WO2024255948A1

WO2024255948A1 - Elektrochemische speicherzelle und verfahren zum einstellen eines kompressionsdrucks einer elektrochemischen speicherzelle

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Publication number: WO2024255948A1
Application number: PCT/DE2024/100425
Authority: WO
Inventors: Attila Farkas; Simon Erhard; Michael Buhl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2023-06-12
Filing date: 2024-05-13
Publication date: 2024-12-19
Anticipated expiration: 2025-12-12
Also published as: CN121079809A; DE102023115209A1

Abstract

Eine elektrochemische Speicherzelle umfasst ein Gehäuse (20) mit einem Gehäusemantel (21), sowie einer Gehäuseunterseite und einer Gehäuseoberseite. Ein Elektrodenstapel (40) ist in einem durch den Gehäusemantel (21) begrenzten Innenraum des Gehäuses (20) zwischen Gehäuseunterseite und Gehäuseoberseite angeordnet. Ein Faltenbalg (10) ist an der Gehäuseunterseite mit dem Gehäusemantel (21) verbunden und eingerichtet, vermittelt durch eine elastische Verformung, einen Kompressionsdruck auf den Elektrodenstapel (40) auszuüben.

Description

ELEKTROCHEMISCHE SPEICHERZELLE UND VERFAHREN ZUM EINSTELLEN EINES

KOMPRESSIONSDRUCKS EINER ELEKTROCHEMISCHEN SPEICHERZELLE

Die folgende Beschreibung betrifft eine elektrochemische Speicherzelle mit einer federbelasteten Kompressionsvorrichtung zur Kompensation einer Ausdehnung von gestapelten elektrochemischen Speicherzellen in Stapelrichtung. Ferner wird ein Verfahren zum Einstellen eines Kompressionsdrucks einer elektrochemischen Speicherzelle beschrieben.

Stand der Technik

Festkörperbatterien sind eine besondere Art von Akkumulatoren, bei denen die Elektroden und der Elektrolyt aus festem Material bestehen. Feststoffbatterien werden zunehmend als wichtiger Baustein für die Elektrifizierung der Mobilität gesehen. Sie gelten als sicherer und ermöglichen mehr Reichweite und kürzere Ladezeiten als herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus. Des Weiteren werden vermehrt Lithium-Silizium-Batterien entwickelt, bei denen eine Anode auf Siliziumbasis und Lithiumionen als Ladungsträger verwendet werden.

Ein bekanntes Problem in der Batterietechnologie von Speicherzellen wie Feststoffbatterien und Lithium-Silizium-Batterien betrifft variable Schichtdicken. Beispielsweise ist in anoden-freien Feststoffbatterien (anode-free all-solid state battery, ASSB) im entladenen Zustand auf der Anodenseite zunächst keine Anode ausgebildet, sondern lediglich ein Stromkollektor (beispielsweise eine Kupferfolie) vorhanden. Im geladenen Zustand ist eine Anode in Form von reinem Lithium ausgebildet, die von der Kathode (Lithium ist in der Kathode gespeichert) während des Ladevorgangs durch einen Separator wandert und sich auf der Kupferfolie ablagert beziehungsweise ausbildet. Um die Zelle in Betrieb zu nehmen, müssen die Elektrodenschichten zusammengepresst werden. Die notwendigen Kräfte liegen im kN-Bereich beziehungsweise die Drücke im zweistelligen Bar-Bereich).

Der Stand der Technik bietet Lösungen für diese Probleme. Es bleibt jedoch eine technische Herausforderung, die einmal eingestellten Kompressionskräfte oder -drücke innerhalb bestimmter Grenzen zu halten, insbesondere bei Elektrodenstapeln mit variabler Höhe. Wenn beispielsweise die Kräfte in der Zelle für einen geladenen Zustand ausgelegt sind, wären die entsprechenden Kräfte in den Zwischenzuständen zwischen geladenem und entladenem Zustand zu gering. Die Zelle könnte nicht richtig funktionieren. Wenn die Kräfte in der Zelle für den entladenen Zustand ausgelegt sind, wären die Kompressionskräfte oder -drücke in den Zwischenzuständen zwischen dem geladenen und dem entladenen Zustand zu hoch. Die Zelle könnte platzen.

Eine konstante Verpressung der Schichten eines Elektrodenstapels kann pneumatisch oder hydraulisch erreicht werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass entweder alle Zellen mit einer Druckeinheit oder entsprechende Module mit mehreren Zellen mit je einer Pump- oder Druckeinheit versorgt werden müssen. Dies ist aufwendig und benötigt viel Platz, um zum Beispiel die Ausdehnung einzelner Zellen oder mehrerer Zellen im Modul ausgleichen zu können. Hydraulik- oder Pneumatiksysteme müssten kontinuierlich mit Energie versorgt werden, um die Presskräfte auch bei längeren Standzeiten konstant zu halten. Diese Systeme können zu Leckagen neigen, ein Rohrleitungssystem muss mit Öl versorget werden und belegen wertvollen Bauraum.

Eine Aufgabe besteht darin, eine elektrochemische Speicherzelle zu spezifizieren, die mit einem leichter einstellbaren und aufrechterhaltbaren Kompressionsdruck betrieben werden kann. Ferner soll ein Verfahren zum Einstellen eines Kompressionsdrucks einer elektrochemischen Speicherzelle angegeben werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein eine elektrochemische Speicherzelle und ein Speicherzellenmodul gemäß den unabhängigen und nebengeordneten Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Zusammenfassung

