WO2025026853A1 - Electrochemical energy storage element and production method - Google Patents

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WO2025026853A1
WO2025026853A1 PCT/EP2024/071065 EP2024071065W WO2025026853A1 WO 2025026853 A1 WO2025026853 A1 WO 2025026853A1 EP 2024071065 W EP2024071065 W EP 2024071065W WO 2025026853 A1 WO2025026853 A1 WO 2025026853A1
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WO
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energy storage
storage element
pole disk
opening
electrochemical energy
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PCT/EP2024/071065
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German (de)
French (fr)
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Goran Kilibarda
Claus-Christian FISCHER
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Varta Microbattery Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical energy storage element, in particular in the form of a miniature cell, and to a method for producing such an energy storage element.
  • Electrochemical energy storage elements are able to convert stored chemical energy into electrical energy through a redox reaction. They usually comprise at least one energy storage cell with a positive and a negative electrode that are connected to one another via an electrolyte. During a discharge, electrons are released at the negative electrode through an oxidation process. This results in an electron current that can be tapped by an external electrical consumer for which the at least one electrochemical energy storage cell serves as an energy supplier. At the same time, an ion current corresponding to the electrode reaction occurs within the cell. This ion current is made possible by the ion-conducting electrolyte.
  • the cell is referred to as a secondary cell.
  • the common designation of the negative electrode as anode and the designation of the positive electrode as cathode in secondary cells refers to the discharge function of the electrochemical cell.
  • Lithium-ion cells are used for many applications today because these cells can provide high currents and are characterized by a comparatively high energy density. They are based on the use of lithium, which can migrate back and forth between the cell's electrodes in the form of ions.
  • the negative and positive electrodes of energy storage elements are usually formed by so-called composite electrodes, which include electrochemically active components as well as electrochemically inactive components.
  • the composite electrodes can be combined with one or more separators to form a composite body. Electrodes and separators are connected to one another to form a composite body, if necessary using lamination or bonding.
  • the basic functionality of the cell can be achieved by impregnating the composite and thus the electrodes and the separator(s) with an electrolyte.
  • a solid electrolyte can be used instead of a separator impregnated with an electrolyte.
  • the composite body is formed directly in the form of a coil, or it is processed into a coil.
  • the composite body usually comprises the sequence positive electrode/separator/negative electrode.
  • Composite bodies are often produced as so-called bicells with the possible sequences negative electrode/separator/positive electrode/separator/negative electrode or positive electrode/separator/negative electrode/separator/positive electrode.
  • the electrode-separator composite is formed in the form of a stack of electrodes with separators or solid electrolyte layers in between.
  • Cylindrical round cells are characterized by the fact that their height is greater than their diameter.
  • Button cells on the other hand, have a height that is smaller than their diameter.
  • cylindrical cells are generally significantly larger than button cells.
  • the nominal capacity of a button cell is typically ⁇ 1500 mAh. Cylindrical round cells can achieve capacities of, for example, 90,000 mAh in lithium-ion cell embodiments.
  • Button cells are sometimes offered in very small designs. They are suitable, for example, for supplying power to small electronic devices such as watches, hearing aids, wireless headphones or similar.
  • Button cells typically have a housing made of two cup-shaped, metallic housing halves. One housing half is often referred to as the cell cup and the other as the cell lid.
  • the liquid-tight seal for button cells can be achieved, for example, by flanging the edge of the cell cup over the edge of the cell lid.
  • a plastic ring is placed between the edge of the cell cup and the cell lid. which is compressed during the flanging process. The plastic ring serves as a sealing element and at the same time provides electrical insulation between the cell cup and the cell cover.
  • the housing of such button cells has a multi-layered casing area in which the cell cup, the seal and the cell cover overlap. With given external dimensions, this inevitably entails a limitation of the available internal volume for the electrochemically active components of the cell.
  • button cells are known in which one pole of the cell is guided through the cover of a housing.
  • EP 3813171 A1 and CN 106159350 A describe button cells in which a cover plate and the rest of the metal housing of the button cell have the same polarity.
  • a tapping pole is arranged on the outside of the cover plate, which projects beyond the cover plate and is electrically insulated from the cover plate by means of an insulating agent.
  • One of the electrodes is electrically connected to the metal housing and the other electrode is electrically connected to the tapping pole.
  • EP 3920297 A1 also relates to a button cell with a metal housing and a terminal feedthrough.
  • the terminal is formed by a disk-like element that sits on the outside of a cover plate and closes an opening in the cover plate. It is electrically separated from the cover plate by means of an insulating means.
