WO2023041699A1 - Battery cell - Google Patents

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WO2023041699A1
WO2023041699A1 PCT/EP2022/075754 EP2022075754W WO2023041699A1 WO 2023041699 A1 WO2023041699 A1 WO 2023041699A1 EP 2022075754 W EP2022075754 W EP 2022075754W WO 2023041699 A1 WO2023041699 A1 WO 2023041699A1
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battery cell
heat exchange
exchange section
face
housing
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PCT/EP2022/075754
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Marius Ebbighausen
Stephan Leonhard Koch
Mesut Yurtseven
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a battery cell, at least comprising a dimensionally stable housing and arranged therein at least a plurality of layers at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes.
  • the layers form at least one stack.
  • the at least stacked, possibly additionally wound or folded, cathodes, anodes and separators form in particular a stack.
  • Each electrode is connected to a conductor extending outwardly from the stack so that an electrical current can be drawn from or supplied to the stack.
  • the conductors of the anodes and the conductors of the cathodes are respectively connected to each other in order to electrically connect the respective electrodes in parallel.
  • Several stacks can also be arranged in the battery cell.
  • Batteries in particular lithium-ion batteries, are increasingly being used to drive motor vehicles. Batteries are usually composed of battery cells and/or battery modules comprising several battery cells.
  • a battery cell at least comprising a housing and at least one block of active material arranged therein.
  • the block of active material has a plurality of layers at least stacked on top of one another.
  • the housing comprises a casing part with an open first end face and an open second end face, which completely encloses the at least one block of active material along a circumferential direction, and a core part designed in one piece.
  • the core part has a base part arranged on the first end face and connected to the casing part and a cover part arranged at a distance therefrom along an axial direction on the second end face and connected to the casing part, as well as a middle part connecting the base part to the cover part.
  • the at least one block of active material is arranged on a first side of the middle part along a radial direction between the casing part and the middle part and on a second side of the middle part opposite the first side between the casing part and the middle part.
  • the core part is an extruded profile. This type of battery cell enables effective use of space, so a high value is achieved for this parameter in Wh/I [watt hour per liter].
  • the core part which is designed as an extruded profile and is proposed in DE 10 2021 112 444.1, allows heat generated in the housing to be easily dissipated.
  • CN 211828956 U discloses a heat dissipation element for a prismatic battery cell.
  • a battery module element is known from DE 10 2018 215 543 A1. It includes a frame element in which a battery cell with a cooling element and an insert element are held.
  • the insert element is designed to be elastic and can compensate for an increase in the thickness of the battery cell.
  • Battery cells known.
  • the battery cells are positioned adjacent to heat sink plates.
  • the object of the present invention is to at least partially solve the problems cited with reference to the prior art.
  • a battery cell be proposed, which is inexpensive to produce, enables effective use of space in the housing, ensures improved temperature control of the battery cell or the stack arranged in the housing and can compensate for a change in thickness of the layers over the life of the battery cell.
  • a battery cell at least comprising a dimensionally stable housing and arranged therein a plurality of layers at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes.
  • the housing includes an outer shell to form a volume enclosed by the housing and a heat exchanger plate connected to the outer shell within the volume.
  • the heat exchanger plate is designed to be at least elastically or plastically deformable in a heat exchange section.
  • the heat exchanger plate comprises at least one connection element which is integrally connected to the heat exchange section and forms at least part of the outer shell.
  • the at least stacked, possibly additionally wound or folded, cathodes, anodes and separators form in particular a stack.
  • the electrodes have active materials, in particular as coatings on electrically conductive carrier materials, which serve in particular as conductors.
  • the anode, cathode and separator are each referred to as a layer.
  • the layers can be arranged as a single sheet stack, lamination, Z-fold, jelly roll, each in any number.
  • Each electrode is connected to a conductor extending outwardly from the stack so that an electrical current can be drawn from or supplied to the stack.
  • the conductors of the anodes and the conductors of the cathodes are respectively connected to each other in order to electrically connect the respective electrodes in parallel.
  • Several stacks can also be arranged in the battery cell. In particular, the electrodes are arranged in a known manner to form the stack and are acted upon by an electrolyte or an electrolyte liquid.
  • the electrodes are designed in particular in the form of foils, ie they have a large side surface and a small thickness.
  • a coating with active material is arranged on the side surface or on each side surface of the electrode.
  • the separators are each arranged between the side surfaces of the adjacently arranged different electrodes. In particular, uncoated parts of the electrodes extend out of the stack as conductors.
  • the anodes and the cathodes within the stack are connected in parallel with one another, so that the conductors of a plurality of anodes are electrically conductively connected to one another and the conductors of a plurality of cathodes are electrically conductively connected to one another.
  • the housing of the battery cell is in particular only plastically deformable.
  • the housing is also referred to as a hard case and the battery cell z. B. as a prismatic cell.
  • the battery cell is in particular a lithium-containing battery cell, in particular a secondary cell, ie a rechargeable battery cell.
  • the housing is in particular made in one piece.
  • the housing or the casing enclosing the volume is composed of the at least one connection element of the heat exchanger plate and other components forming the casing, which are only connected to one another during the manufacture of the housing, but are separate from one another beforehand.
  • Connection element(s) and heat exchanger plate form, in particular, a pre-assembly group which is then connected to the other components for the sheathing.
  • the heat exchange section is in particular arranged within the volume and in particular arranged on both (largest) sides adjacent to at least one stack.
  • the heat exchanger plate is, in particular exclusively, designed to be at least elastically or plastically (possibly elastically and plastically) deformable in the heat exchange section.
  • the elastic deformability can compensate for a growth in thickness of the layers during cycling (i.e. during charging and discharging) but also over the running time. With that can In particular, a growth in thickness within the casing of the housing can be compensated for, so that the size of the housing does not change over time.
  • the heat exchanger plate in particular exclusively, is designed to be plastically deformable (also or exclusively) in the heat exchange section.
  • the plastic deformability can compensate for an increase in the thickness of the layers over time.
  • the deformability of the heat exchanger plate serves in particular to compensate for the growth in thickness of the layers, so that the housing in particular does not deform.
  • the plastic deformation of the heat exchanger plate occurs in particular before a (plastic) deformation of the housing. In particular, this prevents (plastic) deformation of the housing.
  • the heat exchange section can also z. B. fulfill several functions. In addition to the elastic and/or plastic deformability, it can in particular be designed at least partially as a cavity, so that it can be acted upon by a cooling fluid supplied from outside the housing. In particular, the temperature of the battery cell or the at least one stack can be controlled via the heat exchange section, that is to say cooled or, if necessary, heated.
  • the heat exchange section and the at least one connection element are designed in one piece as a die-cast part, as an extruded profile or as a welded construction. It is also possible to manufacture two half-shells and to connect them, e.g. B. by welding. A production by additive manufacturing processes, e.g. B. by three-dimensional printing is of course also possible.
  • a starting material is heated to a forming temperature and pressed through a shaping die at high pressure.
  • the resulting profile is moved out of the die along a feed direction.
  • a liquid starting material is introduced into a mold negative and demolded after solidification.
  • At least the heat exchange section is at least partially hollow and has at least one cavity, which is at least partially equipped with an elastic deformable material is filled.
  • the wall of the heat exchange section surrounding the cavity can be designed to be so thin-walled or deformable that the elastically or plastically deformable material supports the wall.
  • the heat exchange section is filled internally with a compressible material, e.g. B. with a material that is used in known and used in battery modules compression pads.
  • the heat exchange section With the elastic and/or plastic deformability of the heat exchange section, in particular all changes in volume of the battery cell within the housing can be compensated for. It is possible and useful here to ideally adapt the cell-internal compensating body, i.e. the heat exchange section, to the special battery cell. This means that no additional design work is required at the module level and all battery cells behave identically at the module level, even if the cell chemistry changes. In particular, a new development for facelifts is not required. Likewise, a module concept with different battery cells (low costs versus high performance; i.e. low-cost versus high-performance) can be used identically. This substantially reduces the development effort in a diverse portfolio.
  • the heat exchange section is constructed in particular as a structural profile component (that is to say with internal structures, for example honeycomb or support structure construction) or additional springs or else foams are installed in the at least one cavity.
  • the heat exchange section can also be designed in the manner of a honeycomb structure, the honeycombs being arranged in such a way that elastic or plastic deformability of the heat exchange section between the individual stacks is ensured.
  • the battery cell according to DE 10 2021 112444.1 is modified in such a way that the core part proposed there is now designed to be elastically or plastically deformable.
  • the core part is designed with a greater width, at least in the area of the middle part, so that changes in the thickness of the layers can be compensated for.
  • the casing comprises at least one casing part with at least one open first end face, which completely encloses the layers and the heat exchange section along a circumferential direction.
  • the first end face is at least partially closed by the at least one connection element.
  • the casing part is in particular of cylindrical design, ie it only has surfaces which run parallel to one another.
  • the first end face extends in particular transversely thereto.
  • the jacket part can be designed as a deep-drawn part, with both end faces being open or one end face being able to be closed.
  • the casing part comprises an open second end face which is at least partially closed by the at least one connection element which is connected in one piece to the heat exchange section.
  • the end faces face each other along an axial direction.
  • the axial direction runs in particular parallel to the extent of the cylindrical surfaces of the casing part or transversely to the extent of the first end face.
  • connection element or the connection elements extend, e.g. B. in the manufacture of the heat exchanger plate by extrusion, each parallel to the feed direction, and parallel to the at least one end face.
  • connection elements In a radial direction, i.e. transverse to the axial direction and transverse to a largest side of the heat exchange section, the connection elements have a greater width than the heat exchange section, in particular by a factor greater than 3, preferably greater than 5.
  • the connection elements extend in particular perpendicularly to the heat exchange section.
  • the heat exchange section has a width of 3 to 15 millimeters, in particular at most 8 millimeters, preferably at most 5 millimeters.
  • the heat exchange section has, in particular parallel to the width of the heat exchange section, a minimum wall thickness (thus in particular a wall thickness of a solid material) of 0.2 to 5 millimeters, in particular at most 3 millimeters, preferably at most 2 millimeters).
  • connection elements have a very small wall thickness, for which the limits of the wall thickness of the heat exchange section also apply.
  • the wall thickness of the individual parts can be different from one another.
  • the width of the connection elements is designed in particular in such a way that it just covers the extension of the at least one stack along the radial direction.
  • the at least one connecting element comprises in particular a completely closed surface, so that one end face can also be completely closed with it.
  • the connection element but z. B. have connections for connecting the housing or the heat exchanger plate to a cooling system.
  • aluminum or an aluminum alloy or other materials can be used as the material at least for the heat exchange section and the connection elements.
  • the material used should in particular have good thermal conductivity, preferably comparable to or higher than the thermal conductivity of aluminum.
  • the at least one stack is arranged in such a way that the layers in the area of the sides of the heat exchange section each extend parallel to the sides. If only one stack is provided, the layers may be wrapped around the heat exchange section. If two stacks are provided, each stack may be adjacent to the respective side.
  • the heat exchanger plate is first provided in particular.
  • the at least one stack is arranged on the heat exchange section of the heat exchanger plate, in particular between the end faces.
  • the at least one stack can be surrounded by electrical insulation.
  • the at least one stack can be arranged in particular via a type of clamp on the heat exchange section.
  • the clamp can encompass the at least one stack on the outside and thus fix a width of the at least one stack.
  • the width runs across the sides of the heat exchange section.
  • the at least one stack is arranged on the heat exchange section in such a way that it is arranged in alignment with the at least one connection element along the axial direction.
  • the heat exchanger plate can be pushed into the casing part together with the at least one stack (in particular together with insulation), in particular along the axial direction.
  • connection element can be connected to the casing part on the respective end face, preferably in a materially bonded manner, e.g. B. by welding.
  • the connecting element can be connected to the casing part at least at contact points formed with the casing part on the respective end face. In this way, an at least liquid-tight, possibly also gas-tight connection can be produced between the casing part and the connection element.
  • the housing is in particular cuboid.
  • the side surfaces of the housing that extend parallel to the sides of the heat exchange section have the largest surfaces and are formed in particular by the casing part.
  • the first and second end faces, on which at least one connection element is arranged, can form the side surfaces with the respective smaller surfaces.
  • the at least one first connection element covers at least 10%, preferably at least 20%, of the end face on which it is arranged.
  • a longitudinal direction in particular the feed direction when extruding the heat exchanger plate, runs perpendicularly to the axial direction and parallel to the sides of the heat exchange section.