Im Folgenden wird zugrunde gelegt, dass jedes Merkmal, das in Bezug auf eine beliebige Ausführungsform beschrieben ist, allein oder in Kombination mit anderen hierin beschriebenen Merkmalen verwendet werden kann und in Kombination mit einem oder mehreren Merkmalen einer beliebigen anderen Ausführungsform oder in beliebiger Kombination einer beliebigen anderen Ausführungsform verwendet werden kann, sofern dies nicht explizit als Alternative beschrieben ist. Darüber hinaus können Äquivalente und Modifikationen, die nachstehend nicht beschrieben sind, verwendet werden, ohne den Anwendungsbereich der beanspruchten Gegenstände zu verlassen. Eine elektrochemische Speicherzelle bezeichnet im Folgenden einen Energiespeicher auf elektrochemischer Basis, insbesondere einen wiederaufladbaren Energiespeicher, der geeignet ist, elektrische Energie zu speichern und an einen Verbraucher, beispielsweise einen Verbraucher in einem Fahrzeug, abzugeben. Eine elektrochemische Feststoffzelle ist eine Feststoffbatterie, wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie, so dass sich die nachfolgende Beschreibung auch auf eine Lithium-Ionen-Feststoffbatterie bezieht. Unter einem Feststoff ist ein chemischer Stoff zu verstehen, der bei den üblicherweise in einer elektrochemischen Speicherzelle herrschenden Temperaturen starr ist oder zumindest eine sehr geringe Fließneigung aufweist, wie dies beispielsweise bei Polymeren der Fall sein kann.

Im Folgenden wird der Begriff „Lithiumionen-Batterie“ synonym für alle im Stand der Technik gebräuchlichen Bezeichnungen für Lithium enthaltende galvanische Elemente und elektrochemischen Speicherzellen (kurz Zelle) verwendet, wie beispielsweise Lithium-Batterie, Lithium-Zelle, Lithiumionen-Zelle, Lithium-Polymer-Zelle, Lithiumionen-Batteriezelle und Lithiumionen-Akkumulator. Insbesondere sind aufladbare Batterien, sogenannte Sekundärbatterien, inbegriffen. Auch werden die Begriffe „Batterie“ und „elektrochemische Speicherzelle“ synonym zu den Begriffen „Lithiumionen-Batterie“ und „Lithiumionen-Zelle“ genutzt.

Der Begriff „Elektrodenstapel“ bezeichnet eine Abfolge von Schichten oder Folien. In einer elektrochemischen Speicherzelle folgen die Schichten aufeinander. Das bedeutet jedoch nicht, dass die hier angegebenen Schichten direkt aufeinander folgen müssen. Es können vielmehr auch Zwischenschichten vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Separator, Isolator, Elektrodenbinder, Beschichtungen und elektrische Leitfähigkeitszusätze, welche auf einen elektrisch leitenden Träger der jeweiligen Elektroden aufgebracht werden können.

Eine elektrochemische Speicherzelle hat typischerweise verschiedene Elektroden, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode), die über Stromabnehmer elektrisch kontaktiert werden können. Jede dieser Elektroden weist zumindest ein Aktivmaterial auf, wahlweise zusammen mit Zusätzen wie Elektrodenbindern und elektrischen Leitfähigkeitszusätzen, welche auf einen elektrisch leitenden Träger (zum Beispiel eine Metallfolie) oder auf einen Stromabnehmer der jeweiligen Elektroden aufgebracht wird. Als elektrisch leitender Träger kommen typischerweise nicht poröse und feste Ableiterfolien aus Aluminium (für die positive Elektrode) oder Kupfer (für die negative Elektrode) zum Einsatz. Derartige Ableiterfolien sind typischerweise undurchlässig für flüssigen Elektrolyt und Gase. Die im Folgenden beschriebenen elektrochemischen Speicherzellen können mit einem flüssigen Elektrolyten verwendet werden oder mit einem Feststoffelektrolyten als elektrochemische Feststoffspeicherzellen, beispielsweise als keramische oder polymerbasierte Feststoffbatterie, ausgestaltet sein. Eine elektrochemische Feststoffzelle umfasst einen Feststoffelektrolyten.

Im Weiteren wird eine elektrochemische Speicherzelle vorgeschlagen, die eingerichtet ist, Kompressionsdruckänderungen infolge einer Ausdehnung eines Elektrodenstapels in Stapelrichtung zu kompensieren.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine elektrochemische Speicherzelle ein Gehäuse. Das Gehäuse umfasst weiter einen Gehäusemantel mit einer Gehäuseunterseite und einer Gehäuseoberseite. Ein Elektrodenstapel ist in einem durch den Gehäusemantel begrenzten Innenraum des Gehäuses zwischen Gehäuseunterseite und Gehäuseoberseite angeordnet. Ein Faltenbalg ist vorgesehen und an der Gehäuseunterseite mit dem Gehäusemantel verbunden. Der Faltenbalg ist eingerichtet, vermittelt durch eine elastische Verformung, einen Kompressionsdruck auf den Elektrodenstapel auszuüben.

Das Gehäuse der elektrochemischen Speicherzelle kann als rundes Gehäuse (als Rundzelle) ausgeführt sein. Das Gehäuse ist beispielsweise zylinderförmig und hat einen kreisförmigen Querschnitt. Die weiteren Komponenten im Gehäuse, insbesondere der Elektrodenstapel, können vorzugsweise ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Der Elektrodenstapel kann mit einem flüssigen Elektrolyten versetzt werden. Alternativ kann der Elektrodenstapel mit einem Feststoffelektrolyten versehen werden, der in die Schichtenfolge des Elektrodenstapel eingeprägt wird. Auf diese Weise kann eine elektrochemische Feststoff- Speicherzelle (kurz ASSB oder All-Solid-State-Batterie) geformt werden.

Der Faltenbalg, auch Wellenrohr genannt, verfügt über einen Mantel, der einen wellenförmig wechselnden Durchmesser hat. Beispielsweise ist das Gehäuse aus Metall, so dass der Faltenbalg auch als Metallfaltenbalg oder Metallwellrohr ausgeführt ist. In einer Ausführungsform ist das Gehäuse als Rundzelle ausgeführt. Der Faltenbalg hat einen kreisförmigen Querschnitt und schließt ein zylinderförmiges Gehäusevolumen an der Gehäuseunterseite ab. Das Gehäusevolumen umfasst den Innenraum des Gehäuses, in dem der Elektrodenstapel angeordnet ist.

