes Material auf weist. Auf den positiv gepolten Elektroden 210 ist jeweils ein erstes aktives Material 240 angeordnet, und auf den negativ gepolten Elektroden 220 ist jeweils ein zweites aktives Material 250 angeordnet. Der Elektroden- Wickel 200 ist innerhalb des Zellge häuses 110 so angeordnet, dass die negative Elektrode 220 mit dem Zellgehäuse 110 elektrisch verbunden ist.
Es ist auch denkbar, dass der Elektroden- Wickel 200 innerhalb des Zellgehäuses 100 in einem elektrisch isolierenden Innengehäuse (hier nicht gezeigt) angeordnet ist, welches den Elektroden-Wickel 200 vom Zellgehäuse 100 elektrisch isoliert. Das In nengehäuse kann zur Seite der ersten Abschlussplatte 130 offen sein, so dass von dieser Seite die Elektroden elektrisch kontaktiert werden können.
Die positiv gepolten Elektroden 210 sind mit einem ersten elektrisch leitenden Kon taktelement 150 elektrisch verbunden, welches eine Metallplatte sein kann.
Die negativ gepolten Elektroden 220 sind mit einem zweiten elektrisch leitenden Kon taktelement 160 elektrisch verbunden, welches eine Metallplatte sein kann.
Die zweite Abschlussplatte 140 weist einen Elektrolytzugang 300 auf, durch welchen ein Elektrolyt in das Zellgehäuse 110 gefüllt werden kann. Es ist auch denkbar, dass die zweite Abschlussplatte 140 keinen Elektrolytzugang 300 aufweist.
Die zweite Abschlussplatte 140 weist einen Entlüftungsmechanismus mit einer Ent lüftungsöffnung 310 auf, durch welche ein möglicherweise entstehender Überdruck in der Batteriezelle 100 abgeführt werden kann.
In Figur 1 ist schematisch eine Batteriezelle 100 gemäß einem ersten Ausführungs beispiel gezeigt.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen ist das erste elektrisch leitende Kontaktelement 150 elektrisch mit der ersten elektrisch leitenden Abschlussplatte 130 elektrisch verbunden. Zwischen dem ersten elektrisch leitenden Kontaktelement 150 und der elektrisch leitenden Abschlussplatte 130 ist weiterhin ein erstes elektrisch leitendes Zwischenstück 170 angeordnet, das die elektrisch leitende Abschlussplatte 130 und das erste elektrisch leitende Kontaktelement 150 elektrisch und mechanisch miteinander verbindet. Das zweite elektrisch leitende Kontaktelement 160 ist mit dem elektrisch leitenden Hohlzylinder 120 elektrisch verbunden. Das erste und das zweite elektrische Kontak telement 150, 160 sind radial an einem elektrisch isolierenden Befestigungselement 280 befestigt, wobei das elektrisch isolierende Befestigungselement 280 zwischen der ersten Abschlussplatte 130 und den elektrischen Kontaktelementen 150, 160 an geordnet ist. Damit sind das erste und zweite elektrisch leitende Kontaktelement 150, 160 auf derselben Seite des Hohlzylinders 120 angeordnet, und die Spannung bzw. die Leistung der Batteriezelle 100 kann über die erste Abschlussplatte 130 und den Hohlzylinder 120 von derselben Seite des Hohlzylinders 120 abgegriffen werden.