  • a longitudinal direction runs parallel to the heat exchange section and parallel to the first end face and/or second end face.
  • the casing is formed on at least one of the end faces by at least two connection elements spaced apart from one another in the longitudinal direction, with an intermediate space being formed between the connection elements.
  • two intermediate spaces are formed at least on the first end face or on the second end face.
  • the intermediate spaces are arranged spaced apart from one another along the longitudinal direction, in particular by a connection element.
  • At least one electrical contact of the battery cell is arranged in an intermediate space. At least one electrical contact can be arranged in each intermediate space, via which the stacks arranged in the volume can be connected to a circuit arranged outside of the housing. In particular, one contact or several contacts are arranged in each intermediate space.
  • connection element or heat exchanger plate An intermediate space can be machined out of the connection element or heat exchanger plate in particular by mechanical processing (e.g. when the heat exchanger plate is designed as an extruded profile) or can be provided directly therein (e.g. when the heat exchanger plate is designed as a die-cast part or as a welded construction).
  • the heat exchanger plate has no gaps after extrusion.
  • the respective connection element extends along the longitudinal direction beyond the heat exchange section.
  • the layers of a stack can thus extend from one side of the heat exchange section to the other side of the heat exchange section, in particular by wrapping the layers along the circumferential direction around the heat exchange section.
  • the extension of the respective connection element along the longitudinal direction is in particular designed in such a way that it just covers the extension of the at least one stack along the longitudinal direction.
  • connection element z. B. from a complete end face of the casing.
  • the at least one connecting element is integrally connected to the casing part.
  • the housing of the battery cell is produced in particular with the connection of the heat exchanger plate and the casing part.
  • the housing is, in the case of a material connection between the heat exchanger plate and the jacket part, in particular made in one piece, but is always made from at least two parts, namely the heat exchanger plate and the jacket part.
  • the casing part is an extruded profile.
  • the casing on the end faces is comparable, possibly even identical, and has at least one gap or two gaps, possibly even more.
  • the heat exchanger plate has at least two intermediate spaces in the area of at least one end face, while it is closed (without an intermediate space, ie as a continuous connection element) in the area of the other end face.
  • the end faces can also have different numbers of intermediate spaces, ie none, one, two or even more.
  • the at least two electrical contacts of the battery cell can be arranged on one end face or distributed over the two end faces.
  • electrical contacts can also be arranged on each end face, or on only one of the end faces. In this case, identical or different contacts can be arranged on one end face.
  • the battery cell described here with a heat exchanger plate can in particular have comparable dimensions (at least in two of three spatial dimensions, preferably in all spatial dimensions) as a conventional pouch cell with a deformable housing or a known prismatic battery cell that has no heat exchanger plate.
  • the electrical contacts can be arranged on the housing in almost any configuration, so that the proposed battery cell can easily be adapted to arrangements provided for known battery cells.
  • the respective electrical contact is electrically insulated from the housing.
  • the electrical contact may comprise a metallic frame which is integral with the housing, e.g. B. cohesively, connectable or can be connected.
  • the electrical contacting of the stack takes place in particular via an electrical conductor which extends from the stack through the electrical contact to the environment of the battery cell.
  • the electrical contact is arranged electrically insulated in particular from the metal frame, z. B. via a contact insulation.
  • the contact is arranged electrically insulated in particular from the at least one stack by stack insulation.
  • at least one contact can also be arranged non-insulated with respect to the housing, so that the housing has an electrical potential.
  • At least one electrode of the at least one stack is electrically conductively connected to a first contact arranged in an intermediate space or to a second contact arranged in another intermediate space via an arrester extending out of the stack only in the region of the intermediate space.
  • the conductors therefore only extend out of the stack or the insulation of the stack where the intermediate space or where the electrical contact or electrical conductor to be contacted with the conductors is arranged.
  • the intermediate space is present in this area, ie no connection element, the at least one connection element can be arranged directly on the stack, ie without a gap to be provided.
  • the respective contact can have the installation space required for contacting between arrester(s) and contact, or can be arranged in such a way that this installation space is available.
  • all conductors of one type of electrode ie the anode or the cathode, are connected to one of the two contacts.
  • All conductors of the other type of electrode are preferably connected to the other of the two contacts.
  • the at least one stack extends in particular over more than 95%, preferably over 98%, particularly preferably over 99%, of a minimum height extending along the axial direction between the connecting elements or the end faces of the casing.
  • the stack has an undersize of at most 1 millimeter, preferably of at most 0.5 millimeter compared to the smallest height.
  • the at least one stack contacts the casing at the end faces at the same time.
  • indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), particularly in the claims and the description reflecting them, is to be understood as such and not as a numeral.
  • indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), particularly in the claims and the description reflecting them, is to be understood as such and not as a numeral.
  • Correspondingly introduced terms or components are to be understood in such a way that they are present at least once and in particular can also be present several times.
  • first”, “second”, ...) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory. Insofar as a plurality of components is addressed here, this also includes more than two components.
  • FIG. 1 a battery cell in an exploded perspective view
  • FIG. 3 a heat exchanger plate, in each case in a perspective view.
  • 1 shows a battery cell 1 in an exploded perspective view.
  • 2 shows a core part 21 according to DE 10 2021 112 444.1 and a heat exchanger plate 6, each in a perspective view.
  • Fig. 3 shows a heat exchanger plate 6, each in a perspective view. 1 to 3 are described together below.
  • the battery cell 1 comprises a dimensionally stable housing 2 and arranged therein two stacks 28 each having a plurality of layers 3 at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes.
  • the housing 2 comprises an outer casing 4 to form a volume 5 enclosed by the housing 2 and, within the volume 5, a heat exchanger plate 6 connected to the outer casing 4.
  • the heat exchanger plate 6 is designed to be elastic and/or plastically deformable in a heat exchange section 7.
  • the heat exchanger plate 6 comprises a plurality of connection elements 8 which are connected in one piece to the heat exchange section 7 and form at least part of the outer casing 4 .
  • the housing 2 is made in one piece when the battery cell 1 is ready for use.
  • the housing 2 or the casing 4 enclosing the volume 5 is composed of the connection elements 8 and other components forming the casing 4 (e.g. the contacts 17), which are only connected to one another during the production of the casing 2, beforehand but separate from each other.
  • Connection elements 8 and heat exchanger plate 6 form a pre-assembly group, which are then connected to the other components for the casing 4 .
  • the heat exchange section 7 is arranged within the volume 5 and arranged with the two largest sides 20 adjacent to the respective stack 28 .
  • the heat exchange section 7 is at least partially designed as a cavity 9 and is at least partially filled with an elastically or plastically deformable material 10 .
  • the wall of the heat exchange section 7 surrounding the cavity 9 is designed to be so thin-walled or deformable that the elastically or plastically deformable material 10 supports the elastically deformable wall.
  • the battery cell 1 according to DE 10 2021 112444.1 is modified in such a way that the core part 21 proposed there is now designed to be elastic and/or plastically deformable.
  • the central part 22 of the core part 21 is now designed as a heat exchange section 7 with a larger width 29, so that changes in the thickness of the layers 3 can be compensated for.
  • the casing 4 comprises a casing part 11 with an open first end face 12 which completely encloses the layers 3 and the heat exchange section 7 along a circumferential direction 13 .
  • the first end face 12 is partially closed by the connection elements 8 .
  • the casing part 11 is cylindrical, ie it only has surfaces which run parallel to one another.
  • the first end face 12 extends transversely thereto.
  • the casing part 11 comprises an open second end face 14 which is completely closed by a further connection element 8 which is connected in one piece to the heat exchange section 7 .
  • the end faces 12, 14 are opposite to one another along an axial direction 18.
  • the axial direction 18 runs parallel to the extent of the cylindrical surfaces of the casing part 11 or transversely to the extent of the end faces 12, 14.
  • connection elements 8 extend, z. B. in the manufacture of the heat exchanger plate 6 by extrusion in each case parallel to the feed direction and parallel to the end faces 12, 14.
  • connection elements 8 have a greater width 29 than the heat exchange section 7 in a radial direction 19 , ie transversely to the axial direction 18 and transversely to the largest sides 20 of the heat exchange section 7 .
  • the connection elements 8 extend perpendicularly to the heat exchange section 7.
  • the width 29 of the connecting elements 8 is designed such that it just covers the extent of the stack 28 along the radial direction 19 .
  • the connecting elements 8 each have a completely closed surface, so that the second end face 14 is completely closed.
  • the stacks 28 are arranged in such a way that the layers 3 in the area of the sides 20 of the heat exchange section 7 each extend parallel to the sides 20 .
  • the heat exchanger plate 6 is provided in particular first.
  • the stacks 28 are arranged at the heat exchange section 7 of the heat exchanger plate 6 between the end faces 12,14. Each stack 28 is surrounded by electrical insulation 23 .
  • the stacks 28 are arranged on the heat exchange section 7 via a type of clamp 26 .
  • the clamp 26 surrounds the stacks 28 on the outside and thus fixes a width 29 of the stacks 28 extending along the radial direction 19.
  • the width 29 runs transversely to the sides 20 of the heat exchange section 7.
  • the stacks 28 are arranged on the heat exchange section 7 in such a way that they are arranged in alignment with the connection elements 8 along the axial direction 18 .
  • the heat exchanger plate 6 is pushed into the jacket part 11 along the axial direction 18 together with the stacks 28 and together with the insulation 23 .
  • the connecting elements 8 are connected to the casing part 11 via a weld seam 27 on the respective end face 12 , 14 .
  • the housing 2 is cuboid.
  • the side surfaces of the housing 2 extending parallel to the sides 20 of the heat exchange section 7 have the largest surfaces and are formed by the casing part 11 .
  • the first and second end faces 12, 14, on which the connection elements 8 are arranged, form the side surfaces with the respective smaller surfaces.
  • a longitudinal direction 15, the feed direction when extruding the heat exchanger plate 6, runs perpendicular to the axial direction 18 and parallel to the sides 20 of the heat exchange section 7.
  • the longitudinal direction 15 runs parallel to the heat exchange section 7 and parallel to the first end face 12 and second end face 14.
  • the casing 4 is formed on the first end face 12 by three connection elements 8 spaced apart from one another along the longitudinal direction 15, with a gap between the connection elements 8 in each case 16 is formed.
  • Two intermediate spaces 16 are formed on the first end face 12 .
  • the intermediate spaces 16 are arranged spaced apart from one another along the longitudinal direction 15 by the one connecting element 8 .
  • An electrical contact 17 is arranged in each intermediate space 16 , via which the stacks 28 arranged in the volume 5 can be connected to a circuit arranged outside of the housing 2 .
  • connection elements 8 extend along the longitudinal direction 15 beyond the heat exchange section 7 .
  • the extension of the respective connecting element 8 along the longitudinal direction 15 is designed in such a way that it just covers the extent of the stack 28 along the longitudinal direction 15 .
  • the housing 2 of the battery cell 1 With the connection of the heat exchanger plate 6 and the casing part 11, the housing 2 of the battery cell 1 is produced.
  • the housing 2 is designed in one piece with a materially bonded connection between the heat exchanger plate 6 and the jacket part 11 , but it is always made from several parts, namely at least the heat exchanger plate 6 and the jacket part 11 .
  • the respective electrical contact 17 is electrically insulated from the housing 2 .
  • the electrical contact 17 has a metal frame 30 which is connected to the housing, e.g. B. cohesively, connectable or can be connected.
  • Stack 28 is electrically contacted via an electrical conductor that extends from stack 28 through electrical contact 17 to the area surrounding battery cell 1 .
  • the electrical contact 17 is arranged electrically isolated from the metal frame 30 via a contact insulation 24 .
  • the contact 17 is arranged electrically insulated from the stacks 28 by stack insulation 25 .
  • the collectors 31 only extend out of the stack 28 or the insulation 23 of the stack 28 where the intermediate space 16 or where the electrical contact 17 or electrical conductor to be contacted with the collectors 31 is arranged. This means that a space between the stack 28 and the first end face 12 or the casing 4 that is otherwise required and is to be kept free for the arresters 31 only has to be kept free in the area of the contact 17 . Since the intermediate space 16 is present in this area, ie no connection element 8, the connection element 8 can be arranged directly on the stack 28, ie without a gap to be kept.
  • the respective contact 17 can have the installation space required for contacting between conductors 31 and contact 17, or can be arranged in such a way that this installation space is available.