Das Gehäuse und der Faltenbalg können andere Querschnitte und Geometrien aufweisen, beispielsweise können das Gehäuse und der Faltenbalg einen polygonalen Querschnitt, wie einen hexagonalen Querschnitt, aufweisen. Die beispielsweise als Rundzelle ausgebildete Speicherzelle ist eine kosten- und zeitgünstig herstellbare Speicherzelle. Die Rundzelle ermöglicht eine flächige Kontaktierung zwischen Kontaktierungselementen und der jeweiligen Elektrode, welche elektrisch mit dem jeweiligen Kontaktierungselement verbunden ist. Der Faltenbalg kann als ein Federelement mit einer Hook-Federkonstante beschrieben werden, das sich aufgrund seiner Materialeigenschaften und Geometrie elastisch verformen lässt.

Je nach Ladezustand der elektrochemischen Speicherzelle kann der Elektrodenstapel unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Diese Schichtdicken können durch die Federwirkung den Stapel „verpressen“ oder „entlasten“ („verpressen“: die Zelle entlädt sich, „entlasten“: die Zelle wird geladen, beispielsweise können die Anodenschichten abhängig vom Ladezustand ausgebildet sein). Der Faltenbalg ist eingerichtet, die Druckänderungen in der elektrochemischen Speicherzelle, beispielsweise aufgrund von Ausdehnung und Kontraktion des Elektrodenstapels infolge von Lade- und Entladevorgängen, nachzuführen und auf den gewünschten Kompressionsdruck einzustellen.

Die Beschreibung beruht insbesondere auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen. Ein Aspekt betrifft eine elektrochemische Speicherzelle, die es erlaubt, die Schichthöhe des Elektrodenstapels stufenlos ohne Energiebedarf zu justieren und nachzuführen. Der Faltenbalg stellt eine mechanische Feder dar und kann entsprechend seiner mechanischen Eigenschaften elastisch verformt werden. Mit anderen Worten entspricht der Faltenbalg einer federbelasteten Kompressionsvorrichtung. Mit einer initialen Verformung kann ein Kompressionsdruck einer bestimmten Größe an der elektrochemischen Speicherzelle eingestellt werden. Dies erfolgt beispielsweise während der Montage oder Herstellung der Zelle, indem der Faltenbalg unter Druck in das Gehäuse eingeführt wird und so die Faltenwellen des Faltenbalgs in eine Position auslenkt werden, die einer bestimmten Auslenkung der „Feder“ oder einem gewünschten Kompressionsdruck entspricht. Wird das Gehäuse in dem so eingestellten Zustand verschlossen, wirkt der Kompressionsdruck auf den Elektrodenstapel. Änderungen der Schichthöhe des Elektrodenstapels lassen sich stufenlos durch die Federwirkung des Faltenbalgs ohne externen Energiebedarf nachjustieren.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine elektrochemische Speicherzelle ein Gehäuse mit einem Gehäusemantel, sowie eine Gehäuseunterseite und eine Gehäuseoberseite. Ein Elektrodenstapel ist in einem durch den Gehäusemantel begrenzten Innenraum des Gehäuses zwischen Gehäuseunterseite und Gehäuseoberseite angeordnet. Ein Faltenbalg ist an der Gehäuseunterseite mit dem Gehäusemantel verbunden. Der Faltenbalg ist ferner eingerichtet, vermittelt durch eine elastische Verformung, einen Kompressionsdruck auf den Elektrodenstapel auszuüben.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Faltenbalg ganz oder teilweise im Innenraum des Gehäuses angeordnet und in diesem beweglich. Der Faltenbalg ist einerseits mit dem Gehäusemantel verbunden und andererseits im Innenraum beweglich. Auf diese Weise kann sich der Faltenbalg beispielsweise in das Gehäuse hinein oder hinaus bewegen. Durch den Fixpunkt am Gehäuse kann der Faltenbalg gegen die Fixierung den Kompressionsdruck aufbauen.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Faltenbalg mit der Gehäuseunterseite gecrimpt, verschraubt und/oder verschweißt. Alternativ, oder ergänzend, ist ein unterer Gehäusedeckel vorgesehen, der das Gehäuse verschließt.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Faltenbalg im Wesentlichen parallele oder spiralförmige Faltenwellen auf. Die Faltenwellen sind entlang einer Innenwand des Gehäuses in Stapelrichtung im Wesentlichen frei beweglich.

Gemäß einer Ausführungsform weisen der Elektrodenstapel und der Faltenbalg jeweils zentrale Öffnungen auf, durch die ein Innenrohr zur Kontaktierung des Elektrodenstapels geführt ist. Der Faltenbalg ist entlang des Innenrohrs in Stapelrichtung im Gehäuse beweglich. Das Innenrohr dient der elektrischen Kontaktierung der Elektrodenschichten des Elektrodenstapels und als zentrale Achse der Zelle. Darüber hinaus kann das Innenrohr eine Sicherheitsfunktion übernehmen und dazu dienen, Gase zu lenken. Beispielsweise können bei einem Thermo- Ereignis Gase gezielt in ein Sicherheits-Volumen gelenkt werden. Gemäß einer Ausführungsform weist der Faltenbalg eine Druckfläche auf. Die Druckfläche steht in einem Wirkkontakt mit einer Unterseite des Elektrodenstapels. Die Druckfläche ist eingerichtet, den Kompressionsdruck auf die Unterseite des Elektrodenstapels auszuüben. Beispielsweise wird die Druckfläche durch die elastische Verformung des Faltenbalgs im Gehäuse bewegt, so dass die Druckfläche entsprechend der Auslenkung des Faltenbalgs den Kompressionsdruck auf den Elektrodenstapel ausübt und nachführt.