In Figur 2 ist schematisch eine Batteriezelle 100 gemäß einem zweiten Ausführungs beispiel gezeigt.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen ist das erste elektrisch leitende Kontaktelement 150 elektrisch mit einem ersten elektrisch leitenden Zwischenstück 170, welches ein Niet sein kann, elektrisch verbunden. Der Niet 170 ist in einer Öff nung der ersten Abschlussplatte 130 angeordnet und bildet mit der ersten Abschluss platte 130 sowie einer zwischen der ersten Abschlussplatte 130 und dem Niet ange ordneten elektrisch isolierenden Schicht eine formschlüssige Verbindung aus. Die erste Abschlussplatte 130 ist elektrisch isoliert zu dem ersten elektrisch leitenden Zwi schenstück 170 und zu dem ersten elektrisch leitenden Kontaktelement 150 angeord net. Das zweite elektrisch leitende Kontaktelement 160 ist mit der ersten elektrisch leitenden Abschlussplatte 130 elektrisch verbunden. Ein zweites elektrisch leitendes Zwischenstück 180 ist zwischen der Abschlussplatte 130 und dem zweiten Zwischen stück 180 angeordnet und ist jeweils mit zweiten elektrisch leitenden Kontaktelement 160 und der ersten Abschlussplatte 130 elektrisch verbunden. Damit kann über die erste Abschlussplatte 130 und das erste Zwischenstück 170 die Spannung der Bat teriezelle 100 von einer Seite abgegriffen werden.
In Figur 3 ist schematisch eine Batteriezelle 100 gemäß einem dritten Ausführungs beispiel gezeigt.
Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel weist die erste Abschlussplatte 130 in diesem dritten Ausführungsbeispiel eine größere Dicke auf und ist direkt mit dem zweiten elektrisch leitenden Kontaktelement 160 verbunden. Das zweite elektrisch leitende Kontaktelement 160 weist hierzu einen seitlich angeordneten Steg auf, wel cher sich axial in Richtung der ersten Abschlussplatte 130 erstreckt und an dieser seitlich befestigt ist.
In Figur 4 ist schematisch eine Batteriezelle 100 gemäß einem vierten Ausführungs beispiel gezeigt.
Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen zeigt die Öffnung der Nut im Wesentlichen in eine Richtung parallel zur Zylinderachse des Hohlzylinders 110. Die erste Abschlussplatte 130 in diesem Ausführungsbeispiel weist ein umfänglich verlaufendes von der Abschlussplatte wegzeigendes Element auf , welches in die Nut eingreift, wobei zwischen der Nut und dem wegzeigenden Element ein erstes Isolati onselement angeordnet ist.
In Figur 5 ist schematisch eine Batteriezelle 100 gemäß einem fünften Ausführungs beispiel gezeigt.
Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel zeigt die Öffnung der Nut im We sentlichen in eine Richtung parallel zur Zylinderachse des Hohlzylinders 110. Die erste Abschlussplatte 130 in diesem Ausführungsbeispiel weist ein umfänglich ver laufendes von der Abschlussplatte wegzeigendes Element, welches in der Nut ange ordnet ist, wobei zwischen der Nut und dem wegzeigenden Element ein erstes Isola tionselement angeordnet ist. Das zweite elektrisch leitende Kontaktelement 160 weist einen in Richtung einer Hohlzylinderwand unter einem flachen Winkel abstehenden Bereich auf, welcher mit der ersten Abschlussplatte 130 elektrisch verbunden ist.
In den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 2 bis 5 ist jeweils vorgesehen, dass die Elektroden der zweiten Polung 220, die negativ sein kann, durch das erste elekt rische Isolationselement 270 zu dem Zellgehäuse 110 elektrisch isoliert ist. In den genannten Ausführungsbeispielen ist es ebenso denkbar, dass das erste elektrische Isolationselement 270 zumindest eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, de ren Wert zwischen der elektrischen Leitfähigkeit beispielsweise eines metallischen elektrischen Leiters und einem elektrischen Isolator, wie beispielsweise einem Poly mer oder einer Polymerverbindung mit Industrieruß, der auch als „Carbon-Black“ be- kannt ist, liegt. Durch eine Erhöhung des Industrierußanteils in der Polymer-Verbin dung kann die elektrische Leitfähigkeit erhöht werden. Die elektrische Leitfähigkeit des ersten elektrischen Isolationselements 270 soll zumindest so hoch sein, dass ein geringer Strom zwischen der, insbesondere negativen, Elektrode 210 und dem Zell gehäuse 110 fließen kann, wodurch eine negative Polung des Zellgehäuses 110 er wirkt wird. Dadurch kann eine Korrosion des Zellgehäuses 110 zumindest vermindert bzw. verlangsamt werden. Dabei sollte gleichzeitig der elektrische Widerstand des ersten elektrischen Isolationselements 270 ausreichend hoch sein, so dass ein Kurz schluss beispielsweise zwischen zwei benachbarten Zellgehäusen 110 vermieden werden kann. Für den Fall, dass zwei benachbarte Zellgehäuse 110 unterschiedliche Spannungen aufweisen, und kondensiertes Wasser mit beiden Zellgehäusen in Kon takt kommt, könnte das Wasser oxidieren, und Wasserstoff und Sauerstoff könnte entstehen. Dieser Prozess könnte ebenfalls dadurch verhindert oder zumindest ab geschwächt werden, wenn das Zellgehäuse 110 zwar negativ gepolt ist, diese Polung jedoch durch einen geringen Strom erfolgt, und das erste elektrische Isolationsele ment 270, durch das der Strom fließt, einen ausreichend hohen Widerstand aufweist.