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Abstract

The invention relates to a battery cell (1), at least comprising a dimensionally stable housing (2) and, arranged therein, a plurality of layers (3) at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes, wherein: the housing (2) comprises an outer casing (4) for forming a volume (5) enclosed by the housing (2) and, within the volume (5), a heat exchanger plate (6) connected to the outer casing (4); in one heat exchange section (7), the heat exchanger plate (6) is designed so as to be at least elastically or plastically deformable; the heat exchanger plate (6) comprises at least one connection element (8), which is integrally connected to the heat exchange section (7) and forms at least one part of the outer casing (4).

Description

Beschreibung Description
Batteriezelle battery cell
Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse und darin angeordnet mindestens eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen, umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator. Die Lagen bilden mindestens einen Stapel. The invention relates to a battery cell, at least comprising a dimensionally stable housing and arranged therein at least a plurality of layers at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes. The layers form at least one stack.
Die zumindest gestapelten, ggf. zusätzlich gewickelten bzw. gefalteten, Kathoden, Anoden und Separatoren bilden insbesondere einen Stapel. Jede Elektrode ist mit einem sich aus dem Stapel nach außen erstreckenden Ableiter verbunden, so dass ein elektrischer Strom aus dem Stapel ab- oder dem Stapel zugeführt werden kann. Die Ableiter der Anoden und die Ableiter der Kathoden werden jeweils miteinander verbunden, um die jeweiligen Elektroden elektrisch parallel zu verschalten. In der Batteriezelle können auch mehrere Stapel angeordnet sein. The at least stacked, possibly additionally wound or folded, cathodes, anodes and separators form in particular a stack. Each electrode is connected to a conductor extending outwardly from the stack so that an electrical current can be drawn from or supplied to the stack. The conductors of the anodes and the conductors of the cathodes are respectively connected to each other in order to electrically connect the respective electrodes in parallel. Several stacks can also be arranged in the battery cell.
Für den Antrieb von Kraftfahrzeugen werden vermehrt Batterien, insbesondere Lithium-Ionen- Batterien eingesetzt. Batterien werden üblicherweise aus Batteriezellen und/ oder aus mehrere Batteriezellen umfassenden Batteriemodulen zusammengesetzt. Batteries, in particular lithium-ion batteries, are increasingly being used to drive motor vehicles. Batteries are usually composed of battery cells and/or battery modules comprising several battery cells.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2021 112 444.1 ist eine Batteriezelle, zumindest umfassend ein Gehäuse und darin angeordnet mindestens einen Block Aktivmaterial, bekannt. Der Block Aktivmaterial weist eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen auf. Das Gehäuse umfasst ein Mantelteil mit einer offenen ersten Stirnseite und einer offenen zweiten Stirnseite, das den mindestens einen Block Aktivmaterial entlang einer Umfangsrichtung vollumfänglich umschließt, sowie ein einteilig ausgeführtes Kernteil. Das Kernteil weist ein an der ersten Stirnseite angeordnetes und mit dem Mantelteil verbundenes Bodenteil und ein entlang einer axialen Richtung beabstandet dazu an der zweiten Stirnseite angeordnetes und mit dem Mantelteil verbundenes Deckelteil auf, sowie ein das Bodenteil mit dem Deckelteil verbindendes Mittelteil. Der mindestens eine Block Aktivmaterial ist auf einer ersten Seite des Mittelteils entlang einer radialen Richtung zwischen dem Mantelteil und dem Mittelteil sowie auf einer, der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Mittelteils zwischen dem Mantelteil und dem Mittelteil angeordnet. Das Kernteil ist ein Strangpressprofil. Diese Bauart einer Batteriezelle ermöglicht eine effektive Ausnutzung eines Bauraums, es wird also ein hoher Wert für diesen Parameter in Wh/I [Watt-Stunde pro Liter] erreicht. From the subsequently published DE 10 2021 112 444.1, a battery cell is known, at least comprising a housing and at least one block of active material arranged therein. The block of active material has a plurality of layers at least stacked on top of one another. The housing comprises a casing part with an open first end face and an open second end face, which completely encloses the at least one block of active material along a circumferential direction, and a core part designed in one piece. The core part has a base part arranged on the first end face and connected to the casing part and a cover part arranged at a distance therefrom along an axial direction on the second end face and connected to the casing part, as well as a middle part connecting the base part to the cover part. The at least one block of active material is arranged on a first side of the middle part along a radial direction between the casing part and the middle part and on a second side of the middle part opposite the first side between the casing part and the middle part. The core part is an extruded profile. This type of battery cell enables effective use of space, so a high value is achieved for this parameter in Wh/I [watt hour per liter].
Weiterhin ist eine Anbindung der Zelle an die Kühlung im System sehr wichtig. Ein direkter Kühlpfad zwischen den Stapeln bzw. dem Block Aktivmaterial zu einer Systemkühlung ist in aktuellen Bauformen nicht vorhanden. Durch das in der DE 10 2021 112 444.1 vorgeschlagene, als Strangpressprofil ausgeführte Kernteil kann in dem Gehäuse entstehende Wärme einfach abgeführt werden. Furthermore, a connection of the cell to the cooling in the system is very important. Current designs do not have a direct cooling path between the stacks or the block of active material for system cooling. The core part, which is designed as an extruded profile and is proposed in DE 10 2021 112 444.1, allows heat generated in the housing to be easily dissipated.
Einzelne Batteriezellen werden zu einem Batteriemodul zusammengebaut. Weil die Batteriezellen beim Zyklisieren "atmen", d. h. sich ausdehnen und zusammenziehen und über Alterung generell dicker werden, besteht im Batteriemodul die Notwendigkeit, diese Formveränderungen auszugleichen und eine zu große Ausdehnung über einen festen Rahmen zu verhindern, damit der Bauraum nicht gesprengt wird. Das Atmen ist besonders stark ausgeprägt bei Zellen mit Si- oder Lithium-Metall Anoden. Auch bei klassischen Zellchemien mit Graphit-Anoden kommt es über Lebensdauer zu Swelling (also einer Ausdehnung des Aktivmaterials bzw. des mindestens einen Stapels), d. h. der Druck in der Batteriezelle steigt nach und nach immer mehr an, so dass eine Konstruktion des Batteriemoduls limitiert ist. Bei einem technischen Update der Batteriezellen, z. B. im Rahmen einer Modellpflege, bei dem z. B. eine Zellchemieoptimierung oder eine Bauformanpassung vorgenommen wird, muss der komplette Modulrahmen neu konstruiert werden, evtl, das gesamte Modulkonzept neu entwickelt und abgesichert werden. Dieses Problem besteht auch bei Cell-to-pack-Systemen. Individual battery cells are assembled into a battery module. Because the battery cells "breathe" as they cycle, i. H. expand and contract and generally become thicker with age, there is a need in the battery module to compensate for these changes in shape and to prevent excessive expansion over a fixed frame so that the installation space is not blown up. Breathing is particularly pronounced in cells with Si or lithium metal anodes. Even with classic cell chemistries with graphite anodes, swelling (i.e. an expansion of the active material or the at least one stack) occurs over the service life, i. H. the pressure in the battery cell gradually increases more and more, so that a construction of the battery module is limited. In the case of a technical update of the battery cells, e.g. B. as part of a facelift, in which z. B. a cell chemistry optimization or a design adjustment is made, the entire module frame must be redesigned, possibly the entire module concept redeveloped and secured. This problem also exists with cell-to-pack systems.
Aus der CN 211828956 U ist ein Wärmeableitelement für eine prismatische Batteriezelle bekannt. CN 211828956 U discloses a heat dissipation element for a prismatic battery cell.
Aus der DE 10 2018 215 543 A1 ist ein Batteriemodulelement bekannt. Es umfasst ein Rahmenelement, in dem eine Batteriezelle mit einem Kühlelement und einem Einlageelement gehaltert sind. Das Einlageelement ist elastisch ausgeführt und kann ein Dickenwachstum der Batteriezelle ausgleichen. A battery module element is known from DE 10 2018 215 543 A1. It includes a frame element in which a battery cell with a cooling element and an insert element are held. The insert element is designed to be elastic and can compensate for an increase in the thickness of the battery cell.
Aus der US 2016/0164149 A1 ist ein Batteriemodul, aufweisend eine Mehrzahl vonFrom US 2016/0164149 A1 is a battery module having a plurality of
Batteriezellen, bekannt. Die Batteriezellen sind benachbart zu Wärmeableiterplatten positioniert. Battery cells known. The battery cells are positioned adjacent to heat sink plates.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Batteriezelle vorgeschlagen werden, die kostengünstig herstellbar ist, eine effektive Raumnutzung des Gehäuses ermöglicht, eine verbesserte Temperierung der Batteriezelle bzw. der in dem Gehäuse angeordneten Stapel gewährleistet sowie eine Dickenveränderung der Lagen über die Laufzeit der Batteriezelle kompensieren kann. The object of the present invention is to at least partially solve the problems cited with reference to the prior art. In particular, a battery cell be proposed, which is inexpensive to produce, enables effective use of space in the housing, ensures improved temperature control of the battery cell or the stack arranged in the housing and can compensate for a change in thickness of the layers over the life of the battery cell.
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Batteriezelle mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden. A battery cell with the features according to patent claim 1 contributes to the solution of these tasks. Advantageous developments are the subject matter of the dependent patent claims. The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and/or details from the figures, with further embodiment variants of the invention being shown.
Es wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse und darin angeordnet eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen, umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator. Das Gehäuse umfasst eine äußere Ummantelung zur Ausbildung eines von dem Gehäuse eingeschlossenen Volumens sowie innerhalb des Volumens eine mit der äußeren Ummantelung verbundene Wärmetauscherplatte. Die Wärmetauscherplatte ist in einem Wärmeaustauschabschnitt zumindest elastisch oder plastisch verformbar ausgeführt. Die Wärmetauscherplatte umfasst mindestens ein Anschlusselement, das mit dem Wärmeaustauschabschnitt einteilig verbunden ist und zumindest einen Teil der äußeren Ummantelung bildet. A battery cell is proposed, at least comprising a dimensionally stable housing and arranged therein a plurality of layers at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes. The housing includes an outer shell to form a volume enclosed by the housing and a heat exchanger plate connected to the outer shell within the volume. The heat exchanger plate is designed to be at least elastically or plastically deformable in a heat exchange section. The heat exchanger plate comprises at least one connection element which is integrally connected to the heat exchange section and forms at least part of the outer shell.
Die zumindest gestapelten, ggf. zusätzlich gewickelten bzw. gefalteten, Kathoden, Anoden und Separatoren bilden insbesondere einen Stapel. Die Elektroden weisen Aktivmaterialien insbesondere als Beschichtungen auf elektrisch leitenden Trägermaterialien auf, die insbesondere als Ableiter dienen. Die Anode, die Kathode und der Separator werden jeweils als Lage bezeichnet. Die Lagen können als Einzelblattstapel, Laminierung, Z-Faltung, Jelly Roll angeordnet sein, jeweils in beliebiger Anzahl. The at least stacked, possibly additionally wound or folded, cathodes, anodes and separators form in particular a stack. The electrodes have active materials, in particular as coatings on electrically conductive carrier materials, which serve in particular as conductors. The anode, cathode and separator are each referred to as a layer. The layers can be arranged as a single sheet stack, lamination, Z-fold, jelly roll, each in any number.
Jede Elektrode ist mit einem sich aus dem Stapel nach außen erstreckenden Ableiter verbunden, so dass ein elektrischer Strom aus dem Stapel ab- oder dem Stapel zugeführt werden kann. Die Ableiter der Anoden und die Ableiter der Kathoden werden jeweils miteinander verbunden, um die jeweiligen Elektroden elektrisch parallel zu verschalten. In der Batteriezelle können auch mehrere Stapel angeordnet sein. Die Elektroden sind insbesondere in bekannter Weise zur Bildung des Stapels angeordnet und werden von einem Elektrolyten bzw. einer Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt. Each electrode is connected to a conductor extending outwardly from the stack so that an electrical current can be drawn from or supplied to the stack. The conductors of the anodes and the conductors of the cathodes are respectively connected to each other in order to electrically connect the respective electrodes in parallel. Several stacks can also be arranged in the battery cell. In particular, the electrodes are arranged in a known manner to form the stack and are acted upon by an electrolyte or an electrolyte liquid.