  • the invention has the object of providing an energy storage element and in particular a button cell with a simple design and a particularly high energy density.
  • this energy storage element should be easily adaptable to different geometries of the energy storage element, for example with regard to different designs of the electrochemically active internal components of the energy storage element and in particular also with regard to the arrangement of the poles of the energy storage element that can be tapped from the outside.
  • the electrochemical energy storage element according to the invention is particularly preferably designed in the form of a button cell, i.e. has a cylindrical design and a height that is smaller than its diameter. In preferred embodiments as a button cell, it has a maximum diameter of 3 cm and a maximum height of 2.9 cm.
  • the housing diameter and the height of the housing in this embodiment are particularly preferably each less than 2 cm.
  • energy storage elements according to the invention in the form of a button cell have a maximum nominal capacity of a maximum of 1500 mAh.
  • the nominal capacity is preferably in the range from 100 mAh to 1000 mAh, particularly preferably in the range from 100 to 800 mAh.
  • the electrochemical energy storage element according to the invention has a cylindrical design and a height that is greater than its diameter, as well as a maximum nominal capacity of ⁇ 1500 mAh.
  • Such an energy storage element can, for example, have a diameter of 1 cm and a height of 1.5 cm. As a rule, its diameter is ⁇ 1.5 cm and its maximum height is preferably ⁇ 2 cm.
  • Energy storage elements with a nominal capacity ⁇ 1500 mAh are referred to as miniature cells.
  • the electrochemical energy storage element according to the invention can be designed as a cylindrical round cell with a capacity of > 2000 mAh.
  • the nominal capacity of a cylindrical round cell according to the invention designed as a lithium-ion cell can be up to 90,000 mAh, for example.
  • the cell in an embodiment as a lithium-ion cell can have a nominal capacity in the range of 3000 mAh to 7000 mAh, for example.
  • the form factor of 18 x 65 the cell in an embodiment as a lithium-ion cell preferably has a nominal capacity in the range of 2500 to 5000 mAh.
  • the housing of an energy storage element encloses an interior in which at least one electrode-separator assembly is arranged.
  • This electrode-separator assembly can be designed, for example, in the form of a coil or a stack.
  • the electrochemical energy storage element is characterized by the following features a. to e.: a.
  • the housing comprises a cup-shaped housing part with a base, a circumferential side wall and an opening, as well as a cover part that closes the opening; b. the base of the cup-shaped housing part has an inner side and an outer side and comprises a base plate; c. the cover part has an inner side and an outer side and comprises a cover plate; d. the base plate or the cover plate comprises an opening and a metallic pole disk that is fixed in the opening; e. between the pole disk and the base plate or between the pole disk and the cover plate there is a gap that runs around the pole disk and is filled with an electrically insulating material.
  • the electrochemical energy storage element according to the invention is characterized in that a pole in the form of the pole disk is arranged in the base of the cup-shaped housing part (variant A) or in the cover part (variant B).
  • Variant A is particularly advantageous because the circumferential side wall mechanically stabilizes the base of the cup-shaped housing part, which can be advantageous both when fixing the pole disk in the opening and also during welding processes. This is all the more true because, with regard to the energy density of the energy storage element, it is advantageous to manufacture housing parts as thin as possible. Thin pole disks can easily be mechanically deformed or warp as a result of thermal stress during welding.
  • the metallic pole disk is fixed in the opening (also called recess) of the cover plate in such a way that only a peripheral boundary area is present between the pole disk and the cover plate.
  • the number of boundary surfaces is reduced in the solution according to the invention, whereby a simply constructed cover part is formed from the components mentioned.
  • the elements of the cover part are arranged in one plane, so that advantageously there are no projections to the outside or inside of the cover part.
  • the transition from the cover plate to the pole disk is particularly preferably flat.
  • the cover part can be made very thin and eliminates the need for a multi-layer jacket area. It accordingly helps to provide housings with optimized internal volume. This larger internal volume can be used for more electrochemically active material.
  • a larger electrode-separator assembly can be accommodated by the housing.
  • the opening in the cover plate in which the pole disk is fixed is preferably located in the center of the cover plate. However, it is also possible that the opening is arranged decentrally in the cover plate.
  • the base plate of the cup-shaped housing part has a thickness in the range of 50 pm to 1000 pm, preferably in the range of 50 pm to 500 pm, particularly preferably in the range of 100 pm to 300 pm.
  • the pole disk has a thickness in the range of 50 pm to 1000 pm, preferably in the range of 50 pm to 500 pm, particularly preferably in the range of 100 pm to 300 pm.