In Figur 6A ist schematisch ein Elektroden-Wickel 200 mit einem Dorn 320 in einer Querschnitts-Ansicht dargestellt. Dabei ist der Elektroden-Wickel 200 um den Dorn 320 herumgewickelt, wobei der Dorn 320 ein elektrisch isolierendes Material aufweist, insbesondere Kunststoff. Durch den Dorn 320 wird der Elektroden-Wickel 200 axial stabilisiert. An einem Ende des Doms 320 weist der Dorn 320 ein isolierendes Ab standselement 330 auf, das das erste 150 und das zweite 160 elektrisch leitende Kontaktelement voneinander isoliert. Dadurch wirkt der Dorn 320 als Befestigungs oder auch Trägerelement für das elektrisch isolierende Abstandselement 330, so dass dieses nicht an einem oder beiden elektrisch leitenden Kontaktelementen 150, 160 befestigt werden muss. Der Dorn 320 und das elektrisch isolierende Abstandse lement 330 können auch als Einheit einteilig ausgebildet sein.
In Figur 6B ist schematisch ein Elektroden-Wickel 200 mit dem Dorn 320 in einer Draufsicht dargestellt. Dabei bilden das erste elektrisch leitende Kontaktelement 150 und das zweite elektrisch leitende Kontaktelement 160 in der Fläche jeweils einen Halbkreis aus. Das isolierende Abstandselement 330 erstreckt sich über den Durch messer der Halbkreise. Der Dorn 320 und das elektrisch isolierende Abstandselement 330 können in den vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen jeweils integriert werden.
In Figur 7 ist schematisch eine Batteriezelle 100 gemäß einem sechsten Ausfüh rungsbeispiel gezeigt, insbesondere die elektrischen Verbindungen, welche von au ßerhalb der Batteriezelle 100 elektrisch kontaktiert werden können.
Die Batteriezelle 100 weist ein Zellgehäuse 110 mit einem elektrisch leitenden Hohl zylinder 120 auf, wobei auf den beiden Stirnseiten des Hohlzylinders 120 gegenüber liegend eine erste elektrisch leitenden Abschlussplatte 130 und eine zweite elektrisch leitende Abschlussplatte 140 angeordnet sind. Die zweite Abschlussplatte 140 weist zwei Öffnungen auf. In einer Öffnung ist ein erstes elektrisch leitendes Zwischenstück 170 und in der anderen Öffnung ist ein zweites elektrisch leitendes Zwischenstück 180 angeordnet. Das erste und das zweite elektrisch Zwischenstück 170, 180 weist jeweils einen Niet auf. Die Niete sind zur zweiten Abschlussplatte 140 durch ein zwei tes bzw. drittes Isolationselement 290, 295 isoliert. Im Zellgehäuse 110 kann ein Elektroden-Wickel 200, wie in den Figuren 1 bis 6B beschrieben, angeordnet sein. Die beiden Niete 170, 180 sind entweder mit den Elektroden der einen Polung oder mit den Elektroden der anderen Polung des Elektroden-Wickels 200 elektrisch ver bunden. Dadurch kann die Spannung der Batteriezelle über den ersten und zweiten Niet von außerhalb des Zellgehäuses 110 abgegriffen werden.