Die Elektroden sind insbesondere folienartig ausgeführt, weisen also eine große Seitenfläche und eine geringe Dicke auf. Auf der Seitenfläche bzw. auf jeder Seitenfläche der Elektrode ist insbesondere eine Beschichtung mit Aktivmaterial angeordnet. Die Separatoren sind jeweils zwischen den Seitenflächen der benachbart angeordneten unterschiedlichen Elektroden angeordnet. Insbesondere erstrecken sich unbeschichtete Teile der Elektroden als Ableiter aus dem Stapel heraus. The electrodes are designed in particular in the form of foils, ie they have a large side surface and a small thickness. In particular, a coating with active material is arranged on the side surface or on each side surface of the electrode. The separators are each arranged between the side surfaces of the adjacently arranged different electrodes. In particular, uncoated parts of the electrodes extend out of the stack as conductors.
Insbesondere sind jeweils die Anoden und die Kathoden innerhalb des Stapels miteinander parallelgeschaltet, so dass die Ableiter einer Mehrzahl von Anoden miteinander elektrisch leitend verbunden sind und die Ableiter einer Mehrzahl von Kathoden miteinander elektrisch leitend verbunden sind. In particular, the anodes and the cathodes within the stack are connected in parallel with one another, so that the conductors of a plurality of anodes are electrically conductively connected to one another and the conductors of a plurality of cathodes are electrically conductively connected to one another.
Das Gehäuse der Batteriezelle ist insbesondere nur plastisch verformbar. Das Gehäuse wird auch als Hardcase bezeichnet und die Batteriezelle z. B. als eine prismatische Zelle. The housing of the battery cell is in particular only plastically deformable. The housing is also referred to as a hard case and the battery cell z. B. as a prismatic cell.
Die Batteriezelle ist insbesondere eine lithiumhaltige Batteriezelle, insbesondere eine Sekundärzelle, also eine wiederaufladbare Batteriezelle. The battery cell is in particular a lithium-containing battery cell, in particular a secondary cell, ie a rechargeable battery cell.
Das Gehäuse ist bei der einsatzbereiten Batteriezelle insbesondere einteilig ausgeführt. Das Gehäuse bzw. die das Volumen umschließende Ummantelung setzt sich aus dem mindestens einen Anschlusselement der Wärmetauscherplatte zusammen und weiteren die Ummantelung bildenden Bauteilen, die erst im Rahmen der Herstellung des Gehäuses miteinander verbunden werden, vorher aber getrennt voneinander vorliegen. Anschlusselement(-e) und Wärmetauscherplatte bilden insbesondere eine Vormontagegruppe, die dann mit den weiteren Bauteilen zur Ummantelung verbunden werden. In the case of the ready-to-use battery cell, the housing is in particular made in one piece. The housing or the casing enclosing the volume is composed of the at least one connection element of the heat exchanger plate and other components forming the casing, which are only connected to one another during the manufacture of the housing, but are separate from one another beforehand. Connection element(s) and heat exchanger plate form, in particular, a pre-assembly group which is then connected to the other components for the sheathing.
Der Wärmeaustauschabschnitt ist insbesondere innerhalb des Volumens angeordnet und insbesondere auf beiden (größten) Seiten benachbart zu mindestens einem Stapel angeordnet. Die Wärmetauscherplatte ist, insbesondere ausschließlich, in dem Wärmeaustauschabschnitt zumindest elastisch oder plastisch (ggf. elastisch und plastisch) verformbar ausgeführt. Die elastische Verformbarkeit kann insbesondere ein Dickenwachstum der Lagen beim Zyklisieren (also beim Laden und Entladen) aber auch über Laufzeit kompensieren. Damit kann insbesondere ein Dickenwachstum innerhalb der Ummantelung des Gehäuses kompensiert werden, so dass sich die Größe des Gehäuses über Laufzeit nicht verändert. The heat exchange section is in particular arranged within the volume and in particular arranged on both (largest) sides adjacent to at least one stack. The heat exchanger plate is, in particular exclusively, designed to be at least elastically or plastically (possibly elastically and plastically) deformable in the heat exchange section. In particular, the elastic deformability can compensate for a growth in thickness of the layers during cycling (i.e. during charging and discharging) but also over the running time. With that can In particular, a growth in thickness within the casing of the housing can be compensated for, so that the size of the housing does not change over time.
Insbesondere ist die Wärmetauscherplatte, insbesondere ausschließlich, in dem Wärmeaustauschabschnitt (auch oder ausschließlich) plastisch verformbar ausgeführt. Die plastische Verformbarkeit kann insbesondere ein Dickenwachstum der Lagen über Laufzeit kompensieren. In particular, the heat exchanger plate, in particular exclusively, is designed to be plastically deformable (also or exclusively) in the heat exchange section. In particular, the plastic deformability can compensate for an increase in the thickness of the layers over time.
Die Verformbarkeit der Wärmetauscherplatte dient insbesondere dazu, das Dickenwachstum der Lagen zu kompensieren, so dass eine Verformung des Gehäuses insbesondere nicht auftritt. Die plastische Verformung der Wärmetauscherplatte tritt insbesondere vor einer (plastischen) Verformung des Gehäuses auf. Insbesondere wird so eine (plastische) Verformung des Gehäuses verhindert. The deformability of the heat exchanger plate serves in particular to compensate for the growth in thickness of the layers, so that the housing in particular does not deform. The plastic deformation of the heat exchanger plate occurs in particular before a (plastic) deformation of the housing. In particular, this prevents (plastic) deformation of the housing.
Dabei kann der Wärmeaustauschabschnitt auch z. B. mehrere Funktionen erfüllen. Neben der elastischen und/ oder plastischen Verformbarkeit kann er insbesondere zumindest teilweise als Hohlraum ausgeführt sein, so dass er von einem, von außerhalb des Gehäuses zugeführten Kühlfluid beaufschlagt werden kann. Insbesondere kann die Batteriezelle bzw. kann der mindestens eine Stapel über den Wärmeaustauschabschnitt temperiert, also gekühlt oder falls erforderlich, erwärmt werden. The heat exchange section can also z. B. fulfill several functions. In addition to the elastic and/or plastic deformability, it can in particular be designed at least partially as a cavity, so that it can be acted upon by a cooling fluid supplied from outside the housing. In particular, the temperature of the battery cell or the at least one stack can be controlled via the heat exchange section, that is to say cooled or, if necessary, heated.
Insbesondere sind der Wärmeaustauschabschnitt und das mindestens eine Anschlusselement einteilig als Druckgussteil, als Strangpressprofil oder als Schweißkonstruktion ausgeführt. Dabei ist es auch möglich, zwei Halbschalen zu fertigen und diese zu verbinden, z. B. durch Schweißen. Eine Herstellung durch additive Fertigungsverfahren, also z. B. durch dreidimensionalen Druck ist natürlich auch möglich. In particular, the heat exchange section and the at least one connection element are designed in one piece as a die-cast part, as an extruded profile or as a welded construction. It is also possible to manufacture two half-shells and to connect them, e.g. B. by welding. A production by additive manufacturing processes, e.g. B. by three-dimensional printing is of course also possible.
Bei dem Verfahren Strangpressen wird ein Ausgangsmaterial auf eine Umformtemperatur erhitzt und mit hohem Druck durch eine formgebende Matrize gedrückt. Das so entstehende Profil wird aus der Matrize entlang einer Vorschubrichtung weiterbewegt. In the extrusion process, a starting material is heated to a forming temperature and pressed through a shaping die at high pressure. The resulting profile is moved out of the die along a feed direction.
Bei dem Verfahren Druckguss wird ein flüssiges Ausgangsmaterial in ein Formnegativ eingeleitet und nach Erstarrung entformt. In the die casting process, a liquid starting material is introduced into a mold negative and demolded after solidification.
Insbesondere ist zumindest der Wärmeaustauschabschnitt zumindest teilweise hohl ausgeführt und weist mindestens einen Hohlraum auf, der zumindest teilweise mit einem elastisch verformbaren Material gefüllt ist. Dabei kann z. B. die den Hohlraum umgebende Wandung des Wärmeaustauschabschnitts so dünnwandig bzw. verformbar ausgeführt sein, dass das elastisch bzw. plastisch verformbare Material die Wandung abstützt. In particular, at least the heat exchange section is at least partially hollow and has at least one cavity, which is at least partially equipped with an elastic deformable material is filled. In doing so, e.g. B. the wall of the heat exchange section surrounding the cavity can be designed to be so thin-walled or deformable that the elastically or plastically deformable material supports the wall.
Der Wärmeaustauschabschnitt wird insbesondere im Inneren mit einem kompressionsfähigen Material gefüllt, z. B. mit einem Material, das in bekannten und in Batteriemodulen verwendeten Compression Pads verwendet wird. In particular, the heat exchange section is filled internally with a compressible material, e.g. B. with a material that is used in known and used in battery modules compression pads.
Mit der elastischen und/ oder plastischen Verformbarkeit des Wärmeaustauschabschnitts können insbesondere sämtliche Volumenänderungen der Batteriezelle innerhalb des Gehäuses ausgeglichen werden. Hierbei ist es möglich und sinnvoll, den nun zellinternen Ausgleichkörper, also den Wärmeaustauschabschnitt, auf die spezielle Batteriezelle ideal anzupassen. Somit muss auf Modulebene kein konstruktiver Mehraufwand getrieben werden und alle Batteriezellen, auch bei Zellchemieänderungen, verhalten sich auf Modulebene identisch. Eine Neuentwicklung bei Modellpflegen ist insbesondere nicht erforderlich. Ebenso kann ein Modulkonzept mit verschiedenen Batteriezellen (geringe Kosten gegenüber hoher Leistungsfähigkeit; also low-cost vs. high-performance) identisch angewandt werden. Somit sinkt der Entwicklungsaufwand in einem diversen Portfolio substanziell. With the elastic and/or plastic deformability of the heat exchange section, in particular all changes in volume of the battery cell within the housing can be compensated for. It is possible and useful here to ideally adapt the cell-internal compensating body, i.e. the heat exchange section, to the special battery cell. This means that no additional design work is required at the module level and all battery cells behave identically at the module level, even if the cell chemistry changes. In particular, a new development for facelifts is not required. Likewise, a module concept with different battery cells (low costs versus high performance; i.e. low-cost versus high-performance) can be used identically. This substantially reduces the development effort in a diverse portfolio.
Der Wärmeaustauschabschnitt ist insbesondere als Strukturprofil-Bauteil (also mit inneren Strukturen, z. B. Waben- oder Tragwerkkonstruktion) konstruiert oder es werden in den mindestens einen Hohlraum zusätzlich Federn oder auch Schäume eingebaut. Der Wärmeaustauschabschnitt kann auch in der Art einer Honigwabenstruktur ausgeführt sein, wobei die Waben so angeordnet sind, dass eine elastische bzw. plastische Verformbarkeit des Wärmeaustauschabschnitts zwischen den einzelnen Stapeln gewährleistet ist. The heat exchange section is constructed in particular as a structural profile component (that is to say with internal structures, for example honeycomb or support structure construction) or additional springs or else foams are installed in the at least one cavity. The heat exchange section can also be designed in the manner of a honeycomb structure, the honeycombs being arranged in such a way that elastic or plastic deformability of the heat exchange section between the individual stacks is ensured.
Insbesondere wird die Batteriezelle gemäß der DE 10 2021 112444.1 so verändert, dass das dort vorgeschlagene Kernteil nun als elastisch bzw. plastisch verformbar ausgeführt ist. Dafür wird das Kernteil zumindest im Bereich des Mittelteils insbesondere mit einer größeren Breite ausgeführt, so dass Dickenänderungen der Lagen kompensiert werden können. In particular, the battery cell according to DE 10 2021 112444.1 is modified in such a way that the core part proposed there is now designed to be elastically or plastically deformable. For this purpose, the core part is designed with a greater width, at least in the area of the middle part, so that changes in the thickness of the layers can be compensated for.
Infolge des erhöhten Platzbedarfs und des erhöhten Gewichts des Wärmeaustauschabschnitts innerhalb des Volumens sinkt die Energiedichte (volumetrisch sowie gravimetrisch) auf der Ebene der Batteriezelle. Auf Modulebene (also wenn mehrere Batteriezellen betrachtet werden) gleicht sich das durch die Einsparungen im Batteriemodul jedoch wieder aus, da andere Kompensationselemente entfallen können. Insbesondere umfasst die Ummantelung zumindest ein Mantelteil mit zumindest einer offenen ersten Stirnseite, das die Lagen und den Wärmeaustauschabschnitt entlang einer Umfangsrichtung vollumfänglich umschließt. Die erste Stirnseite ist zumindest teilweise durch das mindestens eine Anschlusselement verschlossen. Due to the increased space and weight of the heat exchange section within the volume, the energy density (volumetric as well as gravimetric) at the battery cell level decreases. At the module level (i.e. when several battery cells are considered), this is offset by the savings in the battery module, since other compensation elements can be omitted. In particular, the casing comprises at least one casing part with at least one open first end face, which completely encloses the layers and the heat exchange section along a circumferential direction. The first end face is at least partially closed by the at least one connection element.
