WO2022263096A1 - Batteriezelle und verfahren zur herstellung einer batteriezelle - Google Patents

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electrically
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Frederik Morgenstern
Kevin Gallagher
Franz Fuchs
Seokyoon Yoo
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to a battery cell and a method for producing a battery cell.
  • Cylindrical, prismatic and pouch-shaped battery cells are primarily known in the field of battery cells, in particular lithium-ion battery cells.
  • wound electrodes in particular can be installed in a cylindrical housing.
  • the electrode ends can be connected to electrically conductive straps, often referred to as "current conductors", with which an electrical connection can be made to the outside of the cell, so that the electrical voltage of the battery cell can be tapped from the outside.
  • the respective tab creates an electrical connection between electrodes of the same polarity, so that the respective polarity can be picked up on the tab from outside the battery cell.
  • a current conductor which is electrically connected to the electrodes of a first polarity, can be electrically connected to the housing cover.
  • Another current conductor which is connected to the electrodes of a second polarity opposite to the first polarity, can be electrically connected to the housing, with the housing cover and the housing being electrically insulated from one another.
  • a current path runs via the housing, for example via its cylindrical housing wall.
  • the present invention is based on the object of providing a cylindrical battery cell in which current conduction via the housing is avoided. This problem is solved according to the teaching of the independent claims. Various embodiments and developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
  • a first aspect of the invention relates to a battery cell comprising: (i) a cylindrical cell housing with a hollow cylinder; (ii) a the hollow cylinder on one of its End faces terminating electrically conductive end plate with a first opening; (iii) at least one electrode of a first electrical polarity and at least one electrode of a second electrical polarity opposite to the first polarity, the electrodes of different polarity being separated from one another by at least one separator; (iv) an electrically conductive rod, which extends along a longitudinal axis of the hollow cylinder between the end faces of the hollow cylinder and up to the first opening, so that the rod can be electrically contacted from outside the cell housing at a first end of the rod through the first opening is.
  • the at least one electrode of the first polarity is electrically connected to the end plate.
  • the at least one electrode of the second polarity is electrically connected to the electrically conductive bar at a second end of the bar, different from the first end, the electrically conductive bar being electrically insulated from the electrically conductive end plate.
  • This arrangement makes it possible for the current paths between the electrodes of the first polarity or the second polarity and the two externally tappable battery cell poles to be able to run inside the cell housing without running through the cell housing itself, which can reduce the risk that the current path of the cell housing builds up an electrical voltage with another electrically polarized component that comes into contact with the cell housing. Furthermore, when designing the cell housing, it is not necessary to take into account that the cell housing can act as a current path. For example, a material can be selected for the cell housing, regardless of a predetermined electrical conductivity.
  • 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 or “electrically conductive” (and modifications thereof) 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 (at 25° C.) is at least 106 S/m, ie at least corresponds to the conductivity of metals.
  • electrical insulation is to be understood in particular as a physical variable that indicates how a specific body serving as an insulator at least largely prevents a current flow when an electrical voltage is applied.
  • substances or bodies whose electrical conductivity is less than 10 -8 S/cm or which have a specific resistance of more than 108 W-cm are referred to as (electrical) insulators or (electrically) isolating.
  • the battery cell has an electrically conductive connector disposed in the first opening and electrically connected to the first end of the post, the electrically conductive connector being electrically isolated from the end plate.
  • the connection element can first be mounted on the end plate, and the electrical connection between the connection element and the rod can be carried out after the end plate has been fitted to the cell housing.
  • the battery cell has a first electrically conductive intermediate plate with a second opening through which the rod extends, the first intermediate plate being arranged between the electrodes and the end plate, and the first intermediate plate having the at least an electrode of the first polarity and the end plate is electrically connected.
  • the electrode of the first polarity can be electrically contacted via the first intermediate plate, and it is not necessary to connect the electrode directly to the end plate.
  • the electrode of the first polarity can be electrically connected to the first intermediate plate outside the cell housing, and the electrode with the connected first intermediate plate can then be arranged in the cell housing. The electrical connection between the first intermediate plate and the end plate can take place after the end plate has been installed.
  • the battery cell has a second electrically conductive intermediate plate which is electrically connected to the second end of the rod and the at least one electrode of the second polarity, the electrodes being arranged between the first and second intermediate plates.
  • the electrodes of the second polarity can be electrically contacted by the rod via the second intermediate plate, and it is not necessary to connect the electrode directly to the rod.
  • the electrode of the second polarity can be electrically connected to the second intermediate plate outside the cell housing, and the electrode with the connected second intermediate plate and the rod connected thereto can then be arranged in the cell housing. The electrical connection between the rod and the connecting element can be established after the end plate has been installed.
  • the battery cell has an electrically conductive connecting element that is electrically and mechanically connected to the first intermediate plate and to the end plate.
  • the electrically conductive connecting element can preferably be designed in one piece with the first intermediate plate as a mechanical unit. A one-piece design may have better stability and fewer manufacturing steps may be required for manufacture. It is also conceivable that the electrically conductive connecting element and the first intermediate plate are produced separately and mechanically connected at a later point in time. This can allow more flexibility in the design of the individual parts.
  • the battery cell has a fastening element which is arranged on one end face of the hollow cylinder, the electrically conductive connecting element and the end plate being fastened to the fastening element and being electrically insulated from the fastening element.
  • the fastening element enables both the end plate and the electrically conductive connecting element to be fastened to the fastening element.
  • the electrically conductive connecting element and the end plate are electrically insulated from the fastening element. This can prevent the cell housing from being designed as a current path.
  • the fastening element can in particular be formed integrally with the housing of the battery cell, in particular with the hollow cylinder.
  • the fastening element has a ring with a groove
  • the electrically conductive connecting element and the end plate each reach at least partially into the groove and form a positive connection with the groove and the electrical insulation. This allows the complete perimeter of the end plate to be fixed, resulting in high stability.
  • the bar and the second intermediate plate form a mechanical unit that is formed in one piece. A one-piece design may have better stability and fewer manufacturing steps may be required for manufacture. It is also conceivable that the rod and the second intermediate plate are manufactured separately and mechanically connected at a later point in time. This can allow more flexibility in designing the individual parts.
  • the battery cell has a base plate that closes off the hollow cylinder on its other end face and has a groove, in particular a circular arc-shaped groove, which defines a surface area of the base plate, so that the defined area can be broken out of the base plate when a force is applied.
  • the defined area is broken out of the base plate by the gas pressure due to excess gas pressure in the cell housing, and the gas can escape from the cell housing.
  • the cylindrical cell housing includes an electrically conductive material. This can be advantageous in order to be able to determine or measure which voltage is applied to the cell housing.
  • a battery cell using the present invention conceivable that are technically easier to implement when the cell housing is electrically conductive. It is conceivable to refrain from electrical insulation between the cell housing and a negative electrode. Particularly in the case of a cell housing made of steel, in particular nickel, nickel-coated steel or stainless steel, electrical insulation between a negative electrode, which may have copper, or an intermediate plate electrically connected to this electrode, and the steel cell housing could be dispensed with . It is also conceivable to refrain from electrical insulation between the second intermediate plate and the cell housing.
  • the rod has copper
  • electrical insulation between the second intermediate plate and the base plate could be dispensed with.
  • the cell housing is made of steel and the rod is made of aluminum
  • electrical insulation between the first intermediate plate, which can be made of copper, and the end plate could be dispensed with. This is due to the electrochemical stability of metals.
  • copper, nickel-coated steel or nickel or stainless steel can have sufficient electrochemical stability during operation when a negative potential is present. If there is a positive potential on an electrode that has aluminum, a passivating layer can form in combination with salts of an electrolyte.
  • a second aspect of the invention relates to a method for producing a battery cell with the steps: (i) arranging at least one electrode of a first electrical polarity and at least one electrode of a second electrical polarity opposite to the first polarity in a cylindrical cell housing with a a hollow cylinder, wherein the hollow cylinder has a final electrically conductive end plate with a first opening on one of its end faces, the electrodes of different polarity being separated from one another by at least one separator; and wherein the electrodes and the separator have been wound around an electrically conductive rod, the rod extending along a longitudinal axis of the hollow cylinder between the end faces of the hollow cylinder and up to the first opening, so that the rod extends from outside the cell housing via a first end the rod can be electrically contacted through the first opening; (ii) Establishing an electrically conductive rod, the rod extending along a longitudinal axis of the hollow cylinder between the end faces of the hollow cylinder and up to the first opening, so that the rod extend
  • FIG. 1 schematically shows a battery cell according to a first exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 2 schematically shows a battery cell according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • 3A schematically shows a second intermediate plate with a mandrel in a side view.
  • 3B schematically shows the second intermediate plate with the mandrel in a plan view.
  • FIG. 4 schematically shows a bottom plate with a groove in a plan view.