  • the side wall of the cup-shaped housing part has a thickness in the range of 50 pm to 1000 pm, preferably in the range of 50 pm to 500 pm, particularly preferably in the range of 100 pm to 300 pm.
  • the cover part of the cup-shaped housing part has a thickness in the range of 50 pm to 1000 pm, preferably in the range of 50 pm to 500 pm, particularly preferably in the range of 100 pm to 300 pm.
  • features a. to d. are implemented in combination.
  • the cover part can be made even thinner than in variant B, since it is not subjected to any stresses as a result of the presence of a pole feedthrough.
  • the invention according to variant A can accordingly provide housings with a particularly optimized internal volume.
  • the bottom of the cup-shaped housing part has an inner side facing the interior and an outer side.
  • the base plate with the opening and the metallic pole disk have the same thickness. It is further preferred according to variant A that the base plate, the pole disk and the electrically insulating material in the gap between the pole disk and the base plate on the outside of the base form a flat surface, preferably without edges and/or projections at the boundaries between the base plate and the electrically insulating material and the electrically insulating material and the pole disk. The transition from the base plate to the pole disk is particularly preferably flat.
  • the base plate, the pole disk and the electrically insulating material in the gap between the pole disk and the base plate on the inside of the base facing the interior form a flat surface, preferably without edges and/or projections at the boundaries between the base plate and the electrically insulating material and the electrically insulating material and the pole disk.
  • the transition from the base plate to the pole disk is particularly preferably flat here too.
  • the base plate with the opening and the metallic pole disk and the gap filled with the electrically insulating material have the same thickness. These measures increase the available volume of the interior of the device. housing is maximized.
  • the opening in the base plate in which the pole disc is fixed is preferably located in the center of the base plate. However, it is also possible for the opening to be arranged decentrally in the base plate.
  • the electrochemical energy storage element in preferred embodiments of the electrochemical energy storage element according to the invention, this is characterized by the following additional feature a.: a.
  • the electrically insulating material is based on a polymer material.
  • the polymer material can be a thermoplastic polymer material, for example.
  • a thermoplastic polymer material for example.
  • an O-ring made of a thermoplastic can be pressed into the gap between the pole disk and the base plate.
  • the thermoplastic material should be resistant to any electrolyte that may be used.
  • the polymer material can be a hardened adhesive mass.
  • the energy storage element according to the invention is characterized in preferred embodiments in particular by at least one of the following additional features: a.
  • the adhesive is an epoxy resin.
  • the adhesive is an acrylate adhesive.
  • the adhesive is a cyanoacrylate adhesive.
  • the adhesive is a two-component adhesive.
  • the adhesive preferably has suitable sealing and electrically insulating properties to ensure the tightness of the housing and, if necessary, to electrically insulate the pole disk from the rest of the housing.
  • the adhesive is preferably chemically resistant to common electrolyte solutions.
  • the adhesive can be a thermally curing adhesive. However, it can - additionally or alternatively - also contain components that can be cured by radiation, for example UV radiation.
  • the adhesive can also be a hot melt adhesive. Particularly preferably, the adhesive has a moisture permeability similar to or better than that of a polypropylene material.
  • Electrical insulation of the pole disk from the rest of the housing and in particular from the base plate or the cover plate can preferably be achieved by the hardened adhesive with which the pole disk is fixed in the opening in the base plate or in the opening in the cover plate.
  • the adhesive then fulfills a fastening function on the one hand and an electrically insulating function on the other.
  • the adhesive also has a sealing function.
  • the housing of the energy storage element according to the invention is preferably designed to be liquid-tight.
  • cup-shaped housing part and the cover part are preferably connected to each other by welding along the edge of the cover part.
  • the cover part and the cup-shaped housing part are preferably each made of a metallic material, for example aluminum or nickel-plated steel. Both housing parts preferably have the same polarity.
  • the pole disc is preferably also made of a metallic material, which does not have to be the same material as the cover part and the cup-shaped housing part.
  • the pole disc can be made of copper.
  • the pole disk can therefore, for example, be negatively polarized, while the cover part and the cup-shaped housing part including the base plate are positively polarized.
  • This has the particular advantage that it makes it possible to tap both polarities of the cell, i.e. the polarity that is applied to the pole disk and the other polarity that is applied to the cover part and the cup-shaped housing part, on one side of the housing, namely the side where the bottom of the cup-shaped housing part is located.
  • a particular advantage of the energy storage element according to the invention is therefore that both poles of the energy storage element can be tapped on one end of the housing with a very simple housing construction that is not prone to failure.
  • the electrochemical energy storage element according to the invention is characterized by at least one of the following additional features a. and b.: a.