Das Mantelteil ist insbesondere zylindrisch ausgeführt, weist also nur zueinander parallel verlaufende Flächen auf. Die erste Stirnseite erstreckt sich insbesondere quer dazu. Das Mantelteil kann als Tiefziehteil ausgeführt sein, wobei beide Stirnseiten offen oder aber eine Stirnseite geschlossen ausgeführt sein kann. The casing part is in particular of cylindrical design, ie it only has surfaces which run parallel to one another. The first end face extends in particular transversely thereto. The jacket part can be designed as a deep-drawn part, with both end faces being open or one end face being able to be closed.
Insbesondere umfasst das Mantelteil eine offene zweite Stirnseite, die durch das mindestens eine Anschlusselement, dass mit dem Wärmeaustauschabschnitt einteilig verbunden ist, zumindest teilweise verschlossen ist. In particular, the casing part comprises an open second end face which is at least partially closed by the at least one connection element which is connected in one piece to the heat exchange section.
Die Stirnseiten liegen einander entlang einer axialen Richtung gegenüber. Die axiale Richtung verläuft insbesondere parallel zu der Erstreckung der zylindrischen Flächen des Mantelteils bzw. quer zur Erstreckung der ersten Stirnseite. The end faces face each other along an axial direction. The axial direction runs in particular parallel to the extent of the cylindrical surfaces of the casing part or transversely to the extent of the first end face.
Das mindestens eine Anschlusselement bzw. die Anschlusselemente erstrecken sich, z. B. bei der Herstellung der Wärmetauscherplatte durch Strangpressen, jeweils parallel zur Vorschubrichtung, und parallel zu der mindestens einen Stirnseite. The at least one connection element or the connection elements extend, e.g. B. in the manufacture of the heat exchanger plate by extrusion, each parallel to the feed direction, and parallel to the at least one end face.
Die Anschlusselemente weisen in einer radialen Richtung, also quer zur axialen Richtung und quer zu einer größten Seite des Wärmeaustauschabschnitts, eine größere Breite als der Wärmeaustauschabschnitt auf, insbesondere um einen Faktor größer 3, bevorzugt größer 5. Die Anschlusselemente erstrecken sich insbesondere senkrecht zum Wärmeaustauschabschnitts. Der Wärmeaustauschabschnitt weist eine Breite von 3 bis 15 Millimeter, insbesondere von höchstens 8 Millimeter, bevorzugt von höchstens 5 Millimetern, auf. Der Wärmeaustauschabschnitt weist, insbesondere parallel zur Breite des Wärmeaustauschabschnitts, eine geringste Wanddicke (also insbesondere eine Wandstärke eines Vollmaterials) von 0,2 bis 5 Millimeter, insbesondere von höchstens 3 Millimeter, bevorzugt von höchstens 2 Millimetern, auf). Die Anschlusselemente weisen insbesondere eine geringste Wanddicke auf, für die die Grenzen der Wanddicke des Wärmeaustauschabschnitts ebenfalls gelten. Die Wanddicke der einzelnen Teile kann aber voneinander unterschiedlich ausgeführt sein. Die Breite der Anschlusselemente ist insbesondere so ausgeführt, dass sie die Erstreckung des mindestens einen Stapels entlang der radialen Richtung gerade überdeckt. In a radial direction, i.e. transverse to the axial direction and transverse to a largest side of the heat exchange section, the connection elements have a greater width than the heat exchange section, in particular by a factor greater than 3, preferably greater than 5. The connection elements extend in particular perpendicularly to the heat exchange section. The heat exchange section has a width of 3 to 15 millimeters, in particular at most 8 millimeters, preferably at most 5 millimeters. The heat exchange section has, in particular parallel to the width of the heat exchange section, a minimum wall thickness (thus in particular a wall thickness of a solid material) of 0.2 to 5 millimeters, in particular at most 3 millimeters, preferably at most 2 millimeters). In particular, the connection elements have a very small wall thickness, for which the limits of the wall thickness of the heat exchange section also apply. However, the wall thickness of the individual parts can be different from one another. The width of the connection elements is designed in particular in such a way that it just covers the extension of the at least one stack along the radial direction.
Das mindestens eine Anschlusselement umfasst insbesondere eine vollständig geschlossene Oberfläche, so dass damit eine Stirnseite auch vollständig verschließbar ist. Alternativ kann das Anschlusselement aber z. B. Anschlüsse zum Anschluss des Gehäuses bzw. der Wärmetauscherplatte an eine Kühlung aufweisen. The at least one connecting element comprises in particular a completely closed surface, so that one end face can also be completely closed with it. Alternatively, the connection element but z. B. have connections for connecting the housing or the heat exchanger plate to a cooling system.
Als Material zumindest für den Wärmeaustauschabschnitt und die Anschlusselemente kann insbesondere Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung oder aber auch andere Werkstoffe eingesetzt werden. Dabei sollte das eingesetzte Material insbesondere eine gute Wärmeleitfähigkeit, bevorzugt vergleichbar oder höher als die Wärmleitfähigkeit von Aluminium, aufweisen. In particular, aluminum or an aluminum alloy or other materials can be used as the material at least for the heat exchange section and the connection elements. The material used should in particular have good thermal conductivity, preferably comparable to or higher than the thermal conductivity of aluminum.
Insbesondere wird der mindestens eine Stapel so angeordnet, dass sich die Lagen im Bereich der Seiten des Wärmeaustauschabschnitts jeweils parallel zu den Seiten erstrecken. Ist nur ein Stapel vorgesehen, können die Lagen um den Wärmeaustauschabschnitt herum gewickelt angeordnet sein. Sind zwei Stapel vorgesehen, kann jeder Stapel benachbart zu der jeweiligen Seite angeordnet sein. In particular, the at least one stack is arranged in such a way that the layers in the area of the sides of the heat exchange section each extend parallel to the sides. If only one stack is provided, the layers may be wrapped around the heat exchange section. If two stacks are provided, each stack may be adjacent to the respective side.
Zur Herstellung der Batteriezelle wird insbesondere zunächst die Wärmetauscherplatte bereitgestellt. Der mindestens eine Stapel wird an dem Wärmeaustauschabschnitt der Wärmetauscherplatte, insbesondere zwischen den Stirnseiten, angeordnet. In order to produce the battery cell, the heat exchanger plate is first provided in particular. The at least one stack is arranged on the heat exchange section of the heat exchanger plate, in particular between the end faces.
Der mindestens eine Stapel kann von einer elektrischen Isolierung eingefasst sein. The at least one stack can be surrounded by electrical insulation.
Der mindestens eine Stapel kann insbesondere über eine Art Klammer an dem Wärmeaustauschabschnitt angeordnet werden. Die Klammer kann den mindestens einen Stapel außen umfassen und so eine Breite des mindestens einen Stapels fixieren. Die Breite verläuft quer zu den Seiten des Wärmeaustauschabschnitts. Insbesondere ist der mindestens eine Stapel so an dem Wärmeaustauschabschnitt angeordnet, dass er entlang der axialen Richtung fluchtend zu dem mindestens einen Anschlusselement angeordnet ist. Die Wärmetauscherplatte kann zusammen mit dem mindestens einen Stapel (insbesondere zusammen mit einer Isolierung) in das Mantelteil eingeschoben werden, insbesondere entlang der axialen Richtung. The at least one stack can be arranged in particular via a type of clamp on the heat exchange section. The clamp can encompass the at least one stack on the outside and thus fix a width of the at least one stack. The width runs across the sides of the heat exchange section. In particular, the at least one stack is arranged on the heat exchange section in such a way that it is arranged in alignment with the at least one connection element along the axial direction. The heat exchanger plate can be pushed into the casing part together with the at least one stack (in particular together with insulation), in particular along the axial direction.
Das mindestens eine Anschlusselement kann an der jeweiligen Stirnseite mit dem Mantelteil verbunden werden, bevorzugt stoffschlüssig, z. B. durch Schweißen. Insbesondere kann das Anschlusselement zumindest an mit dem Mantelteil ausgebildeten Kontaktstellen an der jeweiligen Stirnseite mit dem Mantelteil verbunden werden. Damit kann eine zumindest flüssigkeitsdichte, ggf. auch gasdichte Verbindung zwischen Mantelteil und Anschlusselement hergestellt werden. The at least one connection element can be connected to the casing part on the respective end face, preferably in a materially bonded manner, e.g. B. by welding. In particular, the connecting element can be connected to the casing part at least at contact points formed with the casing part on the respective end face. In this way, an at least liquid-tight, possibly also gas-tight connection can be produced between the casing part and the connection element.
Das Gehäuse ist insbesondere quaderförmig ausgebildet. Die sich parallel zu den Seiten des Wärmeaustauschabschnitts erstreckenden Seitenflächen des Gehäuses weisen dabei die größten Flächen auf und werden insbesondere durch das Mantelteil gebildet. Die erste und zweite Stirnseite, an denen mindestens ein Anschlusselement angeordnet ist, können die Seitenflächen mit den jeweils kleineren Flächen bilden. The housing is in particular cuboid. The side surfaces of the housing that extend parallel to the sides of the heat exchange section have the largest surfaces and are formed in particular by the casing part. The first and second end faces, on which at least one connection element is arranged, can form the side surfaces with the respective smaller surfaces.
Insbesondere deckt das mindestens eine erste Anschlusselement mindestens 10 %, bevorzugt mindestens 20 %, der Stirnseite ab, an der es angeordnet ist. In particular, the at least one first connection element covers at least 10%, preferably at least 20%, of the end face on which it is arranged.
Insbesondere verläuft eine Längsrichtung, insbesondere die Vorschubrichtung beim Strangpressen der Wärmetauscherplatte, senkrecht zur axialen Richtung und parallel zu den Seiten des Wärmeaustauschabschnitts. In particular, a longitudinal direction, in particular the feed direction when extruding the heat exchanger plate, runs perpendicularly to the axial direction and parallel to the sides of the heat exchange section.
Insbesondere verläuft eine Längsrichtung parallel zu dem Wärmeaustauschabschnitt und parallel zu der ersten Stirnseite und/oder zweiten Stirnseite. Die Ummantelung ist an zumindest einer der Stirnseiten durch mindestens zwei voneinander entlang der Längsrichtung beabstandete Anschlusselemente gebildet, wobei zwischen den Anschlusselementen ein Zwischenraum ausgebildet ist. In particular, a longitudinal direction runs parallel to the heat exchange section and parallel to the first end face and/or second end face. The casing is formed on at least one of the end faces by at least two connection elements spaced apart from one another in the longitudinal direction, with an intermediate space being formed between the connection elements.
Insbesondere sind zumindest an der ersten Stirnseite oder an der zweiten Stirnseite zwei Zwischenräume ausgebildet. Insbesondere sind die Zwischenräume entlang der Längsrichtung, insbesondere durch ein Anschlusselement, voneinander beabstandet angeordnet. In particular, two intermediate spaces are formed at least on the first end face or on the second end face. In particular, the intermediate spaces are arranged spaced apart from one another along the longitudinal direction, in particular by a connection element.
Insbesondere ist zumindest ein elektrischer Kontakt der Batteriezelle in einem Zwischenraum angeordnet. In jedem Zwischenraum kann mindestens ein elektrischer Kontakt angeordnet sein, über den die in dem Volumen angeordneten Stapel mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Stromkreis verbindbar sind. Insbesondere sind in jedem Zwischenraum ein Kontakt oder mehrere Kontakte angeordnet. In particular, at least one electrical contact of the battery cell is arranged in an intermediate space. At least one electrical contact can be arranged in each intermediate space, via which the stacks arranged in the volume can be connected to a circuit arranged outside of the housing. In particular, one contact or several contacts are arranged in each intermediate space.
Infolge der Bereitstellung mehrerer Kontakte (also mehrerer Kontakte eines Pols) kann der Innenwiderstand verringert werden. As a result of the provision of multiple contacts (that is, multiple contacts of one pole), the internal resistance can be reduced.