  • Fig. 5A-F show schematically some manufacturing steps for manufacturing the battery cell. 6 shows an illustrated flow diagram to illustrate a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a battery cell 100 according to a first exemplary embodiment of the invention.
  • the battery cell 100 has a cell housing 110 with a hollow cylinder 120 and an electrically conductive end plate 130 with a first opening 300 .
  • An electrode coil 200 is arranged inside the hollow cylinder 120 .
  • the electrode coil 200 has first electrodes 210 with a first polarity and second electrodes 220 with a second polarity, which is opposite to the first polarity.
  • the electrode coil 200 is arranged in the cell housing 110 in such a way that electrodes of the first polarity 210 and electrodes of the second polarity 220 are arranged alternately in the radial direction.
  • a separator 230 is arranged between the electrodes of the first polarity 210 and the electrodes of the second polarity 220, so that the electrodes of different polarity are electrically insulated from one another, with the separator 230 having an electrically insulating material.
  • the first polarity electrodes 210 are surrounded by a first active material and the second polarity electrodes 220 are surrounded by a second active material.
  • the anode can have graphite and be negatively poled.
  • the cathode which is positively poled, can have mixed metal oxides with lithium.
  • the lithium ions can move from the negative anode to the positive cathode through the separator, which can have a polymer.
  • the electrodes 210, 220 with the surrounding active materials and the separator 130 are wrapped around an electrically conductive mandrel 240 around.
  • the mandrel 240 extends along the longitudinal axis of the hollow cylinder 240.
  • a third electrically insulating element 250 is arranged between the mandrel 240 and the electrode coil 200, as a result of which the electrode coil 200 is electrically insulated from the mandrel 240.
  • a fourth electrically insulating element is arranged between the side walls of hollow cylinder 120 and electrode coil 200, and between a base plate 270 of cell housing 110 and electrode coil 200, whereby electrode coil 200 is connected to the side walls of hollow cylinder 120 and to the Bottom plate 270 is electrically isolated in each case.
  • a first electrically conductive intermediate plate 280 is arranged between the end plate 130 and the electrode coil 200 .
  • One of the electrodes of the first or second polarity 210, 220 are electrically connected to the first intermediate plate 280.
  • the first intermediate plate 280 is electrically connected to the end plate 130 via an electrically conductive connecting element 190, which is designed radially symmetrically to the longitudinal axis of the hollow cylinder.
  • the first electrically lei border intermediate plate 280 has a circular surface and a second opening 310 in the central area of its circular surface, through which the mandrel 240 extends.
  • a fastening ring with a groove 140 is arranged on one of the end faces of the hollow cylinder 120 .
  • the groove of the fastening ring 140 runs on the inside of the
  • the fastening ring with the groove 140 is spaced apart from the hollow cylinder 120 by a circular groove 185 adjoining it in the axial direction.
  • the circular groove 185 is radially symmetrical to the longitudinal axis of the hollow cylinder 120, with an opening of the circular groove 185 pointing away from the hollow cylinder 120 in the radial direction.
  • the hollow cylinder 120, the circular groove 185 and the fastening ring with groove 140 can be formed in one piece or in several pieces.
  • An edge area of the closing plate 130 and an edge area of the connecting element are fastened within the groove of the fastening ring 140 .
  • a first electrically insulating element 150 is arranged in the groove, so that the end plate 130 and the connecting element 190 are electrically insulated from the fastening ring with the groove 140 .
  • the end plate 130 has a circular surface, with the first opening 300 being arranged in the center of the surface, 12, 12.
  • a rivet 160 in particular arranged a solid rivet.
  • a second electrically insulating element 170 for example an electrically insulating layer made of plastic, is arranged between the rivet 160 and the end plate 130.
  • a second electrically conductive intermediate plate 290 is arranged between the base plate 270 and the electrode coil 200, with the fourth electrically insulating element 260 being arranged between the second electrically conductive intermediate plate 290 and the base plate 270, so that the second electrically conductive intermediate plate 290 to the Bottom plate 270 is arranged electrically insulated.
  • the other electrodes of the first or second polarity 210, 220 are electrically connected to the second intermediate plate 290.
  • the second intermediate plate 290 has a circular surface.
  • the second intermediate plate 290 is electrically and mechanically connected to the mandrel 240 in the center of the surface.
  • the mandrel 240 and the second intermediate plate 290 can be made in one piece or in two pieces.
  • a sleeve or a hollow cylinder can also be used instead of a dome.
  • the mandrel 240 extends from the second intermediate plate 290, through the second opening 310 of the first intermediate plate 280 to the rivet 160, with which the mandrel 240 is electrically and mechanically connected.
  • the base plate 270 is also provided in the base plate 270 .
  • an arcuate groove 340 which encloses a region of the base plate 270 . If the gas pressure inside the battery cell 100 increases due to a malfunction, the piece bordered by the groove breaks out of the base plate 270 above a certain gas pressure, so that the gas can escape from the battery cell. Because the groove does not describe a complete circle, the broken-out piece remains connected to the base plate 270 and does not fall into the cell housing 110.
  • the polarities of the electrodes 210, 220 are arranged such that on the End plate 130 an electrical minus pole is present, and this is also an anode.
  • the end plate can have steel, stainless steel or copper coated with nickel.
  • the first intermediate plate electrically connected to the termination plate 130 comprises copper.
  • An electrical positive pole is connected to the connecting element 280, and this is also a cathode.
  • the connection element 280 comprises aluminum.
  • the mandrel 240 and the second intermediate plate 290 each have aluminum.
  • the poles of the electrodes 210, 220 are arranged in such a way that an electrical positive pole is present on the end plate 130 and this is also a cathode.
  • the end plate has aluminum.
  • the first intermediate plate, which is electrically connected to the end plate 130 has aluminum.
  • An electrical negative pole is present on the connection element 280, and this is also an anode.
  • the connector 280 comprises nickel plated steel or copper.
  • the mandrel 240 and the second intermediate plate 290 each have copper. Copper can be advantageous as the material for the mandrel 240, since the mandrel 240 can be made thinner or have thinner walls, and is therefore smaller and lighter. In addition, copper has a lower electrical resistance than aluminum.
  • both the negative pole and the positive pole can be tapped on the same end face of the hollow cylinder 120 on the end plate 130 and the rivet 160 arranged in the first opening 300 of the end plate 130 so as to be electrically isolated from the end plate 130 .
  • the current paths run inside the cell housing 110, but not via the cell housing 110.
  • the use of the first electrically insulating element 150 can be advantageous here, in particular when the cell housing has steel and the potential of the cell housing 110 is to be neutral. Furthermore, the use of the first electrically insulating element 150 can be advantageous if the first intermediate plate 280 has aluminum. A mechanical and electrical contact between the cell housing 110 and the first intermediate plate 280 can lead to an unstable potential if the cell housing 110 has steel, in particular nickel, steel coated with nickel or stainless steel, and the first end plate 280 has aluminum.
  • the use of the fourth electrically insulating element 260 can be advantageous, in particular if the cell housing 110 has steel and the second intermediate plate 290 has copper, but the potential of the cell housing 110 is to be neutral.
  • the use of the fourth electrically insulating element 260 can be advantageous when the second intermediate plate 290 comprises aluminum, since mechanical and electrical contact between the cell housing 110 and the second intermediate plate 290 can lead to an unstable potential, particularly when the cell housing 110 comprises steel and the first end plate comprises 280 aluminum. It is also conceivable to dispense with the first electrically insulating element 150, in particular if the first electrode 210 has a negative polarity. Particularly when the cell housing 110 comprises steel, in particular nickel or steel coated with nickel, the first electrically insulating element 150, which is connected between the first intermediate plate 280, which is connected to the negative first electrode 210, which may comprise copper, and the cell housing 110 made of steel can be disregarded.
  • the fourth electrically insulating element 260 which is arranged between the second intermediate plate 290 and the base plate 270.
  • the fourth electrically insulating element 260 which is arranged between the second intermediate plate 290 and the base plate 270, can be dispensed with.
  • the cell casing 110 comprises steel and the mandrel 240 comprises aluminum
  • the first electrically insulating element 150 could also be omitted. This is due to the electrochemical stability of metals. In particular, copper, nickel-coated steel or nickel or stainless steel can have sufficient electrochemical stability during operation when a negative potential is present.
  • a passivating layer can be formed in combination with salts of an electrolyte.
  • the cell housing 110 it would be conceivable for the cell housing 110 to have aluminum. In this case, the cell housing 110 could be electrically connected to the second intermediate plate 290 if the second intermediate plate 290 also comprises aluminum.
  • FIG. 2 schematically shows a battery cell 100 according to a second exemplary embodiment.
  • the closing plate 130 has a sloping edge region which extends radially outwards and runs all around.
  • the first intermediate plate 280 also has a sloping edge portion 190 extending outwardly of the circular surface.