In Figur 8 ist schematisch eine Batteriezelle 100 gemäß einem siebten Ausführungs beispiel gezeigt.
Im Unterschied zum sechsten Ausführungsbeispiel ist im vorliegenden Ausführungs beispiel das erste elektrisch leitende Zwischenstück 170 mit der zweiten Abschluss platte 140 elektrisch verbunden. Bezugszeichenliste
100 Batteriezelle 110 Zellgehäuse 120 Hohlzylinder 130 Erste Abschlussplatte
140 Zweite Abschlussplatte
150 Erstes elektrisch leitendes Kontaktelement 160 Zweites elektrisch leitendes Kontaktelement 170 Erstes elektrisch leitendes Zwischenstück
180 Erstes elektrisch leitendes Zwischenstück
200 Elektroden-Wickel
210 Elektroden erster (positiver) Polung
220 Elektroden zweiter (negativer) Polung
230 Separator
240 Erste aktive Schichten
250 Zweite aktive Schichten
270 Erstes Isolationselement
280 Elektrisch isolierendes Befestigungselement
290 Zweites Isolationselement
295 Drittes Isolationselement 300 Elektrolytzugang
310 Entlüftungsöffnung 320 Dorn
330 Isolierendes Beabstandungselement

Claims

ANSPRÜCHE
Batteriezelle (100), aufweisend: ein Zellgehäuse (110) mit einem elektrisch leitenden Hohlzylinder (120); eine Elektrode einer ersten elektrischen Polung (210) und eine Elektrode einer zweiten, zur ersten Polung entgegengesetzten elektrischen Polung (220), wo bei die Elektroden verschiedener Polung voneinander durch einen Separator (230) separiert sind; ein erstes elektrisch leitendes Kontaktelement (150), welches mit der Elekt rode der ersten Polung (210) elektrisch verbunden und als ein erster Pol der Batteriezelle von außerhalb des Zellgehäuses her kontaktierbar ist; ein zweites elektrisch leitendes Kontaktelement (160), welches mit der Elekt rode der zweiten Polung (220) elektrisch verbunden und als ein zweiter Pol der Batteriezelle von außerhalb des Zellgehäuses her kontaktierbar ist; wobei das erste und das zweite elektrisch leitende Kontaktelement (150, 160) elektrisch voneinander isoliert und jeweils an einer selben ersten Stirnseite des elektrisch leitenden Hohlzylinders (120) als jeweiliger Pol von außerhalb des Zellgehäuses her kontaktierbar sind.
Batteriezelle (100) gemäß Anspruch 1, wobei die elektrische Isolation zwi schen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitenden Kontaktelement (150, 160) durch eine auf die Symmetrieachse des Hohlzylinders bezogen radiale Beabstandung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitenden Kontaktelement (150, 160) ausgebildet ist.
Batteriezelle (100) gemäß Anspruch 2, wobei in dem durch die radiale Beab standung gebildeten Zwischenraum ein Abstandselement (330) angeordnet ist, welches ein elektrisch isolierendes Material aufweist.
Batteriezelle (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend ein elektrisch isolierendes Befestigungselement (280), an welchem das erste und das zweite elektrisch leitende Kontaktelement (150, 160) befestigt sind, wobei das elektrisch isolierende Befestigungselement (280) zwischen der ersten Stirnseite des elektrisch leitenden Hohlzylinders (120) und den beiden elektrisch leitenden Kontaktelementen (150, 160) angeordnet ist.
5. Batteriezelle (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend eine den Hohlzylinder (120) auf seiner ersten Stirnseite abschließende, elektrisch leitende erste Abschlussplatte (130), wobei die erste Abschlussplatte (130) mit dem ersten elektrisch leitenden Kontaktelement (150) elektrisch verbunden ist.