Ein Zwischenraum kann insbesondere durch mechanische Bearbeitung aus dem Anschlusselement bzw. aus der Wärmetauscherplatte herausgearbeitet werden (z. B. bei Ausführung der Wärmetauscherplatte als Strangpressprofil) oder direkt darin vorgesehen sein (z. B. bei Ausführung der Wärmetauscherplatte als Druckgussteil oder als Schweißkonstruktion). Insbesondere weist die Wärmetauscherplatte nach dem Strangpressen keine Zwischenräume auf. An intermediate space can be machined out of the connection element or heat exchanger plate in particular by mechanical processing (e.g. when the heat exchanger plate is designed as an extruded profile) or can be provided directly therein (e.g. when the heat exchanger plate is designed as a die-cast part or as a welded construction). In particular, the heat exchanger plate has no gaps after extrusion.
Insbesondere erstreckt sich das jeweilige Anschlusselement entlang der Längsrichtung über den Wärmeaustauschabschnitt hinaus. Insbesondere können sich so die Lagen eines Stapels von einer Seite des Wärmeaustauschabschnitts hin zur anderen Seite des Wärmeaustauschabschnitts erstrecken, insbesondere durch Wickeln der Lagen entlang der Umfangsrichtung um den Wärmeaustauschabschnitt. Die Erstreckung des jeweiligen Anschlusselements entlang der Längsrichtung ist insbesondere so ausgeführt, dass sie die Erstreckung des mindestens einen Stapels entlang der Längsrichtung gerade überdeckt. In particular, the respective connection element extends along the longitudinal direction beyond the heat exchange section. In particular, the layers of a stack can thus extend from one side of the heat exchange section to the other side of the heat exchange section, in particular by wrapping the layers along the circumferential direction around the heat exchange section. The extension of the respective connection element along the longitudinal direction is in particular designed in such a way that it just covers the extension of the at least one stack along the longitudinal direction.
Insbesondere ist zumindest eine Stirnseite ausschließlich durch nur ein Anschlusselement verschlossen. In diesem Fall bildet das eine Anschlusselement z. B. eine komplette Stirnseite der Ummantelung aus. In particular, at least one end face is exclusively closed by only one connection element. In this case, forms a connection element z. B. from a complete end face of the casing.
Insbesondere ist das zumindest eine Anschlusselemente stoffschlüssig mit dem Mantelteil verbunden. In particular, the at least one connecting element is integrally connected to the casing part.
Mit der Verbindung von Wärmetauscherplatte und Mantelteil ist das Gehäuse der Batteriezelle insbesondere hergestellt. Das Gehäuse ist, bei stoffschlüssiger Verbindung von Wärmetauscherplatte und Mantelteil, insbesondere einteilig ausgeführt, aber dabei immer aus zumindest zwei Teilen, nämlich aus Wärmetauscherplatte und Mantelteil, hergestellt. Insbesondere ist das Mantelteil ein Strangpressprofil. Die in Bezug auf die Wärmetauscherplatte vorliegenden Ausführungen zu dem Strangpressverfahren und den Materialstärken gelten hier insbesondere entsprechend. The housing of the battery cell is produced in particular with the connection of the heat exchanger plate and the casing part. The housing is, in the case of a material connection between the heat exchanger plate and the jacket part, in particular made in one piece, but is always made from at least two parts, namely the heat exchanger plate and the jacket part. In particular, the casing part is an extruded profile. The statements made regarding the extrusion process and the material thicknesses in relation to the heat exchanger plate apply here in particular accordingly.
Insbesondere ist die Ummantelung an den Stirnseiten vergleichbar, ggf. sogar identisch ausgeführt und weist jeweils mindestens einen Zwischenraum oder zwei Zwischenräume, ggf. sogar mehr, auf. Alternativ weist die Wärmetauscherplatte im Bereich zumindest einer Stirnseite mindestens zwei Zwischenräume auf, während sie im Bereich der anderen Stirnseite geschlossen (ohne Zwischenraum, also als durchgehendes Anschlusselement) ausgeführt ist. Ebenso können die Stirnseiten aber auch unterschiedliche Anzahlen von Zwischenräumen aufweisen, also keinen, einen, zwei oder sogar mehr. In particular, the casing on the end faces is comparable, possibly even identical, and has at least one gap or two gaps, possibly even more. Alternatively, the heat exchanger plate has at least two intermediate spaces in the area of at least one end face, while it is closed (without an intermediate space, ie as a continuous connection element) in the area of the other end face. However, the end faces can also have different numbers of intermediate spaces, ie none, one, two or even more.
Die mindestens zwei elektrischen Kontakte der Batteriezelle können an einer Stirnseite oder auf die zwei Stirnseiten verteilt angeordnet sein. The at least two electrical contacts of the battery cell can be arranged on one end face or distributed over the two end faces.
Es können an jeder Stirnseite, oder aber an nur einer der Stirnseiten, auch mehrere elektrische Kontakte angeordnet sein. Dabei können an einer Stirnseite gleichartige oder unterschiedliche Kontakte angeordnet sein. Several electrical contacts can also be arranged on each end face, or on only one of the end faces. In this case, identical or different contacts can be arranged on one end face.
Die hier beschriebene Batteriezelle mit Wärmetauscherplatte kann insbesondere vergleichbare Abmessungen (zumindest in zwei von drei Raumdimensionen, bevorzugt in allen Raumdimensionen) wie eine übliche Pouchzelle mit verformbarem Gehäuse oder eine bekannte prismatische Batteriezelle, die keine Wärmetauscherplatte aufweist, aufweisen. Insbesondere sind die elektrischen Kontakte in nahezu beliebiger Konfiguration an dem Gehäuse anordenbar, so dass eine Adaption der vorgeschlagenen Batteriezelle an für bekannte Batteriezellen vorgesehene Anordnungen in einfacher Weise möglich ist. The battery cell described here with a heat exchanger plate can in particular have comparable dimensions (at least in two of three spatial dimensions, preferably in all spatial dimensions) as a conventional pouch cell with a deformable housing or a known prismatic battery cell that has no heat exchanger plate. In particular, the electrical contacts can be arranged on the housing in almost any configuration, so that the proposed battery cell can easily be adapted to arrangements provided for known battery cells.
Insbesondere ist der jeweilige elektrische Kontakt gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert. Z. B. kann der elektrische Kontakt einen metallischen Rahmen aufweisen, der mit dem Gehäuse, z. B. stoffschlüssig, verbindbar ist bzw. verbunden werden kann. Die elektrische Kontaktierung des Stapels erfolgt insbesondere über einen elektrischen Leiter, der sich von dem Stapel durch den elektrischen Kontakt hin zu der Umgebung der Batteriezelle erstreckt.In particular, the respective electrical contact is electrically insulated from the housing. For example, the electrical contact may comprise a metallic frame which is integral with the housing, e.g. B. cohesively, connectable or can be connected. The electrical contacting of the stack takes place in particular via an electrical conductor which extends from the stack through the electrical contact to the environment of the battery cell.
Der elektrische Kontakt ist insbesondere gegenüber dem metallischen Rahmen elektrisch isoliert angeordnet, z. B. über eine Kontaktisolierung. Der Kontakt ist insbesondere gegenüber dem mindestens einen Stapel durch eine Stapelisolierung elektrisch isoliert angeordnet. Insbesondere kann zumindest ein Kontakt auch gegenüber dem Gehäuse nicht isoliert angeordnet sein, so dass das Gehäuse ein elektrisches Potential aufweist. The electrical contact is arranged electrically insulated in particular from the metal frame, z. B. via a contact insulation. The contact is arranged electrically insulated in particular from the at least one stack by stack insulation. In particular, at least one contact can also be arranged non-insulated with respect to the housing, so that the housing has an electrical potential.
Insbesondere ist zumindest eine Elektrode des mindestens einen Stapels mit einem, in einem Zwischenraum angeordneten, ersten Kontakt oder mit einem, in einem anderen Zwischenraum angeordneten, zweiten Kontakt über einen sich nur im Bereich des Zwischenraums aus dem Stapel heraus erstreckenden Ableiter elektrisch leitend verbunden. In particular, at least one electrode of the at least one stack is electrically conductively connected to a first contact arranged in an intermediate space or to a second contact arranged in another intermediate space via an arrester extending out of the stack only in the region of the intermediate space.
Insbesondere erstrecken sich die Ableiter also nur dort aus dem Stapel bzw. der Isolierung des Stapels heraus, wo der Zwischenraum bzw. wo der mit den Ableitern zu kontaktierende elektrische Kontakt bzw. elektrische Leiter angeordnet ist. Damit muss ein sonst erforderlicher, für die Ableiter freizuhaltender Raum zwischen dem Stapel und der Stirnseite bzw. der Ummantelung nur im Bereich des Kontakts freigehalten werden. Da in diesem Bereich der Zwischenraum vorliegt, also gerade kein Anschlusselement, kann das mindestens eine Anschlusselement direkt auf dem Stapel, also ohne vorzuhaltenden Spalt, angeordnet werden. Der jeweilige Kontakt kann den für die Kontaktierung erforderlichen Bauraum zwischen Ableiter(-n) und Kontakt aufweisen, bzw. so angeordnet werden, dass dieser Bauraum vorliegt. In particular, the conductors therefore only extend out of the stack or the insulation of the stack where the intermediate space or where the electrical contact or electrical conductor to be contacted with the conductors is arranged. This means that a space between the stack and the end face or the casing that is otherwise necessary and has to be kept free for the arresters only has to be kept free in the area of the contact. Since the intermediate space is present in this area, ie no connection element, the at least one connection element can be arranged directly on the stack, ie without a gap to be provided. The respective contact can have the installation space required for contacting between arrester(s) and contact, or can be arranged in such a way that this installation space is available.
Insbesondere sind alle Ableiter einer Elektrodenart, also der Anode oder der Kathode, mit dem einen der beiden Kontakte verbunden. Bevorzugt sind alle Ableiter der anderen Elektrodenart mit dem anderen der beiden Kontakte verbunden. In particular, all conductors of one type of electrode, ie the anode or the cathode, are connected to one of the two contacts. All conductors of the other type of electrode are preferably connected to the other of the two contacts.
Der mindestens eine Stapel erstreckt sich insbesondere über mehr als 95 %, bevorzugt über mehr als 98 %, besonders bevorzugt über mehr als 99 %, einer sich entlang der axialen Richtung erstreckenden geringsten Höhe zwischen den Anschlusselementen bzw. den Stirnseiten der Ummantelung. Insbesondere weist der Stapel ein Untermaß von höchstens 1 Millimeter, bevorzugt von höchstens 0,5 Millimeter gegenüber der geringsten Höhe auf. Insbesondere kontaktiert der mindestens eine Stapel die Ummantelung an den Stirnseiten gleichzeitig. The at least one stack extends in particular over more than 95%, preferably over 98%, particularly preferably over 99%, of a minimum height extending along the axial direction between the connecting elements or the end faces of the casing. In particular, the stack has an undersize of at most 1 millimeter, preferably of at most 0.5 millimeter compared to the smallest height. In particular, the at least one stack contacts the casing at the end faces at the same time.
Dieses geringe Untermaß ist möglich, weil durch das Strangpressen, insbesondere bei nach dem Strangpressen kalibrierten Bauteilen, sehr hohe Genauigkeiten erzielt werden können. Es ist also seitens des Stapels oder bei der Gestaltung des Gehäuses kein Spiel vorzuhalten, um eine spätere Passung bei der Anordnung des Stapels in dem Gehäuse, wie z. B. bei tiefgezogenen Gehäuse-Bauteilen, zu gewährleisten. This slight undersize is possible because very high accuracies can be achieved through extrusion, especially in the case of components calibrated after extrusion. So there is no play on the part of the stack or in the design of the housing to later fitting in the assembly of the stack in the housing, e.g. B. with deep-drawn housing components to ensure.
Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können. The use of indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), particularly in the claims and the description reflecting them, is to be understood as such and not as a numeral. Correspondingly introduced terms or components are to be understood in such a way that they are present at least once and in particular can also be present several times.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend. Soweit hier eine Mehrzahl von Bauteilen angesprochen ist, umfasst dies auch mehr als zwei Bauteile. As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”, ...) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory. Insofar as a plurality of components is addressed here, this also includes more than two components.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen: The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the attached figures. It should be pointed out that the invention should not be limited by the exemplary embodiments given. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. Show it:
Fig. 1 : eine Batteriezelle in einer Explosionsdarstellung in perspektivischer Ansicht; FIG. 1 : a battery cell in an exploded perspective view; FIG.