Gemäß einer Ausführungsform umschließt die Druckfläche und der untere Gehäusedeckel im Bereich des Faltenbalgs ein Sicherheits-Volumen. Das Sicherheits-Volumen ist mit dem Innenrohr zur Aufnahme eines Gases aus dem Elektrodenstapel verbunden. Das Sicherheits- Volumen kann zum Beispiel heiße Gase bei einem Thermoereignis aufnehmen und die Zelle somit entschärfen.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine Druckplatte mit einem Gehäusedeckel an der Gehäuseoberseite unbeweglich im Gehäuse verbunden. Die Druckplatte liegt auf einer Oberseite des Elektrodenstapels auf. Des Weiteren ist die Druckplatte eingerichtet, einen dem Kompressionsdruck entgegengerichteten Druck auf die Oberseite des Elektrodenstapels auszuüben. Die Druckplatte wirkt als Anschlagsfläche, gegen die der Elektrodenstapel gedrückt wird, wenn der Kompressionsdruck aufgebaut wird. Durch den entsprechenden Gegendruck wird der Elektrodenstapel verpresst.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Druckplatte eingerichtet, bei einem Thermoereignis kontrolliert zu brechen und/oder zu deformieren. Die Druckplatte kann durch Wahl der Form und/oder des Materials mit einer Sicherheitsfunktion eingerichtet sein. Beispielsweise kann sich die Druckplatte im Fall eines thermischen Events deformieren, so dass der Druck aus dem Inneren der elektrochemischen Zelle die Platte bombiert. Ferner können weitere Sicherheitssysteme vorgesehen werden. Die Druckplatte kann einen Kaltleiter, bzw. PTC- Widerstand oder PTC-Thermistor aufweisen. Zum Beispiel kann der Kaltleiter einen Ring auf oder in der Druckplatte bilden, der bei erhöhter Temperatur zu einem Isolator wird und die Kontaktierung der elektrochemischen Zelle aufhebt. Bei einer Deformation der Druckplatte kann sich die mechanische Verbindung zwischen Druckplatte und dem Kaltleiter lösen und in der Folge den elektrisch leitenden Kontakt zum Elektrodenstapel unterbrechen, und somit den Stromfluss unterbrechen. Gemäß einer Ausführungsform kann der Faltenbalg ersetzt werden durch eine Schraubenfeder.

In einer solchen Implementierung kann die Druckfläche zum Gehäusemantel abgedichtet sein.

Des Weiteren wird ein Verfahren zum Einstellen eines Kompressionsdrucks einer elektrochemischen Speicherzelle vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst zunächst den Schritt, eine elektrochemische Speicherzelle bereitzustellen. Die Speicherzelle hat ein Gehäuse mit einem Gehäusemantel, einer Gehäuseunterseite und einer Gehäuseoberseite. Des Weiteren ist ein Elektrodenstapel in einem durch den Gehäusemantel begrenzten Innenraum des Gehäuses zwischen Gehäuseunterseite und soll Gehäuseoberseite angeordnet.

In einem weiteren Schritt wird der Kompressionsdruck eingestellt. Dies erfolgt mittels eines Faltenbalgs, der an der Gehäuseunterseite mit dem Gehäusemantel verbunden ist. Dabei wird der Faltenbalg durch den Kompressionsdruck elastisch verformt und übt den Kompressionsdruck in der Folge auf den Elektrodenstapel aus. Schließlich wird das Gehäuse verschlossen, so dass der eingestellte Kompressionsdruck aufrechterhalten wird.

Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen. Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Soweit Komponenten und Bestandteile in den verschiedenen Figuren in ihrer Funktion übereinstimmen, wird deren Beschreibung nicht notwendigerweise für jede der folgenden Figuren wiederholt.

Im Einzelnen zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle,

Figuren 2A, 2B, das Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle in unterschiedlichen Ladezuständen, Figuren 3A, 3B ein Ausführungsbeispiel eines Faltenbalgs,

Figuren 4A bis 4C ein Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle,

Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle,

Figur 6 das Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle in einem Ladezustand, und

Figuren 7A, 7B ein Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle.

Detaillierte Beschreibung

Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle. Die Zeichnung zeigt die elektrochemische Speicherzelle in einer Explosionsdarstellung. Die Zelle umfasst einen Faltenbalg 10 und ein Gehäuse 20 mit einer Kontaktierungsscheibe 30 und einer Isolationsscheibe 31. Des Weiteren umfasst die Zelle eine Druckplatte 32 und einen Elektrodenstapel 40.

Das Gehäuse 20 begrenzt einen innenliegenden Aufnahmeraum mit einem kreisförmigen Querschnitt, in den der Elektrodenstapel 40 angeordnet ist. Das Gehäuse umfasst einen Gehäusemantel 21 und eine Gehäuseoberseite mit einem oberen Gehäusedeckel 22. Der Aufnahmeraum ist in Längserstreckungsrichtung des zylindrischen Gehäuses an der Gehäuseoberseite durch den Gehäusedeckel begrenzt. Der Gehäusemantel und der Gehäusedeckel sind in diesem Beispiel aus einem Stück gefertigt. Alternativ kann der Gehäusedeckel mit dem Gehäusemantel verschraubt oder anderweitig mechanisch verbunden sein (beispielsweise verschweißt oder gecrimpt). Ferner umfasst der Gehäusedeckel eine zentrale Deckelöffnung 23, die einen Zugriff in das Innere der elektrochemischen Speicherzelle ermöglicht, beispielsweise zum Einfüllen eines Elektrolyten und/oder als Druckventil.

Die Kontaktierungsscheibe 30 ist in das Gehäuse eingeführt und greift so in den Gehäusedeckel 22 ein. Dazu ist die Kontaktierungsscheibe mit einer Erhöhung 33 versehen, die formschlüssig in die zentrale Deckelöffnung 23. Das Gehäuse kann beispielsweise den positiven Pol (+) oder negativen Pol (-) der elektrochemischen Speicherzelle darstellen, je nachdem wie die Zelle aufgebaut und kontaktiert ist. Die Polung wird beispielsweise durch den Elektrodenstapel 40 vorgegeben. Die Kontaktierungsscheibe vermittelt die Kontaktierung zum Elektrodenstapel und entspricht dem positiven Pol oder dem negativen Pol. Die ringförmige Isolationsscheibe 31 kann wahlweise auf oder unter der Kontaktierungsscheibe angeordnet sein und dient dazu, die Pole der elektrochemischen Zelle voneinander elektrisch zu isolieren. Die Kontaktierungsscheibe und die Isolationsscheibe können mit dem Gehäuse 20 verschraubt oder anderweitig mechanisch verbunden sein (beispielsweise verschweißt oder gecrimpt).