  • the sloping edge area 190 of the first intermediate plate 280 is electrically and mechanically connected to the sloping edge area of the end plate 330 .
  • the inclined edge regions 330 , 190 point away from the hollow cylinder 120 in relation to the longitudinal axis of the hollow cylinder 120 .
  • a slanted overhang 180 connects the hollow cylinder 120 to the mounting ring 140, the slanted overhang 180 forming one of the bounding side walls defining the mounting ring 140 groove.
  • the beveled overhang 180 extends radially outwards from an outer wall of the hollow cylinder 120 on the end face of the end plate 130 .
  • the fastening ring 140 has at least partially a diameter that is larger than a diameter of the hollow cylinder 120 in an area within which the electrode coil 200 is arranged.
  • edge regions 190, 330 of the first intermediate plate 280 and the end plate 130 are arranged in the fastening ring 140, which is offset radially and axially compared to the first exemplary embodiment, increases in particular the distance in the axial direction between the electrodes - Winding 200 and the end plate 130. This increases the height of the battery cell 100, so that a higher and thus larger electrode winding 200 with more capacity in the cell housing 110 can be arranged.
  • a distance can be formed between battery cells arranged next to one another. This spacing may allow lateral cooling to be placed between the battery cells.
  • FIG. 3A schematically shows a second intermediate plate 290 with a mandrel 240 in a side view.
  • the second intermediate plate 290 has a circular surface surface.
  • a projection 320 is arranged in the central area of the surface.
  • the mandrel 240 is connected electrically and mechanically to the second intermediate plate 290 at this projection 320, for example using a welding process.
  • a sleeve can also be used.
  • Mandrel 240 and second intermediate plate 290 may both be aluminum or both copper depending on the embodiment variants described in FIG.
  • the mandrel 240 and the second intermediate plate 290 with the projection 320 can also be designed in one piece as a mechanical unit, for example by means of a deep-drawing process.
  • FIG. 3B schematically shows the second intermediate plate 290 and the mandrel 240 in a plan view.
  • FIG. 4 schematically shows a bottom plate 270 with a groove 340 in a plan view.
  • the groove 340 is formed in the shape of a circular arc. If the gas pressure inside the cell housing 110 of the battery cell 100 increases due to a malfunction, the piece enclosed by the circular arc breaks out of the base plate 270 above a certain gas pressure, so that the gas can escape from the battery cell. Because the groove describes an arc of a circle and not a complete circle, the broken-out piece remains connected to the base plate 270 and does not fall into the cell housing 110.
  • 5A-F schematically show some production steps for producing the battery cell according to FIG.
  • FIG. 5A schematically shows an electrode coil 200, see the framed dashed area.
  • the electrode coil 200 is formed by wrapping around a mandrel 240 a first electrode 210 having a first polarity, and a second electrode 220 having a second polarity, which is opposite to the first polarity, and a separator 230 disposed therebetween.
  • the electrodes 210, 220 are each surrounded by an active material, one of the materials containing lithium, so that when the battery cell is charged or discharged, lithium ions move through the separator 230 from one electrode 210, 220 to the other electrode 210, 220 can move.
  • a third electrically insulating element is arranged between the mandrel 240 and the electrode coil 200 , as a result of which the electrode coil 200 is electrically insulated from the mandrel 240 .
  • FIG. 5B schematically shows the attachment of the second intermediate plate 290 described in FIGS. 1 and 2 to the one electrode 220 and to the mandrel 240. This can be done by means of a welding process, so that an electrical and integral connection is formed.
  • the mandrel 240 and the second intermediate plate 290 are made of aluminum.
  • FIG. 5C schematically shows the attachment of the first intermediate plate 280, described in FIG.
  • the first intermediate plate 290 copper on.
  • the first intermediate plate 280 has an edge region 190 which runs obliquely to the circular surface and points away from the electrode coil 200 in the assembled state.
  • FIG. 5D schematically shows the attachment of the end plate 130.
  • the edge area of the end plate 330 is electrically and mechanically connected to the edge area 190 of the first intermediate plate 280, for example by a welding process.
  • a rivet 160 in particular a solid rivet, made of an electrically conductive material is arranged in the first opening 300 of the closing plate 130.
  • a first electrically insulating element 150 is arranged between the rivet 160 and the end plate 130 .
  • the rivet 160 is electrically and mechanically connected to the mandrel 240, for example by means of a welding process, with the welding device being located outside the cell housing.
  • FIG. 5E schematically shows the arrangement of the electrode coil 200 according to FIG. 5D in the cell housing 110. Electrolyte 350 is also shown, which is filled into the cell housing 110 before the cell housing 110 is closed. After the electrolyte 350 has been filled, the electrode coil 200 according to FIG. 5D is moved in the direction of the base plate 270, corresponding to the direction of the arrow shown.
  • Figure 5F shows a schematic of the final adjustment of the electrode coil 200.
  • a form-fit connection of the end plate 130 with the fastening ring with a groove 140 is formed, with a first electrically insulating element 150 being arranged between the fastening ring with a groove 140 and the end plate 130 .
  • FIG. 6 schematically shows an illustrated flowchart 400 to illustrate a preferred embodiment of the method according to the invention with the steps:
  • Manufacture 410 of an electrode coil 200 by wrapping a first electrode 210 with a first polarity and a second electrode 220 with a second polarity, which is opposite to the first polarity, around a mandrel 240, with the difference between the polarized electrodes 210, 220, a separator 230 is arranged.
  • the electrodes 210, 220 are each of an active Surrounded material, one of the materials having lithium, so that lithium ions can move through the separator 230 from one electrode 210, 220 to the other electrode 210, 220 when charging or discharging the battery cell.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle aufweisend: (i) Ein zylindrisches Zellgehäuse mit einem Hohlzylinder; (ii) eine den Hohlzylinder auf einer seiner Stirnseiten abschließende elektrisch leitende Abschlussplatte mit einer ersten Öffnung; (iii) zumindest eine Elektrode einer ersten elektrischen Polung und zumindest eine Elektrode einer zweiten, zur ersten Polung entgegengesetzten elektrischen Polung, wobei die Elektroden verschiedener Polung voneinander durch zumindest einen Separator voneinander separiert sind; (iv) einen elektrisch leitenden Stab, der sich entlang einer Längsachse des Hohlzylinders zwischen den Stirnseiten des Hohlzylinders und bis zur ersten Öffnung erstreckt, so dass der Stab von außerhalb des Zellgehäuses an einem ersten Ende des Stabs durch die erste Öffnung elektrisch kontaktierbar ist. Dabei ist die zumindest eine Elektrode der ersten Polung mit der Abschlussplatte elektrisch verbunden. Die zumindest eine Elektrode der zweiten Polung ist mit dem elektrisch leitenden Stab an einem zweiten, vom ersten Ende verschiedenen Ende des Stabs elektrisch verbunden, wobei der elektrisch leitende Stab zur elektrisch leitenden Abschlussplatte elektrisch isoliert ist.

Description

BATTERIEZELLE UND
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER BATTERIEZELLE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle und ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle. Auf dem Gebiet der Batteriezellen, insbesondere von Lithium-Ionen-Batteriezellen, sind vor allem zylindrische, prismatische und pouch-förmige Batteriezellen bekannt.
Bei zylindrischen Batteriezellen können in einem zylindrischen Gehäuse insbeson dere gewickelte Elektroden verbaut sein. Dabei können die Elektroden-Enden mit elektrisch leitenden, oft als „Stromableiter“ bezeichneten, Laschen verbunden sein, mit welchen eine elektrische Verbindung zum Zelläußeren hergestellt werden kann, so dass die elektrische Spannung der Batteriezelle von außen abgegriffen werden kann. Dabei stellt die jeweilige Lasche eine elektrische Verbindung von gleichpoligen Elektroden her, so dass die jeweilige Polung von außerhalb der Batteriezelle an der Lasche abgegriffen werden kann. Dabei ist es insbesondere bekannt, dass ein Strom- ableiter, der mit den Elektroden einer ersten Polung elektrisch verbunden ist, mit dem Gehäusedeckel elektrisch verbunden sein kann. Ein anderer Stromableiter, der mit den Elektroden einer zweiten, der ersten Polung entgegengesetzten Polung verbun den ist, kann mit dem Gehäuse elektrisch verbunden sein, wobei der Gehäusedeckel und das Gehäuse zueinander elektrisch isoliert sind. Dies hat zur Folge, dass ein Strompfad über das Gehäuse, beispielsweise über seine zylindrische Gehäusewan dung, verläuft.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zylindrische Batterie zelle bereitzustellen, bei welcher eine Stromführung über das Gehäuse vermieden wird. Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche er reicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Ge genstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Batteriezelle aufweisend: (i) Ein zylindri sches Zellgehäuse mit einem Hohlzylinder; (ii) eine den Hohlzylinder auf einer seiner Stirnseiten abschließende elektrisch leitende Abschlussplatte mit einer ersten Öff nung; (iii) zumindest eine Elektrode einer ersten elektrischen Polung und zumindest eine Elektrode einer zweiten, zur ersten Polung entgegengesetzten elektrischen Po lung, wobei die Elektroden verschiedener Polung voneinander durch zumindest einen Separator voneinander separiert sind; (iv) einen elektrisch leitenden Stab, der sich entlang einer Längsachse des Hohlzylinders zwischen den Stirnseiten des Hohlzylin ders und bis zur ersten Öffnung erstreckt, so dass der Stab von außerhalb des Zell gehäuses an einem ersten Ende des Stabs durch die erste Öffnung elektrisch kon taktierbar ist. Dabei ist die zumindest eine Elektrode der ersten Polung mit der Ab- schlussplatte elektrisch verbunden. Die zumindest eine Elektrode der zweiten Polung ist mit dem elektrisch leitenden Stab an einem zweiten, vom ersten Ende verschiede nen Ende des Stabs elektrisch verbunden, wobei der elektrisch leitende Stab zur elektrisch leitenden Abschlussplatte elektrisch isoliert ist.