Fig. 2: ein Kernteil gemäß der DE 10 2021 112 444.1 und eine Wärmetauscherplatte, jeweils in perspektivischer Ansicht; und 2: a core part according to DE 10 2021 112 444.1 and a heat exchanger plate, each in a perspective view; and
Fig. 3: eine Wärmetauscherplatte, jeweils in perspektivischer Ansicht. Fig. 1 zeigt eine Batteriezelle 1 in einer Explosionsdarstellung in perspektivischer Ansicht. Fig. 2 zeigt ein Kernteil 21 gemäß der DE 10 2021 112 444.1 und eine Wärmetauscherplatte 6, jeweils in perspektivischer Ansicht. Fig. 3 zeigt eine Wärmetauscherplatte 6, jeweils in perspektivischer Ansicht. Die Fig. 1 bis 3 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. 3: a heat exchanger plate, in each case in a perspective view. 1 shows a battery cell 1 in an exploded perspective view. 2 shows a core part 21 according to DE 10 2021 112 444.1 and a heat exchanger plate 6, each in a perspective view. Fig. 3 shows a heat exchanger plate 6, each in a perspective view. 1 to 3 are described together below.
Die Batteriezelle 1 umfasst ein formfestes Gehäuse 2 und darin angeordnet zwei Stapel 28 mit jeweils eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen 3, umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator. Das Gehäuse 2 umfasst eine äußere Ummantelung 4 zur Ausbildung eines von dem Gehäuse 2 eingeschlossenen Volumens 5 sowie innerhalb des Volumens 5 eine mit der äußeren Ummantelung 4 verbundene Wärmetauscherplatte 6. Die Wärmetauscherplatte 6 ist in einem Wärmeaustauschabschnitt 7 elastisch und/ oder plastisch verformbar ausgeführt. Die Wärmetauscherplatte 6 umfasst mehrere Anschlusselemente 8, die mit dem Wärmeaustauschabschnitt 7 einteilig verbunden ist und zumindest einen Teil der äußeren Ummantelung 4 bildet. The battery cell 1 comprises a dimensionally stable housing 2 and arranged therein two stacks 28 each having a plurality of layers 3 at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes. The housing 2 comprises an outer casing 4 to form a volume 5 enclosed by the housing 2 and, within the volume 5, a heat exchanger plate 6 connected to the outer casing 4. The heat exchanger plate 6 is designed to be elastic and/or plastically deformable in a heat exchange section 7. The heat exchanger plate 6 comprises a plurality of connection elements 8 which are connected in one piece to the heat exchange section 7 and form at least part of the outer casing 4 .
Das Gehäuse 2 ist bei der einsatzbereiten Batteriezelle 1 einteilig ausgeführt. Das Gehäuse 2 bzw. die das Volumen 5 umschließende Ummantelung 4 setzt sich aus den Anschlusselementen 8 zusammen und weiteren die Ummantelung 4 bildenden Bauteilen (z. B. den Kontakten 17), die erst im Rahmen der Herstellung des Gehäuses 2 miteinander verbunden werden, vorher aber getrennt voneinander vorliegen. Anschlusselemente 8 und Wärmetauscherplatte 6 bilden eine Vormontagegruppe, die dann mit den weiteren Bauteilen zur Ummantelung 4 verbunden werden. The housing 2 is made in one piece when the battery cell 1 is ready for use. The housing 2 or the casing 4 enclosing the volume 5 is composed of the connection elements 8 and other components forming the casing 4 (e.g. the contacts 17), which are only connected to one another during the production of the casing 2, beforehand but separate from each other. Connection elements 8 and heat exchanger plate 6 form a pre-assembly group, which are then connected to the other components for the casing 4 .
Der Wärmeaustauschabschnitt 7 ist innerhalb des Volumens 5 angeordnet und mit den beiden größten Seiten 20 benachbart zu dem jeweiligen Stapel 28 angeordnet. Der Wärmeaustauschabschnitt 7 ist zumindest teilweise als Hohlraum 9 ausgeführt und zumindest teilweise mit einem elastisch oder plastisch verformbaren Material 10 gefüllt. Dabei ist die den Hohlraum 9 umgebende Wandung des Wärmeaustauschabschnitts 7 so dünnwandig bzw. verformbar ausgeführt, dass das elastisch oder plastisch verformbare Material 10 die elastisch verformbare Wandung abstützt. The heat exchange section 7 is arranged within the volume 5 and arranged with the two largest sides 20 adjacent to the respective stack 28 . The heat exchange section 7 is at least partially designed as a cavity 9 and is at least partially filled with an elastically or plastically deformable material 10 . The wall of the heat exchange section 7 surrounding the cavity 9 is designed to be so thin-walled or deformable that the elastically or plastically deformable material 10 supports the elastically deformable wall.
Die Batteriezelle 1 gemäß der DE 10 2021 112444.1 wird so verändert, dass das dort vorgeschlagene Kernteil 21 nun elastisch und/ oder plastisch verformbar ausgeführt ist. Dafür ist das Mittelteil 22 des Kernteils 21 nun als Wärmeaustauschabschnitt 7 mit einer größeren Breite 29 ausgeführt, so dass Dickenänderungen der Lagen 3 kompensiert werden können. Die Ummantelung 4 umfasst ein Mantelteil 11 mit einer offenen ersten Stirnseite 12, das die Lagen 3 und den Wärmeaustauschabschnitt 7 entlang einer Umfangsrichtung 13 vollumfänglich umschließt. Die erste Stirnseite 12 ist teilweise durch die Anschlusselemente 8 verschlossen. Das Mantelteil 11 ist zylindrisch ausgeführt, weist also nur zueinander parallel verlaufende Flächen auf. Die erste Stirnseite 12 erstreckt sich quer dazu. Das Mantelteil 11 umfasst eine offene zweite Stirnseite 14, die durch ein weiteres Anschlusselement 8, das mit dem Wärmeaustauschabschnitt 7 einteilig verbunden ist, vollständig verschlossen ist. The battery cell 1 according to DE 10 2021 112444.1 is modified in such a way that the core part 21 proposed there is now designed to be elastic and/or plastically deformable. For this, the central part 22 of the core part 21 is now designed as a heat exchange section 7 with a larger width 29, so that changes in the thickness of the layers 3 can be compensated for. The casing 4 comprises a casing part 11 with an open first end face 12 which completely encloses the layers 3 and the heat exchange section 7 along a circumferential direction 13 . The first end face 12 is partially closed by the connection elements 8 . The casing part 11 is cylindrical, ie it only has surfaces which run parallel to one another. The first end face 12 extends transversely thereto. The casing part 11 comprises an open second end face 14 which is completely closed by a further connection element 8 which is connected in one piece to the heat exchange section 7 .
Die Stirnseiten 12, 14 liegen einander entlang einer axialen Richtung 18 gegenüber. Die axiale Richtung 18 verläuft parallel zu der Erstreckung der zylindrischen Flächen des Mantelteils 11 bzw. quer zur Erstreckung der Stirnseiten 12, 14. The end faces 12, 14 are opposite to one another along an axial direction 18. The axial direction 18 runs parallel to the extent of the cylindrical surfaces of the casing part 11 or transversely to the extent of the end faces 12, 14.
Die Anschlusselemente 8 erstrecken sich, z. B. bei der Herstellung der Wärmetauscherplatte 6 durch Strangpressen jeweils parallel zur Vorschubrichtung, und parallel zu den Stirnseiten 12, 14. The connection elements 8 extend, z. B. in the manufacture of the heat exchanger plate 6 by extrusion in each case parallel to the feed direction and parallel to the end faces 12, 14.
Die Anschlusselemente 8 weisen in einer radialen Richtung 19, also quer zur axialen Richtung 18 und quer zu den größten Seiten 20 des Wärmeaustauschabschnitts 7, eine größere Breite 29 als der Wärmeaustauschabschnitt 7 auf. Die Anschlusselemente 8 erstrecken sich senkrecht zum Wärmeaustauschabschnitt 7. The connection elements 8 have a greater width 29 than the heat exchange section 7 in a radial direction 19 , ie transversely to the axial direction 18 and transversely to the largest sides 20 of the heat exchange section 7 . The connection elements 8 extend perpendicularly to the heat exchange section 7.
Die Breite 29 der Anschlusselemente 8 ist so ausgeführt, dass sie die Erstreckung der Stapel 28 entlang der radialen Richtung 19 gerade überdeckt. The width 29 of the connecting elements 8 is designed such that it just covers the extent of the stack 28 along the radial direction 19 .
Die Anschlusselemente 8 weisen jeweils eine vollständig geschlossene Oberfläche auf, so dass damit die zweite Stirnseite 14 vollständig verschlossen ist. The connecting elements 8 each have a completely closed surface, so that the second end face 14 is completely closed.
Die Stapel 28 sind so angeordnet, dass sich die Lagen 3 im Bereich der Seiten 20 des Wärmeaustauschabschnitts 7 jeweils parallel zu den Seiten 20 erstrecken. The stacks 28 are arranged in such a way that the layers 3 in the area of the sides 20 of the heat exchange section 7 each extend parallel to the sides 20 .
Zur Herstellung der Batteriezelle 1 wird insbesondere zunächst die Wärmetauscherplatte 6 bereitgestellt. Die Stapel 28 werden an dem Wärmeaustauschabschnitt 7 der Wärmetauscherplatte 6 zwischen den Stirnseiten 12, 14 angeordnet. Jeder Stapel 28 ist von einer elektrischen Isolierung 23 eingefasst. Die Stapel 28 werden über eine Art Klammer 26 an dem Wärmeaustauschabschnitt 7 angeordnet. Die Klammer 26 umfasst die Stapel 28 außen und fixiert so eine sich entlang der radialen Richtung 19 erstreckende Breite 29 der Stapel 28. Die Breite 29 verläuft quer zu den Seiten 20 des Wärmeaustauschabschnitts 7. Die Stapel 28 sind so an dem Wärmeaustauschabschnitt 7 angeordnet, dass sie entlang der axialen Richtung 18 fluchtend zu den Anschlusselementen 8 angeordnet sind. In order to produce the battery cell 1 , the heat exchanger plate 6 is provided in particular first. The stacks 28 are arranged at the heat exchange section 7 of the heat exchanger plate 6 between the end faces 12,14. Each stack 28 is surrounded by electrical insulation 23 . The stacks 28 are arranged on the heat exchange section 7 via a type of clamp 26 . The clamp 26 surrounds the stacks 28 on the outside and thus fixes a width 29 of the stacks 28 extending along the radial direction 19. The width 29 runs transversely to the sides 20 of the heat exchange section 7. The stacks 28 are arranged on the heat exchange section 7 in such a way that they are arranged in alignment with the connection elements 8 along the axial direction 18 .
Die Wärmetauscherplatte 6 wird zusammen mit den Stapeln 28 und zusammen mit der Isolierung 23 in das Mantelteil 11 entlang der axialen Richtung 18 eingeschoben. The heat exchanger plate 6 is pushed into the jacket part 11 along the axial direction 18 together with the stacks 28 and together with the insulation 23 .
Die Anschlusselemente 8 sind an der jeweiligen Stirnseite 12, 14 mit dem Mantelteil 11 über eine Schweißnaht 27 verbunden. Das Gehäuse 2 ist quaderförmig ausgebildet. Die sich parallel zu den Seiten 20 des Wärmeaustauschabschnitts 7 erstreckenden Seitenflächen des Gehäuses 2 weisen dabei die größten Flächen auf und werden durch das Mantelteil 11 gebildet. Die erste und zweite Stirnseite 12, 14, an denen die Anschlusselemente 8 angeordnet sind, bilden die Seitenflächen mit den jeweils kleineren Flächen. The connecting elements 8 are connected to the casing part 11 via a weld seam 27 on the respective end face 12 , 14 . The housing 2 is cuboid. The side surfaces of the housing 2 extending parallel to the sides 20 of the heat exchange section 7 have the largest surfaces and are formed by the casing part 11 . The first and second end faces 12, 14, on which the connection elements 8 are arranged, form the side surfaces with the respective smaller surfaces.
Eine Längsrichtung 15, die Vorschubrichtung beim Strangpressen der Wärmetauscherplatte 6, verläuft senkrecht zur axialen Richtung 18 und parallel zu den Seiten 20 des Wärmeaustauschabschnitts 7. A longitudinal direction 15, the feed direction when extruding the heat exchanger plate 6, runs perpendicular to the axial direction 18 and parallel to the sides 20 of the heat exchange section 7.