Die Druckplatte 32 ist entsprechend dem Querschnitt des Gehäuses 20 ausgestaltet, in diesem Beispiel also im Wesentlichen kreisförmig. Die Druckplatte umfasst einen Druckplattenboden 34 und einen Druckplattenrand 35. Der Druckplattenboden ist eingerichtet, auf einer Oberseite 41 des Elektrodenstapels formschlüssig aufzuliegen. Der Druckplattenrand umfasst eine Wand, die sich tellerförmig entlang des Umfangs der Druckplatte erstreckt und vom Druckplattenboden erhebt. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Druckplatte keine zentrale Öffnung, beispielsweise für ein Innenohr 46, aufweisen. Die Druckplatte ist in das Gehäuse 20 eingeführt und mit diesem am Gehäusemantel 21 permanent verbunden, zum Beispiel verschweißt, gecrimpt oder verschraubt. „Permanent verbunden“ bedeutet hier, dass die Verbindung stark genug ist, um mindestens dem Kompressionsdruck, mit dem der Elektrodenstapel verpresst werden kann, standzuhalten. Der Kompressionsdruck kann Werte im zweistelligen kN Bereich erreichen. Durch die Tellerform der Druckplatte bzw. durch den Druckplattenrand wird zwischen dem Gehäusedeckel und dem Druckplattenboden ein oberer innenliegender Hohlraum gebildet. Die Druckplatte wirkt als Anschlagsfläche, gegen die der Elektrodenstapel gedrückt wird, wenn der Kompressionsdruck aufgebaut wird. Durch den entsprechenden Gegendruck wird der Elektrodenstapel verpresst.

Die Druckplatte 32 kann durch Wahl der Form und/oder des Materials mit einer Sicherheitsfunktion ausgestattet sein. Beispielsweise kann sich die Druckplatte im Fall eines thermischen Ereignisses deformieren, so dass der Druck aus dem Inneren der elektrochemischen Zelle die Druckplatte bombiert. Ferner können weitere Sicherheitssysteme eingebaut werden. Die Druckplatte kann einen Kaltleiter, bzw. einen PTC-Widerstand oder PTC-Thermistor aufweisen. Zum Beispiel kann der Kaltleiter einen Ring auf oder in der Druckplatte bilden, der bei erhöhter Temperatur zu einem Isolator wird und die Kontaktierung der elektrochemischen Zelle bzw. des Elektrodenstapels 40 aufhebt. Bei einer Deformation der Druckplatte kann sich die mechanische Verbindung zwischen Druckplatte und dem Kaltleiter lösen und in der Folge den elektrisch leitenden Kontakt zum Elektrodenstapel unterbrechen, und somit den Stromfluss unterbrechen.

Der Elektrodenstapel 40 umfasst mehrere, aufeinander angeordnete Stapel, wobei der jeweilige Stapel aufeinander angeordnete Elektrodenschichten aufweist, nämlich wenigstens eine Kathodenschicht 42, wenigstens eine Anodenschicht 43 und wenigstens eine zwischen der Kathodenschicht und der Anodenschicht angeordnete Separatorschicht 44. Des Weiteren können die Stapel weitere Schichten wie Isolatoren und metallische Leiterfolien (beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer) aufweisen. Die Kathodenschichten und die Anodenschichten sind über entsprechende Laschen 45 mit einem Innenrohr 46 (nicht sichtbar) und/oder mit dem Gehäusemantel 21 elektrisch kontaktiert. Die Oberseite des Elektrodenstapels greift formschlüssig auf die Druckplatte 32 auf. Der Druckplattenboden liegt beispielsweise im Wesentlichen flächig auf der Oberseite 41 des Elektrodenstapels. Da die Druckplatte am Gehäuse 20 bzw. dem Gehäusemantel mechanisch fest verbunden ist, ist die Druckplatte unter Druck nicht beweglich. Ein Innenrohr 46 (nicht gezeigt) kann als zentrale Achse vorgesehen sein und dient darüber hinaus der elektrischen Kontaktierung der Elektrodenschichten des Elektrodenstapels.

Der Faltenbalg 10 ist an der Gehäuseunterseite mit dem Gehäusemantel 21 verbunden. Dabei ist der Faltenbalg über den gesamten Umfang mit dem Gehäusemantel verschraubt oder anderweitig mechanisch verbunden (beispielsweise verschweißt oder gecrimpt). Der Faltenbalg umfasst einen mit mehreren Faltenwellen 11 strukturierten Mantel, der einen innenliegenden Hohlraum 12 begrenzt. Die Faltenwellen sind in den Mantel durch wellenförmig wechselnde Durchmesser ausgebildet. Die Durchmesser sind dabei so gewählt, dass der Faltenbalg im Inneren des Gehäuses 20 angeordnet werden kann und entlang einer Innenwand des Gehäuses in Stapelrichtung im Wesentlichen frei beweglich ist. Die Durchmesser können so gewählt werden, dass eine gewünschte Federstärke des Faltenbalgs erreicht wird. Die Federstärke des Faltenbalgs hängt zusätzlich u.a. auch vom Material des Faltenbalgs, der typischerweise aus einem Metall ist, und der Geometrie der Faltenwellen ab. In dieser beispielhaften Ausführungsform schließt der Faltenbalg einen im Wesentlichen einen zylinderförmigen Hohlraum ein. Der Faltenbalg weist eine Druckfläche 13 auf. Die Druckfläche steht in einem mechanischen Wirkkontakt mit der Unterseite des Elektrodenstapels. Die Unterseite des Elektrodenstapels kann als Druckteller ausgestaltet sein. Die Druckfläche weist zudem eine zentrale Öffnung 14 auf, in die zum Beispiel das Innenrohr, das durch den Elektrodenstapel geführt ist, eingreift. Durch das Innenrohr 46 können in einem Thermoereignis (heiße) Gase kontrolliert aus dem Gehäuseinneren über den Faltenbalg in ein Sicherheits- Volumen abgeführt werden (vgl. Figur 2A). In Falle eines thermischen Events können die heißen Gase definiert in einen durch den Faltenbalg geformten Hohlraum 12 gelenkt werden und der Gasfluss eingegrenzt werden. Der Hohlraum 12 dient so als Sicherheits-Volumen. Dadurch gewinnt man Platz und alternative Schutzvorrichtungen können reduziert werden, oder sogar entfallen.