Durch diese Anordnung wird ermöglicht, dass die Strompfade zwischen den Elektro- den der ersten Polung bzw. der zweiten Polung und den beiden extern abgreifbaren Batteriezellenpolen jeweils innerhalb des Zellgehäuses verlaufen können, ohne über das Zellgehäuse selbst zu verlaufen, wodurch das Risiko verringert werden kann, dass der Strompfad des Zellgehäuses mit einem anderen elektrisch gepolten Bauteil, das in Kontakt mit dem Zellgehäuse kommt, eine elektrische Spannung aufbaut. Wei- terhin ist es nicht erforderlich bei der Gestaltung des Zellgehäuses zu berücksichti gen, dass das Zellgehäuse als Strompfad wirken kann. Beispielsweise kann ein Ma terial für das Zellgehäuse gewählt werden, unabhängig von einer vorgegebenen elektrischen Leitfähigkeit.
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" bzw. „elektrisch leitend“ (und Abwandlungen davon) ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine physikalische Größe zu verstehen, die angibt, wie stark die Fähigkeit eines Stoffes ist, den elektrischen Strom zu leiten. Un ter "elektrisch leitfähig" im Sinne der Erfindung ist demnach insbesondere eine elekt rische Leitfähigkeit zu verstehen, die (bei 25 °C) mindestens 106 S/m beträgt, also zumindest der Leitfähigkeit von Metallen entspricht.
Unter "elektrischer Isolation", „elektrisch isoliert“ (und Abwandlungen davon) ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine physikalische Größe zu verstehen, die angibt, wie dass ein bestimmter als Isolator dienender Körper beim Anlegen einer elektri schen Spannung einen Stromfluss zumindest weitgehend verhindert. Insbesondere werden Stoffe bzw. Körper, deren elektrische Leitfähigkeit geringer ist als 10~8 S/cm bzw. die einen spezifischen Widerstand von über 108 W-cm aufweisen, als (elektri- sehe) Isolatoren bzw. (elektrisch) isolierend bezeichnet.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Batteriezelle 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. Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Batteriezelle ein elektrisch leitendes Anschlusselement auf, welches in der ersten Öffnung angeordnet ist und elektrisch mit dem ersten Ende des Stabs verbunden ist, wobei das elektrisch leitende An schlusselement zur Abschlussplatte elektrisch isoliert ist. Dadurch kann während der Herstellung der Batteriezelle zunächst das Anschlusselement an der Abschlussplatte montiert werden, und die elektrische Verbindung zwischen dem Anschlusselement und dem Stab kann im Anschluss an die Montage der Abschlussplatte an das Zellge häuse erfolgen.
Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Batteriezelle eine erste elektrisch lei tende Zwischenplatte mit einer zweiten Öffnung auf, durch welche sich der Stab hin- durch erstreckt, wobei die erste Zwischenplatte zwischen den Elektroden und der Ab schlussplatte angeordnet ist, und wobei die erste Zwischenplatte mit der zumindest einen Elektrode der ersten Polung und der Abschlussplatte elektrisch verbunden ist. Dadurch kann die elektrische Kontaktierung der Elektrode der ersten Polung über die erste Zwischenplatte erfolgen, und es ist nicht erforderlich, die Elektrode direkt mit der Abschlussplatte zu verbinden. Dadurch kann während der Herstellung der Batte riezelle die Elektrode der ersten Polung mit der ersten Zwischenplatte außerhalb des Zellgehäuses elektrisch verbunden werden, und die Elektrode mit der verbundenen ersten Zwischenplatte kann im Anschluss daran im Zellgehäuse angeordnet werden. Die elektrische Verbindung zwischen der ersten Zwischenplatte und der Abschluss- platte kann nach der Montage der Abschlussplatte erfolgen.
Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Batteriezelle eine zweite elektrisch lei tende Zwischenplatte, welche mit dem zweiten Ende des Stabs und der zumindest einen Elektrode der zweiten Polung elektrisch verbunden ist, wobei die Elektroden zwischen der ersten und der zweiten Zwischenplatte angeordnet sind. Dadurch kann die elektrische Kontaktierung der Elektroden der zweiten Polung durch den Stab über die zweite Zwischenplatte erfolgen, und es ist nicht erforderlich, die Elektrode direkt mit dem Stab zu verbinden. Weiterhin kann während der Herstellung der Batteriezelle die Elektrode der zweiten Polung mit der zweiten Zwischenplatte außerhalb des Zell gehäuses elektrisch verbunden werden, und die Elektrode mit der verbundenen zwei- ten Zwischenplatte und dem damit verbundenen Stab kann im Anschluss daran im Zellgehäuse angeordnet werden. Die elektrische Verbindung zwischen dem Stab und dem Anschlusselement kann nach der Montage der Abschlussplatte erfolgen.
Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Batteriezelle ein elektrisch leitendes Verbindungselement auf, das mit der ersten Zwischenplatte und mit der Abschluss- platte jeweils elektrisch und mechanisch verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass der Abstand der ersten Zwischenplatte zur Abschlussplatte variabel sein kann, da dieser Abstand durch das elektrisch leitende Verbindungselement überbrückt werden kann. Bevorzugt kann das elektrisch leitende Verbindungselement mit der ersten Zwischen platte als mechanische Einheit einteilig ausgebildet sein. Eine einteilige Ausführung kann eine bessere Stabilität aufweisen und für die Fertigung können weniger Ferti gungsschritte erforderlich sein. Es ist auch denkbar, dass das elektrisch leitende Ver- bindungselement und die erste Zwischenplatte getrennt hergestellt werden, und zu einem späteren Zeitpunkt mechanisch verbunden werden. Dies kann mehr Flexibilität bei der Gestaltung der Einzelteile ermöglichen.
Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Batteriezelle ein Befestigungselement auf, das an der einen Stirnseite des Hohlzylinders angeordnet ist, wobei das elektrisch leitende Verbindungselement und die Abschlussplatte an dem Befestigungselement befestigt sind, und zu dem Befestigungselement elektrisch isoliert sind. Dadurch er möglicht das Befestigungselement sowohl die Befestigung der Abschlussplatte als auch des elektrisch leitenden Verbindungselements an dem Befestigungselement. Zugleich sind das elektrisch leitende Verbindungselement und die Abschlussplatte zu dem Befestigungselement elektrisch isoliert. Dadurch kann vermieden werden, dass das Zellgehäuse als Strompfad ausgebildet wird. Das Befestigungselement kann ins besondere integral mit dem Gehäuse der Batteriezelle, insbesondere mit dem Hohl zylinder ausgebildet sein.
Gemäß einigen Ausführungsformen weist das Befestigungselement einen Ring mit einer Nut auf, und das elektrisch leitende Verbindungselement und die Abschluss platte reichen jeweils wenigstens teilweise in die Nut hinein, und bilden mit der Nut und der elektrischen Isolierung eine formschlüssige Verbindung aus. Dadurch kann der vollständige Umfang der Abschlussplatte befestigt werden, wodurch eine hohe Stabilität erreicht wird. Gemäß einigen Ausführungsformen bilden der Stab und die zweite Zwischenplatte eine mechanische Einheit aus, welche einteilig ausgebildet ist. Eine einteilige Ausfüh rung kann eine bessere Stabilität aufweisen und für die Fertigung können weniger Fertigungsschritte erforderlich sein. Es ist auch denkbar, dass der Stab und die zweite Zwischenplatte getrennt hergestellt werden, und zu einem späteren Zeitpunkt mecha- nisch verbunden werden. Dies kann mehr Flexibilität bei der Gestaltung der Einzel teile ermöglichen. Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Batteriezelle eine den Hohlzylinder auf seiner anderen Stirnseite abschließende Bodenplatte mit einer Nut auf, insbesondere eine kreisbogenförmige Nut, die einen Oberflächenbereich der Bodenplatte definiert, so dass unter einer Krafteinwirkung der definierte Bereich aus der Bodenplatte her- ausgebrochen werden kann. Dadurch kann erreicht werden, dass durch einen im Zell gehäuse entstandenen Gas-Überdruck der definierte Bereich durch den Gasdruck aus der Bodenplatte herausgebrochen wird, und das Gas aus dem Zellgehäuse ent weichen kann.