6. Batteriezelle (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend eine den Hohlzylinder (120) auf seiner ersten Stirnseite abschließende, elektrisch lei tende erste Abschlussplatte (130) mit einer ersten Öffnung, in welcher ein ers tes elektrisch leitendes Zwischenstück (170) angeordnet ist, so dass es von außerhalb des Zellgehäuses (110) elektrisch kontaktierbar ist, wobei das erste elektrisch leitende Zwischenstück (170) mit dem ersten elektrisch leitenden Kontaktelement (150) elektrisch verbunden ist, und wobei das erste elektrisch leitende Zwischenstück (170) zur ersten Abschlussplatte (130) elektrisch iso liert ist. 7. Batteriezelle (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite elektrisch leitende Kontaktelement (160) mit dem elektrisch leitenden Hohlzy linder (120) elektrisch verbunden ist.
8. Batteriezelle (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, wobei das zweite elektrisch leitende Kontaktelement (160) direkt mit der elektrisch leiten den ersten Abschlussplatte (130) elektrisch verbunden ist.
9. Batteriezelle (100) gemäß Anspruch 6, wobei die elektrisch leitende erste Ab schlussplatte (130) eine zweite Öffnung aufweist, in welcher ein zweites elektrisch leitendes Zwischenstück (180) angeordnet ist, so dass es von au ßerhalb des Zellgehäuses (110) elektrisch kontaktierbar ist, wobei das zweite elektrisch leitende Zwischenstück (180) mit dem zweiten elektrisch leitenden Kontaktelement (160) elektrisch verbunden ist, und wobei das zweite elektrisch leitende Zwischenstück (180) zur ersten Abschlussplatte (130) elektrisch isoliert ist.
10. Batteriezelle (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Abschlussplatte elektrisch isolierend zum Hohlzylinder angeordnet ist.
11. Batteriezelle (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend eine zweite Abschlussplatte auf einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite, wobei die zweite Abschlussplatte einen Entlüftungsmecha nismus (310) aufweist. 12. Batteriezelle (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite
Abschlussplatte einen Elektrolytzugang (300) aufweist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4220795A3 (de) * 2022-01-27 2024-07-10 Samsung SDI Co., Ltd. Zylindrische sekundärbatterie

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070128508A1 (en) * 2005-11-23 2007-06-07 Fang J C Battery structure
DE102008034696A1 (de) * 2008-07-26 2010-01-28 Daimler Ag Batteriezelle mit einem Zellgehäuse und einem Folienwickel
DE102008034872A1 (de) * 2008-07-26 2010-01-28 Daimler Ag Batterie mit einem Batteriegehäuse und einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
EP2728647A1 (de) * 2011-06-28 2014-05-07 Nippon Chemi-Con Corporation Stromspeichervorrichtung und herstellungsverfahren für eine stromspeichervorrichtung
US20190296281A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Sf Motors, Inc. Battery cells for battery packs in electric vehicles
US20200212405A1 (en) * 2018-12-27 2020-07-02 Sf Motors, Inc. Battery cell for an electric vehicle battery pack

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6292243B2 (ja) 2016-02-16 2018-03-14 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池
CN111755633B (zh) 2020-07-10 2022-04-05 瑞声科技(南京)有限公司 纽扣电池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070128508A1 (en) * 2005-11-23 2007-06-07 Fang J C Battery structure
DE102008034696A1 (de) * 2008-07-26 2010-01-28 Daimler Ag Batteriezelle mit einem Zellgehäuse und einem Folienwickel
DE102008034872A1 (de) * 2008-07-26 2010-01-28 Daimler Ag Batterie mit einem Batteriegehäuse und einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
EP2728647A1 (de) * 2011-06-28 2014-05-07 Nippon Chemi-Con Corporation Stromspeichervorrichtung und herstellungsverfahren für eine stromspeichervorrichtung
US20190296281A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Sf Motors, Inc. Battery cells for battery packs in electric vehicles
US20200212405A1 (en) * 2018-12-27 2020-07-02 Sf Motors, Inc. Battery cell for an electric vehicle battery pack

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4220795A3 (de) * 2022-01-27 2024-07-10 Samsung SDI Co., Ltd. Zylindrische sekundärbatterie

Also Published As

Publication number Publication date
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