Das Gehäuse 20 wie auch der Faltenbalg 10 können einen polygonalen Querschnitt aufweisen, wie einen hexagonalen Querschnitt. Die beispielsweise als Rundzelle ausgebildete Speicherzelle ist eine kosten- und zeitgünstig herstellbare Speicherzelle. Die Rundzelle ermöglicht eine flächige Kontaktierung zwischen Kontaktierungselementen (beispielsweise die Laschen 45) und der jeweiligen Elektrodenschicht, welche elektrisch mit dem jeweiligen Kontaktierungselement verbunden ist. Die hier vorgestellten Komponenten der elektrochemischen Speicherzelle können, soweit nicht explizit angegeben, einen zumindest ähnlichen Querschnitt wie das Gehäuse aufweisen, so dass die Komponenten mit dem Gehäuse verbindbar oder in diesem beweglich gestaltet werden können. Im Fall eines Rundgehäuses bzw. einer Rundzelle ist der Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig.

Die elektrochemische Speicherzelle wird zusammengebaut, indem die Bauteile, wie sie in den Figur 1 gezeigt und oben beschrieben wurden, ineinander geführt werden. Das Innenrohr 45 dient dabei als innere Stapelachse, welches die Komponenten zentriert zusammenführt. So zusammengebaut, kann durch eine Federwirkung des Faltenbalgs 10 ein Kompressionsdruck auf den Elektrodenstapel 40 ausgeübt werden. Dazu kann der Faltenbalg bei der Montage elastisch verformt werden. Der Kompressionsdruck wird eingestellt, indem der Faltenbalg mit dem Gehäuse 20 verbunden wird bzw. das Gehäuse verschlossen wird. Dadurch vermittelt die Druckfläche 13 des Faltenbalgs den Kompressionsdruck gegen den Elektrodenstapel. Da die die Faltenwellen 11 entlang der Innenwand des Gehäuses in Stapelrichtung frei beweglich sind, können im Betrieb der Zelle Druckschwankungen, beispielsweise infolge von Änderungen der Schichtdicken im Elektrodenstapel, ausgeglichen werden bzw. nachgeführt werden. Die Druckplatte 32 hingegen ist permanent mit dem Gehäuse verbunden und dient so als Gegendruckfläche für den Kompressionsdruck. Durch den entsprechenden Gegendruck wird der Elektrodenstapel verpresst. Der Faltenbalg hat die Funktion eines Federelements, das durch elastische Verformung den Kompressionsdruck einstellt.

Die Figuren 2A und 2B zeigen das Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle in unterschiedlichen Ladezuständen. Im Gegensatz zu Figur 1 ist die Zelle im zusammengebauten Zustand und als Schnitt dargestellt. Die Zelle ist beispielsweise als Feststoffzelle, insbesondere als anoden-freie Feststoffbatterie (anode-free all-solid state battery, ASSB) ausgestaltet. Der im Schnitt gezeigte Elektrodenstapel 40 umfasst mehrere, aufeinander angeordnete Stapel. Ein Stapel weist aufeinander angeordnete Schichten auf, nämlich jeweils eine Kathodenschicht 42, eine Anodenschicht und eine zwischen der Kathodenschicht und der Anodenschicht angeordnete Separatorschicht. Des Weiteren können die Stapel weitere Schichten wie Isolatoren und metallische Leiterfolien (beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer) aufweisen, die hier nicht dargestellt sind. Die Kathodenschichten und die Anodenschichten sind über entsprechende Laschen mit dem Innenrohr oder mit dem Gehäusemantel elektrisch kontaktiert.

In diesem Beispiel wird eine Lithium-Batterie betrachtet. Hier haben die Kathodenschichten 42 im geladenen, teilweise entladenen und entladenen Zustand im Wesentlichen dieselbe Schichtdicke. Im Gegensatz dazu ändert sich die Schichtdicke der Anodenschichten 43 in Abhängigkeit vom Ladezustand. Im geladenen Zustand haben sich Anodenschichten abgelagert. Diese werden durch den Ladeprozess ausgebildet, indem sich Lithium auf Leiterfolien (zum Beispiel Kupferfolien) sammelt. Der Elektrodenstapel wächst in der Höhe um die Dicke einer Anodenschicht x Anzahl der Schichten. Im entladenen Zustand ist keine Anodenschicht ausgebildet. Lithium ist in den Kathodenschichten gespeichert. Das Lithium wandert aus den Anodenschichten durch die Separatorschichten in die Kathodenschichten und wird dort gespeichert.

Die unterschiedlichen Schichtdicken sind den Zeichnungen angedeutet (vgl. Figur 2A: die Speicherzelle ist geladen, Figur 2B: die Speicherzelle ist entladen). In allen gezeigten Zuständen wird ein gewünschter Kompressionsdruck eingestellt, der auf den Elektrodenstapel 40 wirkt. Dies erfolgt vermittelt durch den Faltenbalg 10 vermittelt durch die bewegliche Druckfläche 13. Infolge der beschriebenen Lade- und Entladeprozesse kommt es entlang der Stapelrichtung zu einer Längenausdehnung bzw. Längenkontraktion des Elektrodenstapels. Dies ist in den Schnittdarstellungen der Figuren 2A und 2B durch eine unterschiedliche Längsausdehnung des Faltenbalgs erkennbar. Ein unterer Gehäusedeckel 24 bildet die Unterseite des Gehäuses und schließt das Gehäuse ab.