Gemäß einigen Ausführungsformen weist das zylindrische Zellgehäuse ein elektrisch leitendes Material auf. Dies kann von Vorteil sein, um festzulegen bzw. messen zu können, welche Spannung an dem Zellgehäuse anliegt. Es sind auch Konstruktionen einer Batteriezelle unter Verwendung der vorliegenden Erfindung denkbar, die tech nisch einfacher umzusetzen sind, wenn das Zellgehäuse elektrisch leitend ist. Es ist denkbar, von einer elektrischen Isolierung zwischen dem Zellgehäuse und einer ne- gativen Elektrode abzusehen. Insbesondere bei einem Zellgehäuse aus Stahl, insbe sondere Nickel, mit Nickel beschichteter Stahl oder Edelstahl, könnte von einer elektrischen Isolierung zwischen einer negativen Elektrode, die Kupfer aufweisen kann, bzw. einer mit dieser Elektrode elektrisch verbundenen Zwischenplatte, und dem Zellgehäuse aus Stahl abgesehen werden. Es ist ferner denkbar von einer elektrischen Isolierung zwischen der zweiten Zwischenplatte und dem Zellgehäuse abzusehen. Insbesondere wenn der Stab Kupfer aufweist, könnte auf eine elektrische Isolierung zwischen der zweiten Zwischenplatte und der Bodenplatte verzichtet wer den. Wenn das Zellgehäuse Stahl aufweist und der Stab Aluminium aufweist, könnte auf eine elektrische Isolierung zwischen der ersten Zwischenplatte, die Kupfer auf- weisen kann, und der Abschlussplatte verzichtet werden. Dies liegt an der elektro chemischen Stabilität von Metallen. Insbesondere Kupfer, nickelbeschichteter Stahl bzw. Nickel oder Edelstahl können bei einem anliegenden negativen Potential eine im Betrieb ausreichende elektrochemische Stabilität aufweisen. Bei einem positiv an liegenden Potential an einer Elektrode, die Aluminium aufweist, kann eine passivie- rende Schicht in Kombination mit Salzen eines Elektrolyten entstehen. Es ist auch denkbar, von einer elektrischen Isolierung zwischen der Bodenplatte und der zweiten Zwischenplatte, die eine positive Elektrode aufweisen kann, abzusehen, insbeson dere wenn die Bodenplatte und die zweite Zwischenplatte Aluminium aufweist. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie zelle mit den Schritten: (i) Anordnen von zumindest einer Elektrode einer ersten elektrischen Polung und zumindest eine Elektrode einer zweiten, zur ersten Polung entgegengesetzten elektrischen Polung, in einem zylindrischen Zellgehäuse mit ei- nem Hohlzylinder, wobei der Hohlzylinder auf einer seiner Stirnseiten eine abschlie ßende elektrisch leitende Abschlussplatte mit einer ersten Öffnung aufweist, wobei die Elektroden verschiedener Polung durch zumindest einen Separator voneinander separiert sind; und wobei die Elektroden und der Separator um einen elektrisch lei tenden Stab herumgewickelt wurden, wobei sich der Stab entlang einer Längsachse des Hohlzylinders zwischen den Stirnseiten des Hohlzylinders und bis zur ersten Öff nung erstreckt, so dass der Stab von außerhalb des Zellgehäuses über ein erstes Ende des Stabs durch die erste Öffnung elektrisch kontaktierbar ist; (ii) Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen der zumindest einen Elektrode der ersten elektrischen Polung und der Abschlussplatte; (iii) Herstellen einer elektrischen Ver- bindung der zumindest einen Elektrode der zweiten elektrischen Polung mit dem elektrisch leitenden Stab an einem zweiten Ende des Stabs, wobei der elektrisch lei tende Stab zur elektrisch leitenden Abschlussplatte elektrisch isoliert ist.
Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren Aspekte der Erfindung. 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 der Erfindung.
Fig. 2 schematisch eine Batteriezelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3A schematisch ein zweite Zwischenplatte mit einem Dorn in einer Seitenansicht. Fig. 3B schematisch die zweite Zwischenplatte mit dem Dorn in einer Draufsicht.
Fig. 4 schematisch eine Bodenplatte mit einer Nut in einer Draufsicht.
Fig. 5A-F zeigen schematisch einige Herstellungsschritte zur Herstellung der Batte riezelle. Fig. 6 schematisch ein illustriertes Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer be vorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den Figuren werden durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder ei nander entsprechenden Elemente der Erfindung verwendet.
Figur 1 zeigt schematisch eine Batteriezelle 100 gemäß einem ersten Ausführungs- beispiel der Erfindung. Die Batteriezelle 100 weist ein Zellgehäuse 110 mit einem Hohlzylinder 120 und einer elektrisch leitenden Abschlussplatte 130 mit einer ersten Öffnung 300 auf.
Innerhalb des Hohlzylinders 120 ist ein Elektroden- Wickel 200 angeordnet. Der Elekt- roden-Wickel 200 weist erste Elektroden 210 mit einer ersten Polung, und zweite Elektroden 220 mit einer zweiten Polung, welche der ersten Polung entgegengesetzt ist, auf. Der Elektroden-Wickel 200 ist im Zellgehäuse 110 so angeordnet, dass in radialer Richtung abwechselnd Elektroden der ersten Polung 210 und Elektroden der zweiten Polung 220 angeordnet sind. Zwischen den Elektroden erster Polung 210 und den Elektroden zweiter Polung 220 ist jeweils ein Separator 230 angeordnet, so dass die unterschiedlich gepolten Elektroden zueinander elektrisch isoliert sind, wo bei der Separator 230 ein elektrisch isolierendes Material aufweist. Die Elektroden erster Polung 210 sind mit einem ersten aktiven Material umgeben, und die Elektro den zweiter Polung 220 sind mit einem zweiten aktiven Material umgeben. Bei Li- thium-lonen-Batteriezellen kann die Anode Graphit aufweisen und negativ gepolt sein. Die Kathode, die positiv gepolt ist, kann Metallmischoxide mit Lithium aufweisen. Im Betrieb der Batteriezelle können sich die Lithium-Ionen von der negativen Anode zur positiven Kathode durch den Separator, welcher ein Polymer aufweisen kann, bewegen. Die Elektroden 210, 220 mit den umgebenden aktiven Materialien und der Separator 130 sind um einen elektrisch leitenden Dorn 240 herum aufgewickelt. Der Dorn 240 erstreckt entlang der Längsachse des Hohlzylinders 240. Zwischen dem Dorn 240 und dem Elektroden-Wickel 200 ist ein drittes elektrisch isolierendes Element 250 angeordnet, wodurch der Elektroden-Wickel 200 zum Dorn 240 elektrisch isoliert ist. Zwischen den Seitenwänden des Hohlzylinders 120 und dem Elektroden-Wickel 200, sowie einer Bodenplatte 270 des Zellgehäuses 110 und dem Elektroden-Wickel 200 ist jeweils ein viertes elektrisch isolierendes Element angeordnet, wodurch der Elekt roden-Wickel 200 zu den Seitenwänden des Hohlzylinders 120 und zur Bodenplatte 270 jeweils elektrisch isoliert ist.
Zwischen der Abschlussplatte 130 und dem Elektroden-Wickel 200 ist eine erste elektrisch leitende Zwischenplatte 280 angeordnet. Die einen Elektroden der ersten oder zweiten Polung 210, 220 sind elektrisch mit der ersten Zwischenplatte 280 ver bunden. Die erste Zwischenplatte 280 ist über ein elektrisch leitendes Verbindungs- element 190 elektrisch mit der Abschlussplatte 130 verbunden, welches radialsym metrisch zur Längsachse des Hohlzylinders ausgebildet ist. Die erste elektrisch lei tende Zwischenplatte 280 weist eine Kreisfläche und eine zweite Öffnung 310 im mit tigen Bereich seiner Kreisfläche auf, durch welche sich der Dorn 240 erstreckt.