  • the pole disk has a circular edge.
  • b. The edge of the opening has a circular shape.
  • the aforementioned features a. and b. are implemented in combination with one another, so that the shape of the pole disk and the shape of the opening correspond to one another. This makes it possible to create a circumferential gap between the two housing elements, which has a constant width over its entire circumference.
  • the circular shape of the pole disc and the opening also has the advantage that the orientation of the pole disc is not important when inserting the pole disc into the opening.
  • the manufacture of the cup-shaped housing part or the cover part is therefore simplified in this respect.
  • the electrochemical energy storage element according to the invention is characterized by at least one of the following additional features a. and b.: a.
  • the pole disk has an edge with a shape that deviates from a circular shape.
  • the edge of the opening has a shape that deviates from a circular shape.
  • the aforementioned features a. and b. are implemented in combination with one another.
  • the metallic pole disk is therefore designed as a circular disk.
  • the metallic pole disk has a uniform thickness over its entire surface.
  • the pole disk has a uniform thickness in an area which, for example, is on the inside and/or outside for Welded with an electrical contact to one of the electrodes, is slightly thicker than in the other areas or is otherwise reinforced in this area.
  • the pole disk has the aforementioned geometry deviating from the circular shape.
  • a shape deviating from a circular shape can be realized, for example, by providing projections or indentations in a round or oval basic shape.
  • a preferred shape deviating from the circular shape is, for example, a star shape.
  • pole disk and the opening have corresponding shapes.
  • a preferred example is a star-shaped design of both the pole disk and the opening.
  • the opening is circular and only the pole disk has a geometry that deviates from the circular shape.
  • the gap filled with the electrically insulating material has a varying width.
  • recesses and/or undercut areas are provided on the edges of the pole disk and/or the opening. By filling these recesses and in particular the undercut areas, for example with the said adhesive, a particularly good fixation of the pole disk in the opening can be achieved.
  • the cover part is preferably designed as a circular disk. Its shape and size are determined by the shape and dimensions of the opening of the cup-shaped housing half.
  • the base plate can, for example, have the shape of a ring disk. It extends outwards to the surrounding side wall, which preferably forms an angle of 90° with the floor.
  • the base plate is preferably flat, at least in large parts. In special cases, however, it can also be profiled in certain areas.
  • the following additional feature is provided: a.
  • the inside of the base of the cup-shaped housing part is at least partially taped with a film.
  • the inside of the lid part is at least partially taped with a film.
  • the foil can protect the electrically insulating material in the gap surrounding the pole disk from contact with an electrolyte inside the energy storage element.
  • At least one of the following additional features can preferably be provided: a.
  • the film covers the edge of the opening, the edge of the pole disk and the gap therebetween, which is filled with the electrically insulating material, so that the material arranged in the gap between the inner edge and the outer edge is protected from contact with an electrolyte inside the housing.
  • the film has a ring shape.
  • the aforementioned features a. and b. are implemented in combination.
  • the film can, for example, be a Kapton film.
  • the energy storage element is characterized by at least one of the following additional features: a.
  • the electrode-separator assembly comprises at least one anode and at least one cathode, wherein the at least one anode or the at least one cathode is electrically contacted with the pole disk.
  • the electrode-separator assembly is a stacked electrode-separator assembly.
  • the electrode-separator assembly is a wound electrode-separator assembly.
  • the electrochemical energy storage element is a lithium-ion cell.
  • the electrochemical energy storage element is a sodium-ion cell.
  • the at least one cathode is electrically connected to another metallic part of the housing cup and/or to the cover part. If the at least one cathode is electrically connected to the pole disk, the at least one anode is electrically connected to another metallic part of the housing cup and/or to the cover part.
  • the inventive design of the base or the cover part of the cup-shaped housing part or the corresponding front side of the housing is suitable for a wide variety of types of electrochemical energy storage elements.
  • both wound and stacked electrode-separator assemblies can therefore be used as electrode-separator assemblies.
  • the energy storage element according to the invention is not limited to a specific cell type.
  • the energy storage element is a lithium-ion cell, since such cells can provide a particularly high energy density with a comparatively low weight.
  • the energy storage element according to the invention comprises so-called composite electrodes as negative and positive electrodes, which comprise electrochemically inactive components in addition to electrochemically active components.
  • electrochemically active components for example for lithium-ion energy storage elements.
  • active materials carbon-based particles such as graphitic carbon are used for the negative electrode.
  • Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMnzC ), lithium iron phosphate (LiFePC ) or derivatives thereof can be used as active materials for the positive electrode.
  • the electrochemically active materials are usually contained in the electrodes in particle form.