In Figur 2A ist ein geladener Zustand gezeigt. Die die Anodenschichten sind ausgebildet und der Elektrodenstapel hat in diesem Zustand seine größte Längsausdehnung (in Stapelrichtung). Entsprechend ist der Faltenbalg im Gehäuse komprimiert und der Kompressionsdruck stellt sich entsprechend der Längsausdehnung des Faltenbalgs ein. Der Kompressionsdruck wird über die Druckfläche auf den Elektrodenstapel ausgeübt. Zudem ist das Innenrohr gezeigt, das es ermöglicht, bei einem Thermoereignis (heiße) Gase kontrolliert aus dem Gehäuseinneren über den Faltenbalg abzuführen. Ein möglicher Fluss ist über Pfeile in der Zeichnung angedeutet. Die Druckfläche des Faltenbalgs kann dazu eine zentrale Wölbung 15 aufweisen, die mit dem Innenrohr zusammenfällt. In der zentralen Wölbung ist eine Sollbruchstelle 16, Einkerbung oder ein Ventil vorgesehen, das bei einem Thermoereignis kontrolliert bricht, öffnet oder deformiert. Auf diese Weise kann sich auf der Gehäuseunterseite eine Öffnung bilden, durch die das Gas abströmen kann. Das Gas wird zunächst in den innenliegenden Hohlraum 12 des Faltenbalgs 10 geführt, der ein Sicherheits-Volumen bildet. So können gefährliche Gase im Gehäuse verbleiben und das Thermoereignis entschärfen.

In Figur 2B ist ein entladener Zustand gezeigt. Hier sind die Anodenschichten 43 nicht mehr ausgebildet und der Elektrodenstapel 40 hat in diesem Zustand eine kleinste Längsausdehnung. Entsprechend hat der Faltenbalg 10 die größte Längsausdehnung und der Kompressionsdruck stellt sich entsprechend dieser Längsausdehnung des Faltenbalgs ein.

In der Figur 2B ist zudem eine mögliche Kontaktierung gezeigt. Dabei ist der negative Pol mit (-) und der positive Pol mit (+) bezeichnet. Die dargestellte Polung ist ein Beispiel, wobei der negative Pol und der positive Pol austauschbar sind. Die Kathodenschichten 42 des Elektrodenstapels 40 sind über Laschen 45 elektrisch leitend mit dem Gehäusemantel 21 verbunden. Der Gehäusemantel und der Faltenbalg 10 sind auf den gleichen Pol gelegt, in diesem Beispiel auf den negativen Pol (-). Auch der obere Gehäusedeckel 22 ist auf den gleichen Pol gelegt, hier also auf den negativen Pol (-). Der Gehäusedeckel ist mit dem Gehäusemantel verbunden und ebenfalls auf (-). Die Anodenschichten 43 des Elektrodenstapels sind über Laschen elektrisch leitend mit dem Innenrohr 46 verbunden, das somit auf den positiven Pol (+) gelegt ist. Dies gilt dann ebenso für die Druckplatte 32 und die vom Gehäusedeckel durch die Isolationsscheibe 31 isolierte Kontaktierungsscheibe 30 gezeigt, die somit auf den positiven Pol (+) gelegt sind.

Die Figuren 3A und 3B zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Faltenbalgs. Die Zeichnungen zeigen eine Außenansicht eines Faltenbalgs mit spiralförmigen Faltenwellen. Die Faltenwellen werden am äußeren Gehäusemantel durch wellenförmig wechselnde Durchmesser strukturiert. Alternativ können die Faltenwellen auch parallel gestaltet werden. Die Faltenwellen geben dem Faltenbalg eine Federwirkung mit einer Hook'schen Federkonstanten.

Die Figuren 4A bis 4C zeigen das Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle in einer Außenansicht. In diesem Beispiel ragt der Faltenbalg 10 weit in das Gehäuse 20 hinein. In den in Figur 4B und 4C gezeigten Perspektiven ist der Faltenbalg 10 in den oben beschriebenen Ladezuständen erkennbar. Dabei zeigt Figur 4B die Zelle im geladenen Zustand (Faltenbalg ist komprimiert). Die Anodenschichten 43 aus Lithium sind ausgebildet (das Lithium aus den Kathodenschichtern hat sich beispielsweise auf einer Kupferleiterfolie der Anodenschichten abgelagert). Figur 4C zeigt die Zelle im entladenen Zustand (Faltenbalg ist "expandiert"). Die Anodenschichten sind je nach Zellchemie schwach oder gar nicht ausgebildet, das Lithium ist in den Kathodenschichten 42 eingelagert.

Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle. Dieses Beispiel basiert auf Figur 1. Der Aufbau ist ähnlich und unterscheidet sich lediglich in Modifikationen, die es erlauben, ein Innenrohr 46 über im Wesentlichen die gesamte Höhe der Zelle vorzusehen.

In diesem Beispiel ist das Innenrohr 46 im zusammengebauten Zustand der Zelle vom Faltenbalg 10 bis zum Gehäusedeckel 22 geführt. Das Innenrohr bildet beispielsweise den positiven Pol (+) der Zelle (oder umgekehrt, je nach Aufbau des Elektrodenstapels). Des Weiteren weist die Druckplatte 32 eine zentrale Druckplattenöffnung 36 auf, die im Wesentlichen mit der zentralen Deckelöffnung 23 zusammenfällt und formschlüssig in die Druckplattenöffnung eingreifen kann. Die Druckplattenöffnung ist so groß, dass sie das Innenrohr 46 aufnehmen kann bzw. das Innenrohr durch die Druckplattenöffnung durchgeführt werden kann. Das Innenrohr ist mit einem O-Ring 18 mit dem Faltenbalg 10 verbunden. Die Unterseite des Faltenbalgs 10 ist mit einer Isolation 17 versehen, beispielsweise mittig zwischen positivem (+) und negativem Pol (-) der Zelle. Das Innenrohr 46 ist weiter durch den Elektrodenstapel 40 geführt und mit den Elektrodenschichten (Anoden- oder Kathodenschichten 42, 43) über Laschen 45 kontaktiert. Die Isolationsscheibe 31 liegt auf dem Elektrodenstapel auf. Das Innenrohr greift durch eine zentrale Öffnung in der Isolationsscheibe (die ringförmig ist) in eine zentrale Erhebung 37 in der Druckplatte 32. Die Druckplatte ist tellerförmig. Weiter ist das Innenrohr über einen O-Ring 25 und einen Isolationsring 26 mit dem Gehäusedeckel mittig verbunden.