An einer der Stirnseiten des Hohlzylinders 120 ist ein Befestigungsring mit einer Nut 140 angeordnet. Die Nut des Befestigungsrings 140 verläuft auf der Innenseite des
Rings. Der Befestigungsring mit der Nut 140 ist durch eine sich in axialer Richtung anschließende kreisförmige Nut 185 zum Hohlzylinder 120 beabstandet. Die kreisför mige Nut 185 ist radialsymmetrisch zur Längsachse des Hohlzylinders 120 ausgebil det, wobei eine Öffnung der kreisförmigen Nut 185 von dem Hohlzylinder 120 in radi- aler Richtung weg zeigt. Der Hohlzylinder 120, die kreisförmige Nut 185 und der Be festigungsring mit Nut 140 können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sind. Innerhalb der Nut des Befestigungsrings 140 ist ein Randbereich der Abschlussplatte 130 und ein Randbereich des Verbindungselements befestigt. In der Nut ist ein erstes elektrisch isolierendes Element 150 angeordnet, so dass die Abschlussplatte 130 und das Verbindungselement 190 zum Befestigungsring mit der Nut 140 elektrisch isoliert sind. Die Abschlussplatte 130 weist eine kreisförmige Fläche, wobei flächenmittig die erste Öffnung 300 angeordnet ist, , auf. In der ersten Öffnung 300 ist ein Niet 160, insbesondere ein Vollniet angeordnet. Zwischen dem Niet 160 und der Abschluss platte 130 ist ein zweites elektrisch isolierendes Element 170, beispielsweise eine elektrisch isolierende Schicht aus Kunststoff, angeordnet.
Zwischen der Bodenplatte 270 und dem Elektroden-Wickel 200 ist eine zweite elektrisch leitende Zwischenplatte 290 angeordnet, wobei zwischen der zweiten elektrisch leitenden Zwischenplatte 290 und der Bodenplatte 270 das vierte elektrisch isolierende Element 260 angeordnet ist, so dass die zweite elektrisch leitende Zwi schenplatte 290 zur Bodenplatte 270 elektrisch isoliert angeordnet ist. Die anderen Elektroden der ersten oder zweiten Polung 210, 220 sind elektrisch mit der zweiten Zwischenplatte 290 verbunden. Die zweite Zwischenplatte 290 weist eine kreisför mige Fläche auf. Flächenmittig ist die zweite Zwischenplatte 290 mit dem Dorn 240 elektrisch und mechanisch verbunden. Der Dorn 240 und die zweite Zwischenplatte 290 können einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein. Anstatt eines Doms kann auch eine Hülse bzw. ein Hohlzylinder verwendet werden. Der Dorn 240 erstreckt sich von der zweiten Zwischenplatte 290, durch die zweiten Öffnung 310 der ersten Zwischen platte 280 bis zum Niet 160, mit welchem der Dorn 240 elektrisch und mechanisch verbunden ist.
In der Bodenplatte 270 ist ferner eine kreisbogenförmige Nut 340 vorgesehen, welche einen Bereich der Bodenplatte 270 einfasst. Wenn innerhalb der Batteriezelle 100 aufgrund einer Fehlfunktion der Gasdruck steigt, bricht ab einem bestimmten Gas druck das durch die Nut eingefasste Stück aus der Bodenplatte 270 heraus, so dass das Gas aus der Batteriezelle entweichen kann. Dadurch, dass die Nut keinen voll ständigen Kreis beschreibt, bleibt das herausgebrochene Stück mit der Bodenplatte 270 verbunden und fällt nicht in das Zellgehäuse 110. In einer ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels sind die Polungen der Elekt roden 210, 220 so angeordnet, dass an der Abschlussplatte 130 ein elektrischer Mi nuspol anliegt, und dies zugleich eine Anode ist. Dabei kann die Abschlussplatte ei nen mit Nickel beschichteten Stahl, Edelstahl oder Kupfer aufweisen. Die mit der Ab schlussplatte 130 elektrisch verbundene erste Zwischenplatte weist Kupfer auf. Am Anschlusselement 280 liegt ein elektrischer Pluspol an, und dies ist zugleich eine Ka thode. Das Anschlusselement 280 weist Aluminium auf. Der Dorn 240, sowie die zweite Zwischenplatte 290 weisen jeweils Aluminium auf. In einer zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels sind die Polungen der Elektroden 210, 220 so angeordnet, dass an der Abschlussplatte 130 ein elektrischer Pluspol anliegt, und dies zugleich eine Kathode ist. Dabei weist die Abschlussplatte Aluminium auf. Die mit der Abschlussplatte 130 elektrisch verbundene erste Zwi- schenplatte weist Aluminium auf. Am Anschlusselement 280 liegt ein elektrischer Mi nuspol an, und dies ist zugleich eine Anode. Das Anschlusselement 280 weist einen mit Nickel beschichteten Stahl oder Kupfer auf. Der Dorn 240, sowie die zweite Zwi schenplatte 290 weisen jeweils Kupfer auf. Kupfer kann als Material für den Dorn 240 vorteilhaft sein, da der Dorn 240 dünner bzw. dünnwandiger gefertigt werden kann, und damit kleiner und leichter wird. Zudem weist Kupfer im Vergleich zu Aluminium einen geringeren elektrischen Widerstand auf.
Durch diese Anordnung können sowohl der Minuspol als auch der Pluspol an dersel ben Stirnseite des Hohlzylinders 120 an der Abschlussplatte 130 und dem in der ers ten Öffnung 300 der Abschlussplatte 130 elektrisch isoliert zur Abschlussplatte 130 angeordneten Niet 160, abgegriffen werden. Dadurch verlaufen die Strompfade in nerhalb des Zellgehäuses 110, aber nicht über das Zellgehäuse 110.
Dabei kann die Verwendung des ersten elektrisch isolierenden Elements 150 von Vorteil sein, insbesondere wenn das Zellgehäuse Stahl aufweist, und das Potential des Zellgehäuses 110 neutral sein soll. Weiterhin kann die Verwendung des ersten elektrisch isolierenden Elements 150 von Vorteil sein, wenn die erste Zwischenplatte 280 Aluminium aufweist. Ein mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen dem Zellgehäuse 110 und der ersten Zwischenplatte 280 kann zu einem instabilen Poten tial führen, wenn das Zellgehäuse 110 Stahl, insbesondere Nickel, mit Nickel be schichteter Stahl oder Edelstahl, aufweist und die erste Abschlussplatte 280 Alumi- nium aufweist. Die Verwendung des vierten elektrisch isolierenden Elements 260 kann von Vorteil sein, insbesondere wenn das Zellgehäuse 110 Stahl und die zweite Zwischenplatte 290 Kupfer aufweist, aber das Potential des Zellgehäuses 110 neutral sein soll. Weiterhin kann die Verwendung des vierten elektrisch isolierenden Ele ments 260 von Vorteil sein, wenn die zweite Zwischenplatte 290 Aluminium aufweist, da ein mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen dem Zellgehäuse 110 und der zweiten Zwischenplatte 290 zu einem instabilen Potential führen kann, insbeson dere wenn das Zellgehäuse 110 Stahl aufweist und die erste Abschlussplatte 280 Aluminium aufweist. Es ist auch denkbar, von dem ersten elektrisch isolierenden Element 150, abzusehen, insbesondere wenn die erste Elektrode 210 negativ gepolt ist. Insbesondere wenn das Zellgehäuse 110 Stahl, insbesondere Nickel oder mit Nickel beschichteter Stahl, aufweist, könnte von dem ersten elektrisch isolierenden Element 150, das zwischen der ersten Zwischenplatte 280, die mit der negativen ersten Elektrode 210, die Kupfer aufweisen kann, verbunden ist, und dem Zellgehäuse 110 aus Stahl angeordnet ist, abgesehen werden. Es ist ferner denkbar von dem vierten elektrisch isolierenden Ele ment 260, das zwischen der zweiten Zwischenplatte 290 und der Bodenplatte 270 angeordnet ist, abzusehen. Insbesondere wenn der Dorn 240 Kupfer aufweist, könnte auf das vierte elektrisch isolierende Element 260, das zwischen der zweiten Zwi schenplatte 290 und der Bodenplatte 270 angeordnet ist, verzichtet werden. Wenn das Zellgehäuse 110 Stahl aufweist und der Dorn 240 Aluminium aufweist, könnte ebenfalls auf das erste elektrisch isolierende Element 150 verzichtet werden. Dies liegt an der elektrochemischen Stabilität von Metallen. Insbesondere Kupfer, nickel- beschichteter Stahl bzw. Nickel oder auch Edelstahl können bei einem anliegenden negativen Potential eine im Betrieb ausreichende elektrochemische Stabilität aufwei sen. Bei einem positiv anliegenden Potential an einer Elektrode 210, 220, die Alumi nium aufweist, kann eine passivierende Schicht in Kombination mit Salzen eines Elektrolyten ausgebildet werden. Weiterhin wäre denkbar, dass das Zellgehäuse 110 Aluminium aufweist. In diesem Fall könnte das Zellgehäuse 110 mit der zweiten Zwi schenplatte 290 elektrisch verbunden werden, wenn die zweite Zwischenplatte 290 ebenfalls Aluminium aufweist.