Die Längsrichtung 15 verläuft parallel zu dem Wärmeaustauschabschnitt 7 und parallel zu der ersten Stirnseite 12 und zweiten Stirnseite 14. Die Ummantelung 4 ist an der ersten Stirnseite 12 durch drei voneinander entlang der Längsrichtung 15 beabstandete Anschlusselemente 8 gebildet, wobei zwischen den Anschlusselementen 8 jeweils ein Zwischenraum 16 ausgebildet ist. An der ersten Stirnseite 12 sind zwei Zwischenräume 16 ausgebildet. Die Zwischenräume 16 sind entlang der Längsrichtung 15 durch das eine Anschlusselement 8 voneinander beabstandet angeordnet. The longitudinal direction 15 runs parallel to the heat exchange section 7 and parallel to the first end face 12 and second end face 14. The casing 4 is formed on the first end face 12 by three connection elements 8 spaced apart from one another along the longitudinal direction 15, with a gap between the connection elements 8 in each case 16 is formed. Two intermediate spaces 16 are formed on the first end face 12 . The intermediate spaces 16 are arranged spaced apart from one another along the longitudinal direction 15 by the one connecting element 8 .
In jedem Zwischenraum 16 ist jeweils ein elektrischer Kontakt 17 angeordnet, über den die in dem Volumen 5 angeordneten Stapel 28 mit einem außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Stromkreis verbindbar sind. An electrical contact 17 is arranged in each intermediate space 16 , via which the stacks 28 arranged in the volume 5 can be connected to a circuit arranged outside of the housing 2 .
Die anderen Anschlusselemente 8 erstrecken sich entlang der Längsrichtung 15 über den Wärmeaustauschabschnitt 7 hinaus. Die Erstreckung des jeweiligen Anschlusselements 8 entlang der Längsrichtung 15 ist so ausgeführt, dass sie die Erstreckung der Stapel 28 entlang der Längsrichtung 15 gerade überdeckt. The other connection elements 8 extend along the longitudinal direction 15 beyond the heat exchange section 7 . The extension of the respective connecting element 8 along the longitudinal direction 15 is designed in such a way that it just covers the extent of the stack 28 along the longitudinal direction 15 .
Mit der Verbindung von Wärmetauscherplatte 6 und Mantelteil 11 ist das Gehäuse 2 der Batteriezelle 1 hergestellt. Das Gehäuse 2 ist, bei stoffschlüssiger Verbindung von Wärmetauscherplatte 6 und Mantelteil 11 , einteilig ausgeführt, aber dabei immer aus mehreren Teilen, nämlich zumindest aus Wärmetauscherplatte 6 und Mantelteil 11 , hergestellt. With the connection of the heat exchanger plate 6 and the casing part 11, the housing 2 of the battery cell 1 is produced. The housing 2 is designed in one piece with a materially bonded connection between the heat exchanger plate 6 and the jacket part 11 , but it is always made from several parts, namely at least the heat exchanger plate 6 and the jacket part 11 .
Der jeweilige elektrische Kontakt 17 ist gegenüber dem Gehäuse 2 elektrisch isoliert. Der elektrische Kontakt 17 weist einen metallischen Rahmen 30 auf, der mit dem Gehäuse, z. B. stoffschlüssig, verbindbar ist bzw. verbunden werden kann. Die elektrische Kontaktierung des Stapels 28 erfolgt über einen elektrischen Leiter, der sich von dem Stapel 28 durch den elektrischen Kontakt 17 hin zu der Umgebung der Batteriezelle 1 erstreckt. Der elektrische Kontakt 17 ist gegenüber dem metallischen Rahmen 30 über eine Kontaktisolierung 24 elektrisch isoliert angeordnet. Der Kontakt 17 ist gegenüber den Stapeln 28 durch eine Stapelisolierung 25 elektrisch isoliert angeordnet. The respective electrical contact 17 is electrically insulated from the housing 2 . The electrical contact 17 has a metal frame 30 which is connected to the housing, e.g. B. cohesively, connectable or can be connected. Stack 28 is electrically contacted via an electrical conductor that extends from stack 28 through electrical contact 17 to the area surrounding battery cell 1 . The electrical contact 17 is arranged electrically isolated from the metal frame 30 via a contact insulation 24 . The contact 17 is arranged electrically insulated from the stacks 28 by stack insulation 25 .
Die Ableiter 31 erstrecken sich nur dort aus dem Stapel 28 bzw. der Isolierung 23 des Stapels 28 heraus, wo der Zwischenraum 16 bzw. wo der mit den Ableitern 31 zu kontaktierende elektrische Kontakt 17 bzw. elektrische Leiter angeordnet ist. Damit muss ein sonst erforderlicher, für die Ableiter 31 freizuhaltender Raum zwischen dem Stapel 28 und der ersten Stirnseite 12 bzw. der Ummantelung 4 nur im Bereich des Kontakts 17 freigehalten werden. Da in diesem Bereich der Zwischenraum 16 vorliegt, also gerade kein Anschlusselement 8, kann das Anschlusselement 8 direkt auf dem Stapel 28, also ohne vorzuhaltenden Spalt, angeordnet werden. Der jeweilige Kontakt 17 kann den für die Kontaktierung erforderlichen Bauraum zwischen Ableitern 31 und Kontakt 17 aufweisen, bzw. so angeordnet werden, dass dieser Bauraum vorliegt. The collectors 31 only extend out of the stack 28 or the insulation 23 of the stack 28 where the intermediate space 16 or where the electrical contact 17 or electrical conductor to be contacted with the collectors 31 is arranged. This means that a space between the stack 28 and the first end face 12 or the casing 4 that is otherwise required and is to be kept free for the arresters 31 only has to be kept free in the area of the contact 17 . Since the intermediate space 16 is present in this area, ie no connection element 8, the connection element 8 can be arranged directly on the stack 28, ie without a gap to be kept. The respective contact 17 can have the installation space required for contacting between conductors 31 and contact 17, or can be arranged in such a way that this installation space is available.
Bezugszeichenliste Reference List
Batteriezelle battery cell
Gehäuse Housing
Lage Position
Ummantelung sheathing
Volumen volume
Wärmetauscherplatteheat exchanger plate
Wärmeaustauschabschnittheat exchange section
Anschlusselement connection element
Hohlraum cavity
Material material
Mantelteil erste Stirnseite Shell part first end face
Umfangsrichtung zweite Stirnseite Längsrichtung Zwischenraum Kontakt axiale Richtung radiale Richtung Circumferential direction second end face longitudinal direction gap contact axial direction radial direction
Seite Page
Kernteil core part
Mittelteil middle part
Isolierung insulation
Kontaktisolierung contact insulation
Stapelisolierung stack insulation
Klammer bracket
Schweißnaht Weld
Stapel stack
Breite Broad
Rahmen Frame
Ableiter arrester

Claims

Patentansprüche Batteriezelle (1 ), zumindest umfassend ein formfestes Gehäuse (2) und darin angeordnet eine Mehrzahl von aufeinander zumindest gestapelten Lagen (3), umfassend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden und zwischen den unterschiedlichen Elektroden einen Separator; wobei das Gehäuse (2) eine äußere Ummantelung (4) zur Ausbildung eines von dem Gehäuse (2) eingeschlossenen Volumens (5) sowie innerhalb des Volumens (5) eine mit der äußeren Ummantelung (4) verbundene Wärmetauscherplatte (6) umfasst, wobei die Wärmetauscherplatte (6) in einem Wärmeaustauschabschnitt (7) zumindest elastisch oder plastisch verformbar ausgeführt ist, wobei die Wärmetauscherplatte (6) mindestens ein Anschlusselement (8) umfasst, das mit dem Wärmeaustauschabschnitt (7) einteilig verbunden ist und zumindest einen Teil der äußeren Ummantelung (4) bildet. Batteriezelle (1 ) nach Patentanspruch 1 , wobei der Wärmeaustauschabschnitt (7) und das mindestens eine Anschlusselement (8) einteilig als Druckgussteil, als Strang pressprofil oder als Schweißkonstruktion ausgeführt sind. Batteriezelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zumindest der Wärmeaustauschabschnitt (7) zumindest teilweise hohl ausgeführt ist und mindestens einen Hohlraum (9) aufweist, der zumindest teilweise mit einem zumindest elastisch oder plastisch verformbaren Material (10) gefüllt ist. Batteriezelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Ummantelung (4) zumindest ein Mantelteil (11 ) mit zumindest einer offenen ersten Stirnseite (12) umfasst, das die Lagen (3) und den Wärmeaustauschabschnitt (7) entlang einer Umfangsrichtung (13) vollumfänglich umschließt, wobei die erste Stirnseite (12) zumindest teilweise durch das mindestens eine Anschlusselement (8) verschlossen ist. Batteriezelle (1 ) nach Patentanspruch 4, wobei das Mantelteil (11 ) eine offene zweite Stirnseite (14) umfasst, die durch das mindestens eine Anschlusselement (8) zumindest teilweise verschlossen ist. Batteriezelle (1 ) nach Patentanspruch 4 oder 5, wobei eine Längsrichtung (15) parallel zu dem Wärmeaustauschabschnitt (7) und parallel zu der zweiten Stirnseite (14) verläuft, wobei die Ummantelung (4) an zumindest einer der Stirnseiten (12, 14) durch mindestens zwei voneinander entlang der Längsrichtung (15) beabstandete Anschlusselemente (8) gebildet ist, wobei zwischen den Anschlusselementen (8) ein Zwischenraum (16) ausgebildet ist. Batteriezelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 4 bis 6, wobei zumindest an der ersten Stirnseite (12) oder an der zweiten Stirnseite (14) zwei Zwischenräume (16) ausgebildet sind. Batteriezelle (1 ) nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei zumindest ein elektrischer Kontakt (17) der Batteriezelle (1 ) in dem Zwischenraum (16) angeordnet ist. Batteriezelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 4 bis 8, wobei zumindest eine Stirnseite (12, 14) ausschließlich durch ein Anschlusselement (8) verschlossen ist. Batteriezelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das zumindest eine Anschlusselemente (8) stoffschlüssig mit dem Mantelteil (11) verbunden ist. Battery cell (1), at least comprising a dimensionally stable housing (2) and arranged therein a plurality of layers (3) at least stacked on top of one another, comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes and a separator between the different electrodes; wherein the housing (2) comprises an outer casing (4) to form a volume (5) enclosed by the housing (2) and, within the volume (5), a heat exchanger plate (6) connected to the outer casing (4), the The heat exchanger plate (6) is designed to be at least elastically or plastically deformable in a heat exchange section (7), the heat exchanger plate (6) comprising at least one connecting element (8) which is integrally connected to the heat exchange section (7) and at least part of the outer casing ( 4) forms. Battery cell (1) according to claim 1, wherein the heat exchange section (7) and the at least one connection element (8) are designed in one piece as a die-cast part, as an extruded profile or as a welded construction. Battery cell (1) according to one of the preceding claims, wherein at least the heat exchange section (7) is at least partially hollow and has at least one cavity (9) which is at least partially filled with an at least elastically or plastically deformable material (10). Battery cell (1) according to one of the preceding patent claims, wherein the casing (4) comprises at least one casing part (11) with at least one open first end face (12) which the layers (3) and the heat exchange section (7) along a circumferential direction (13 ) encloses the entire circumference, the first end face (12) being at least partially closed by the at least one connecting element (8). Battery cell (1) according to claim 4, wherein the casing part (11) comprises an open second end face (14) which is at least partially closed by the at least one connection element (8). Battery cell (1) according to Patent Claim 4 or 5, wherein a longitudinal direction (15) runs parallel to the heat exchange section (7) and parallel to the second end face (14), the casing (4) on at least one of the end faces (12, 14) is formed by at least two connection elements (8) spaced apart from one another along the longitudinal direction (15), an intermediate space (16) being formed between the connection elements (8). Battery cell (1) according to one of the preceding claims 4 to 6, wherein at least on the first end face (12) or on the second end face (14) two gaps (16) are formed. Battery cell (1) according to claim 6 or 7, wherein at least one electrical contact (17) of the battery cell (1) is arranged in the intermediate space (16). Battery cell (1) according to one of the preceding claims 4 to 8, wherein at least one end face (12, 14) is closed exclusively by a connection element (8). Battery cell (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least one connection element (8) is materially connected to the casing part (11).
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