Figur 6 zeigt das Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Speicherzelle in einem Ladezustand. In der Zeichnung ist eine Schnittansicht der elektrochemischen Speicherzelle aus Figur 5 gezeigt. Das Innenrohr 46 führt vom oberen bis zum unteren Gehäusedeckel 22, 24 und ist dabei durch entsprechende Öffnungen in der Druckplatte 32, Isolationsscheibe 31 , Elektrodenstapel 40 und Faltenbalg 10 geführt. Das Innenrohr ist durch die O-Ringe 18, 25 zentriert. Die Verpolung ergibt sich durch den elektrischen Kontakt des Innenrohres mit den Laschen 45 bzw. den Elektrodenschichten 42, 43 des Elektrodenstapels. In diesem Beispiel liegt der positive Pol (+) auf dem Innenrohr bzw. Druckplatte. Der negative Pol (-) liegt auf dem Gehäuse 20 und dem Faltenbalg. Die Figuren 7A, 7B zeigen die zusammengebaute elektrochemische Speicherzelle von außen und von oben (Figur 7A) sowie von unten (Figur 7B).

Obwohl die Erfindung im Detail anhand von Ausführungsbeispielen illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Vielmehr können andere Variationen der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den durch die Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

10 Faltenbalg

11 Faltenwelle

12 innenliegenden Hohlraum

13 Druckfläche

14 zentrale Öffnung

15 zentrale Wölbung

16 Sollbruchstelle, Einkerbung oder Ventil

17 Isolation

18 O-Ring

20 Gehäuse

21 Gehäusemantel

22 oberer Gehäusedeckel

23 zentrale Deckelöffnung

24 unterer Gehäusedeckel

25 O-Ring

26 Isolationsring

30 Kontaktierungsscheibe

31 Isolationsscheibe

32 Druckplatte

33 Erhöhung

34 Druckplattenboden

35 Druckplattenrand

36 Druckplattenöffnung

37 zentrale Erhebung

40 Elektrodenstapel

41 Oberseite

42 Kathodenschicht

43 Anodenschicht

44 Separatorschicht

45 Laschen

46 Innenrohr

Claims

1. Eine elektrochemische Speicherzelle umfassend:

- ein Gehäuse (20) mit einem Gehäusemantel (21), sowie einer Gehäuseunterseite und einer Gehäuseoberseite,

- einen Elektrodenstapel (40), der in einem durch den Gehäusemantel (21) begrenzten Innenraum des Gehäuses (20) zwischen Gehäuseunterseite und Gehäuseoberseite angeordnet ist, und

- ein Faltenbalg (10), der an der Gehäuseunterseite mit dem Gehäusemantel (21) verbunden und eingerichtet ist, vermittelt durch eine elastische Verformung, einen Kompressionsdruck auf den Elektrodenstapel (40) auszuüben.

2. Die Speicherzelle nach Anspruch 1, wobei der Faltenbalg (10) ganz oder teilweise im Innenraum angeordnet und in diesem beweglich ist.

3. Die Speicherzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Faltenbalg (10) mit der Gehäuseunterseite gecrimpt, verschraubt und/oder verschweißt ist und/oder ein unterer Gehäusedeckel (24) das Gehäuse (20) verschließt.

4. Die Speicherzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei

- der Faltenbalg (10) im Wesentlichen parallele oder spiralförmige Faltenwellen (11) aufweist, und

- die Faltenwellen (11) entlang einer Innenwand des Gehäuses (20) in Stapelrichtung im Wesentlichen frei beweglich sind.

5. Die Speicherzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei

- der Elektrodenstapel (40) und der Faltenbalg (10) jeweils zentrale Öffnungen aufweisen, durch die ein Innenrohr (46) zur Kontaktierung des Elektrodenstapel (40) geführt ist, und

- der Faltenbalg (10) entlang des Innenrohrs (46) in Stapelrichtung im Gehäuse (20) beweglich ist.

6. Die Speicherzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - der Faltenbalg (10) eine Druckfläche (13) aufweist, die in einem Wirkkontakt mit einer Unterseite des Elektrodenstapel (40) steht, und

- die Druckfläche (31) eingerichtet ist, den Kompressionsdruck auf die Unterseite (21) des Elektrodenstapels (40) auszuüben.

7. Die Speicherzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Druckfläche (31) und der Gehäusedeckel im Bereich des Faltenbalgs (10) ein Sicherheits-Volumen (12) umschließt und das Sicherheits-Volumen (12) mittels des Innenrohrs (46) zur Aufnahme eines Gases aus dem Elektrodenstapel (40) verbunden ist.

8. Die Speicherzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei

- eine Druckplatte (15) mit einem Gehäusedeckel (16) an der Gehäuseoberseite (13) unbeweglich im Gehäuse (10) verbunden ist und auf einer Oberseite (22) des Elektrodenstapels (40) aufliegt, und

- die Druckplatte (15) eingerichtet ist, einen dem Kompressionsdruck entgegengerichteten Druck auf die Oberseite (22) des Elektrodenstapels (20) auszuüben.

9. Die Speicherzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Druckplatte (32) eingerichtet ist, bei einem Thermoereignis kontrolliert zu brechen und/oder zu deformieren.

10. Verfahren zum Einstellen eines Kompressionsdrucks einer elektrochemischen Speicherzelle, umfassend die Schritte:

- Bereitstellen einer elektrochemischen Speicherzelle mit einem Gehäuse (20) mit einem Gehäusemantel (21), einer Gehäuseunterseite und einer Gehäuseoberseite, wobei ein Elektrodenstapel (40) in einem durch den Gehäusemantel (21) begrenzten Innenraum des Gehäuses (20) zwischen Gehäuseunterseite und Gehäuseoberseite angeordnet ist,

- Einstellen des Kompressionsdruck mittels eines Faltenbalgs (10), der an der Gehäuseunterseite mit dem Gehäusemantel (21) verbunden ist, wobei der Faltenbalg (10) durch den Kompressionsdruck elastisch verformt wird und den Kompressionsdruck auf den Elektrodenstapel (40) ausübt, und

- Verschließen des Gehäuses (20), so dass der eingestellte Kompressionsdruck aufrechterhalten wird.