Figur 2 zeigt schematisch eine Batteriezelle 100 gemäß einem zweiten Ausführungs beispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1 weist im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel die Abschlussplatte 130 einen radial nach außen sich erstreckenden und umlaufenden schrägen Randbereich auf. Die erste Zwischenplatte 280 weist ebenso einen zur kreisförmigen Oberfläche sich nach au ßen erstreckenden schrägen Randbereich 190 auf. Der schräg verlaufende Randbe reich 190 der ersten Zwischenplatte 280 ist mit dem schrägen Randbereich der Ab- schlussplatte 330 elektrisch und mechanisch verbunden. Die schräg verlaufenden Randbereiche 330, 190 zeigen in Bezug auf die Längsachse des Hohlzylinders 120 von dem Hohlzylinder 120 weg. Die Randbereiche 330, 190 der Abschlussplatte 130 und der ersten Zwischenplatte 280 sind in der Nut des Befestigungsrings 140 befes- tigt. Anstatt der kreisförmigen Nut 185 aus Figur 1, verbindet in diesem Ausführungs beispiel ein abgeschrägter Überhang 180 den Hohlzylinder 120 mit dem Befesti gungsring 140, wobei der abgeschrägte Überhang 180 eine der begrenzenden Sei tenwände ausbildet, welche die Nut des Befestigungsrings 140 definieren. Der abge- schrägte Überhang 180 erstreckt sich von einer Außenwand des Hohlzylinders 120 an der Stirnseite der Abschlussplatte 130 radial nach außen. Der Befestigungsring 140 weist wenigstens teilweise einen Durchmesser auf, der größer ist als ein Durch messer des Hohlzylinders 120 in einem Bereich, innerhalb dessen der Elektroden- Wickel 200 angeordnet ist. Dadurch, dass die Randbereiche 190, 330 der ersten Zwi- schenplatte 280 und der Abschlussplatte 130 in dem Befestigungsring 140 angeord net sind, der im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel radial und axial versetzt ist, vergrößert sich insbesondere der Abstand in axialer Richtung zwischen dem Elekt roden- Wickel 200 und der Abschlussplatte 130. Dadurch vergrößert sich die Höhe der Batteriezelle 100, so dass ein höherer und damit größerer Elektroden-Wickel 200 mit mehr Kapazität im Zellgehäuse 110 angeordnet werden kann. Darüber hinaus kann durch die radiale Erstreckung des Befestigungsrings 140 nach außen hin ein Abstand zwischen nebeneinander angeordneten Batteriezellen ausgebildet werden. Dieser Abstand kann es ermöglichen, eine seitliche Kühlung zwischen den Batteriezellen anzuordnen. Figur 3A zeigt schematisch ein zweite Zwischenplatte 290 mit einem Dorn 240 in einer Seitenansicht. Die zweite Zwischenplatte 290 weist eine kreisförmige Oberflä che auf. Im mittigen Bereich der Oberfläche ist ein Vorsprung 320 angeordnet. An diesem Vorsprung 320 wird der Dorn 240 mit der zweiten Zwischenplatte 290 elektrisch und mechanisch verbunden, beispielsweise mit einem Schweißverfahren. Anstatt eines Doms 240 kann auch eine Hülse verwendet werden. Der Dorn 240 und zweite Zwischenplatte 290 können beide aus Aluminium oder beide aus Kupfer sein, abhängig von den in Figur 1 beschriebenen Ausführungsvarianten. Der Dorn 240 und die zweite Zwischenplatte 290 mit dem Vorsprung 320 können als mechanische Ein heit auch einteilig ausgebildet sein, beispielsweise mittels eines Tiefziehverfahrens. Figur 3B zeigt schematisch die zweite Zwischenplatte 290 und den Dorn 240 in einer Draufsicht. Figur 4 zeigt schematisch eine Bodenplatte 270 mit einer Nut 340 in einer Draufsicht. Die Nut 340 ist kreisbogenförmig ausgebildet. Wenn innerhalb des Zellgehäuses 110 der Batteriezelle 100 aufgrund einer Fehlfunktion der Gasdruck steigt, bricht ab einem bestimmten Gasdruck das durch den Kreisbogen eingefasste Stück aus der Boden- platte 270 heraus, so dass das Gas aus der Batteriezelle entweichen kann. Dadurch, dass die Nut einen Kreisbogen und keinen vollständigen Kreis beschreibt, bleibt das herausgebrochene Stück mit der Bodenplatte 270 verbunden und fällt nicht in das Zellgehäuse 110.
Fig. 5A-F zeigen schematisch einige Herstellungsschritte zur Herstellung der Batte- riezelle gemäß Figur 2.
Figur 5A zeigt schematisch einen Elektroden- Wickel 200, siehe eingerahmten gestri chelten Bereich. Der Elektroden-Wickel 200 wird durch ein Umwickeln um einen Dorn 240 mit einer ersten Elektrode 210 mit einer ersten Polung, und mit einer zweiten Elektrode 220 mit einer zweiten Polung, welche der ersten Polung entgegengesetzt ist, und durch einen dazwischen angeordneten Separator 230 ausgebildet. Die Elekt roden 210, 220 sind jeweils von einem aktiven Material umgeben, wobei eines der Materialien Lithium aufweist, so dass sich beim Auf- oder Entladen der Batteriezelle Lithium-Ionen durch den Separator 230 von der einen Elektrode 210, 220 zu anderen Elektrode 210, 220 bewegen können. Zwischen dem Dorn 240 und dem Elektroden- Wickel 200 ist ein drittes elektrisch isolierendes Element angeordnet, wodurch der Elektroden-Wickel 200 zum Dorn 240 elektrisch isoliert ist.
Figur 5B zeigt schematisch die Anbringung der in Figur 1 und 2 beschriebenen zwei ten Zwischenplatte 290 an die einen Elektroden 220, sowie an den Dorn 240. Dies kann jeweils mittels eines Schweißvorgangs erfolgen, so dass eine elektrische und stoffschlüssige Verbindung ausgebildet wird. In dieser Ausführungsvariante weist der Dorn 240 und die zweite Zwischenplatte 290 Aluminium auf.
Figur 5C zeigt schematisch die Anbringung der in Figur 2 beschriebenen ersten Zwi schenplatte 280 an die anderen Elektroden 210. Die Anbringung kann mittels eines Schweißvorgangs erfolgen, so dass eine elektrische und stoffschlüssige Verbindung ausgebildet wird. In dieser Ausführungsvariante weist die erste Zwischenplatte 290 Kupfer auf. Die erste Zwischenplatte 280 weist einen zur Kreisfläche schräg verlau fenden Randbereich 190 auf, der im montierten Zustand von dem Elektroden-Wickel 200 weg zeigt.
Figur 5D zeigt schematisch die Anbringung der Abschlussplatte 130. Dabei wird der Randbereich der Abschlussplatte 330, mit dem Randbereich 190 der ersten Zwi schenplatte 280 elektrisch und mechanisch verbunden, beispielsweise durch ein Schweißverfahren. In der ersten Öffnung 300 der Abschlussplatte 130 ist ein Niet 160, insbesondere ein Vollniet, aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet. Zwi schen dem Niet 160 und der Abschlussplatte 130 ist ein erstes elektrisch isolierendes Element 150 angeordnet. Der Niet 160 wird mit dem Dorn 240 elektrisch und mecha nisch verbunden, beispielsweise mittels eines Schweißverfahrens, wobei die Schweißvorrichtung außerhalb des Zellgehäuses angeordnet ist.
Figur 5E zeigt schematisch das Anordnen des Elektroden-Wickels 200 gemäß Figur 5D im Zellgehäuse 110. Weiterhin Elektrolyten 350 dargestellt, der vor dem Verschlie- ßend des Zellgehäuses 110 in das Zellgehäuse 110 eingefüllt wird. Der Elektroden- Wickel 200 gemäß Figur 5D nach der Befüllung des Elektrolyten 350 in Richtung der Bodenplatte 270 bewegt, entsprechend der dargestellten Richtung des Pfeils.
Figur 5F zeigt schematisch die finale Justierung des Elektroden-Wickels 200. Dabei wird eine formschlüssige Verbindung der Abschlussplatte 130 mit der Befestigungs- ring mit Nut 140 ausgebildet, wobei zwischen der Befestigungsring mit Nut 140 und der Abschlussplatte 130 ein erstes elektrisch isolierendes Element 150 angeordnet ist.
Figur 6 zeigt schematisch ein illustriertes Flussdiagramm 400 zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Schritten:
Herstellen 410 eines Elektroden-Wickels 200, gemäß Figur 5A, durch ein Umwickeln einer ersten Elektrode 210 mit einer ersten Polung, und einer zweiten Elektrode 220 mit einer zweiten Polung, welche der ersten Polung entgegengesetzt ist, um einen Dorn 240, wobei zwischen den unterschiedlich gepolten Elektroden 210, 220 ein Se- parator 230 angeordnet ist. Die Elektroden 210, 220 sind jeweils von einem aktiven Material umgeben, wobei eines der Materialien Lithium aufweist, so dass sich beim Auf- oder Entladen der Batteriezelle Lithium-Ionen durch den Separator 230 von der einen Elektrode 210, 220 zu anderen Elektrode 210, 220 bewegen können.
Herstellen 420 einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen der in Fi- gur 1 und 2 beschriebenen zweiten elektrisch leitenden Zwischenplatte 290 mit Elekt roden der zweiten Polung 220 und dem elektrisch leitenden Dorn 240, gemäß Figur 5B.
Herstellen 430 einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen der in Fi gur 1 beschriebenen ersten elektrisch leitenden Zwischenplatte 280 mit Elektroden der ersten Polung 210, gemäß Figur 5C.
Herstellen 440 einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen der in Fi gur 2 beschriebenen elektrisch leitenden Abschlussplatte 130 mit der ersten elektrisch leitenden Zwischenplatte 280, gemäß Figur 5D.
Anordnen 450 des Elektroden-Wickels 200 in einem mit einem Elektrolyten 350 be- füllten Zellgehäuse 110 gemäß Figur 5E.
Befestigen 460 der Abschlussplatte 130 am Zellgehäuse 110, gemäß Figur 5F.
Besonders vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass die erforderlichen Schweißver fahren gemäß den Verfahrensschritten 420-440 bzw. Figuren 5B-5D, außerhalb des Zellgehäuses erfolgen können. Dadurch kann vermieden werden, dass Partikel, die während des Schweißvorgangs entstehen, in das Zellgehäuse gelangen.
Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrich tungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschrei bung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispiel haften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungs form beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
Bezugszeichenliste
100 Batteriezelle
110 Zellgehäuse
120 Hohlzylinder
130 Abschlussplatte
140 Befestigungsring mit Nut
150 Erstes elektrisch isolierendes Element
160 Niet
170 Zweites elektrisch isolierendes Element
180 Abgeschrägter Überhang
185 Kreisförmige Nut
190 Verbindungselement
200 Elektroden-Wickel
210 Elektroden der ersten Polung
220 Elektroden der zweiten Polung
230 Separator
240 Dorn
250 Drittes elektrisch isolierendes Element
260 Viertes elektrisch isolierendes Element
270 Bodenplatte
280 Erste Zwischenplatte
290 Zweite Zwischenplatte
300 Erste Öffnung
310 Zweite Öffnung
320 Vorsprung
330 Randbereich der Abschlussplatte
340 Kreisbogenförmige Nut
350 Elektrolyt
400 Ein illustriertes Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Batteriezelle
410-460 Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens

Claims

ANSPRÜCHE
1. Batteriezelle (100), aufweisend ein zylindrisches Zellgehäuse (110) mit einem Hohlzylinder (120); eine den Hohlzylinder (120) auf einer seiner Stirnseiten abschließende elektrisch leitende Abschlussplatte (130) mit einer ersten Öffnung (300); zumindest eine Elektrode (210) einer ersten elektrischen Polung und zumin dest eine Elektrode (220) einer zweiten, zur ersten Polung entgegengesetzten elektrischen Polung, wobei die Elektroden (210, 220) verschiedener Polung voneinander durch zumindest einen Separator (230) voneinander separiert sind; einen elektrisch leitenden Stab (240), der sich entlang einer Längsachse des Hohlzylinders (120) zwischen den Stirnseiten des Hohlzylinders (120) und bis zur ersten Öffnung (300) erstreckt, so dass der Stab (240) von außerhalb des Zellgehäuses (110) an einem ersten Ende des Stabs (240) durch die erste Öffnung (300) elektrisch kontaktierbar ist; wobei: die zumindest eine Elektrode (210) der ersten Polung mit der Abschlussplatte (130) elektrisch verbunden ist; die zumindest eine Elektrode (220) der zweiten Polung mit dem elektrisch lei- tenden Stab (240) an einem zweiten, vom ersten Ende verschiedenen Ende des Stabs (240) elektrisch verbunden ist; wobei der elektrisch leitende Stab (240) zur elektrisch leitenden Abschluss platte (130) elektrisch isoliert ist. 2. Batteriezelle gemäß Anspruch 1, aufweisend ein elektrisch leitendes An schlusselement (160), welches in der ersten Öffnung (300) angeordnet ist und mit dem ersten Ende des Stabs (240) elektrisch verbunden ist, wobei das elektrisch leitende Anschlusselement (160) zur Abschlussplatte (130) elektrisch isoliert ist.
3. Batteriezelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend eine erste elektrisch leitende Zwischenplatte (280) mit einer zweiten Öffnung (310), durch welche sich der Stab (240) hindurch erstreckt, wobei die erste Zwi- schenplatte (280) zwischen den Elektroden (210, 220) und der Abschluss platte (130) angeordnet ist, und wobei die erste Zwischenplatte (280) mit der zumindest einen Elektrode (210) der ersten Polung und der Abschlussplatte (130) elektrisch verbunden ist.
4. Batteriezelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend eine zweite elektrisch leitende Zwischenplatte (290) welche mit dem zweiten Ende des Stabs (240) und der zumindest einen Elektrode (220) der zweiten Polung elektrisch verbunden ist, wobei die Elektroden (210, 220) zwischen der ersten Zwischenplatte (280) und der zweiten Zwischenplatte (290) angeordnet sind.
5. Batteriezelle gemäß Anspruch 3 oder 4, aufweisend ein elektrisch leitendes Verbindungselement (190), das mit der ersten Zwischenplatte (280) und mit der Abschlussplatte (130) jeweils elektrisch und mechanisch verbunden ist.
6. Batteriezelle gemäß Anspruch 5, aufweisend ein Befestigungselement (140), das an der einen Stirnseite des Hohlzylinders (110) angeordnet ist, wobei das elektrisch leitende Verbindungselement (190) und die Abschlussplatte (130) an dem Befestigungselement (140) befestigt sind, und zu dem Befestigungs- element (140) elektrisch isoliert sind.
7. Batteriezelle gemäß Anspruch 6, wobei das Befestigungselement (140) einen Ring mit einer Nut aufweist und das elektrisch leitende Verbindungselement (190) und die Abschlussplatte (130) jeweils wenigstens teilweise in die Nut hineinreichen und mit der Nut und der elektrischen Isolierung eine formschlüs sige Verbindung ausbilden.
8. Batteriezelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stab (240) und die zweite Zwischenplatte (290) eine mechanische Einheit ausbilden, wel- che einteilig ausgebildet ist.
9. Batteriezelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend eine den Hohlzylinder (120) auf seiner anderen Stirnseite abschließende Bodenplatte (270) mit einer Nut (340), die einen Oberflächenbereich der Bodenplatte (270) definiert, so dass unter einer Krafteinwirkung der definierte Bereich aus der Bodenplatte herausgebrochen werden kann.
10. Batteriezelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zylindrische Zellgehäuse (110) ein elektrisch leitendes Material aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle mit den Schritten:
Anordnen von zumindest einer Elektrode (210) einer ersten elektrischen Po lung und zumindest eine Elektrode (220) einer zweiten, zur ersten Polung ent- gegengesetzten elektrischen Polung, in einem zylindrischen Zellgehäuse
(110) mit einem Hohlzylinder (120), wobei der Hohlzylinder auf einer seiner Stirnseiten eine abschließende elektrisch leitende Abschlussplatte (130) mit einer ersten Öffnung (300) aufweist, wobei die Elektroden (210, 220) verschie dener Polung durch zumindest einen Separator (230) voneinander separiert sind; und wobei die Elektroden (210, 220) und der Separator (230) um einen elektrisch leitenden Stab (240) herumgewickelt wurden, wobei sich der Stab (240) entlang einer Längsachse des Hohlzylinders (120) zwischen den Stirn seiten des Hohlzylinders (120) und bis zur ersten Öffnung (300) erstreckt, so dass der Stab (240) von außerhalb des Zellgehäuses (110) über ein erstes
Ende des Stabs (240) durch die erste Öffnung (300) elektrisch kontaktierbar ist;
Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen der zumindest einen Elekt rode der ersten elektrischen Polung (210) und der Abschlussplatte (130); Herstellen einer elektrischen Verbindung der zumindest einen Elektrode der zweiten elektrischen Polung (220) mit dem elektrisch leitenden Stab (240) an einem zweiten Ende des Stabs (240), wobei der elektrisch leitende Stab (240) zur elektrisch leitenden Abschlussplatte (130) elektrisch isoliert ist.
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