  • the active materials are usually part of a mixture that is applied as a layer on a band-shaped current collector.
  • the current collector represents an electrochemically inactive component of the energy storage element.
  • Metallic foils, which serve as a carrier for the respective active material, are particularly suitable as current collectors.
  • the current collector for the negative electrode can be made of copper or nickel, for example, and the current collector for the positive electrode (cathode current collector) can be made of aluminum, for example.
  • the layer comprises an electrode binder (e.g. polyvinylidene fluoride (PVDF) or another polymer, such as carboxymethyl cellulose), conductivity-improving additives and other additives as electrochemically inactive components.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the electrode binder ensures the mechanical stability of the electrodes and often also ensures that the active material adheres to the current collectors.
  • LiPFe lithium hexafluorophosphate
  • organic solvents e.g. ethers and esters of carbonic acid
  • the electrodes are provided in the form of a coil or a stack, at least one separator is preferably arranged between adjacent electrodes.
  • the energy storage element can also be a sodium ion cell or a potassium ion cell, a calcium ion cell, a magnesium ion cell or an aluminum ion cell.
  • energy storage elements with sodium ion cell chemistry are particularly preferred.
  • the invention further comprises a method for producing the described electrochemical energy storage element.
  • This method comprises at least the following method steps: a. A cup-shaped housing part with a base, a circumferential side wall and an opening, as well as a cover part for the housing of the electrochemical energy storage element are provided. b. To provide the housing part, a pole disk is fixed in an opening in the base of the housing part or in an opening in the cover part, so that an electrically insulating material fills a gap between the pole disk and the edge of the opening. c. At least one electrode-separator assembly is introduced into the cup-shaped housing part. d.
  • One of the electrodes of the electrode-separator assembly is electrically connected to the cover part and/or the housing cup outside the area of the pole disk and the other of the electrodes is electrically contacted to the pole disk. e. Before or after the electrical contact of the electrodes, the opening of the cup-shaped housing part is closed with the cover part.
  • the cup-shaped housing part is formed by a deep-drawing process, in particular from nickel, steel, aluminum or a composite material comprising several layers of different metallic materials.
  • the opening in the base can be formed, for example, by a punching process.
  • the electrode that is contacted with the pole disk can be the cathode, for example. Accordingly, the anode is connected to another metal part of the housing cup and/or the cover part. In a similar way, the anode can also be electrically contacted with the pole disk and the cathode with the other metal part of the housing cup and/or the cover part.
  • the electrically insulating material is preferably an adhesive, in particular a thermoplastic adhesive.
  • the adhesive can, for example, be injected into the gap formed between the pole disk and the base plate or into the gap formed between the pole disk and the cover plate. After hardening, the adhesive forms a stable, tight and preferably electrically insulating connection between the pole disk and the base plate or between the pole disk and the cover plate.
  • the metallic surface of the pole disk is accessible from the inside and outside, so that contact can be made with the respective electrode and/or an electrical contact on the outside of the base.
  • the pole disk can be partially covered during the bonding process.
  • excess Adhesive can be subsequently sanded off or removed in another way.
  • the opening of the cup-shaped housing part can preferably be closed with the cover part by welding, in particular by laser welding or by resistance welding. If necessary, however, adhesive bonding can also be provided for this purpose.
  • the method is characterized by at least one of the following additional features: a.
  • the opening of the cup-shaped housing part is closed with the cover part by welding, in particular by laser welding.
  • the electrode-separator assembly is mixed with an electrolyte.
  • an electrode-separator assembly that is already provided with an electrolyte is generally used, or the electrode-separator assembly is mixed with an electrolyte during the further course of production.
  • an additional opening activation opening
  • the activation opening can be provided, for example, in the base of the cup-shaped housing part or in the cover part, through which the electrolyte is introduced into the interior of the housing. After introduction, the activation opening can be closed, for example by gluing or welding.
  • the material for the cover part and the metallic parts of the housing cup, apart from the pole disk, is particularly preferably aluminum or an aluminum alloy.
  • nickel-plated steel or stainless steel can be used for the cover part and the metallic elements of the cup-shaped housing part.
  • the pole disk is particularly preferably made of stainless steel, copper or nickel.
  • the cover part for example, has a diameter in the range of 5 mm to 35 mm.
  • the gap between the pole disk and the inner edge of the base plate can, for example, have a width in the range of 0.1 mm - 1 mm.
  • FIG. 1 schematic sectional view of a preferred embodiment of the housing of an energy storage element according to the invention
  • FIG. 2 schematic sectional view of a preferred embodiment of an energy storage element according to the invention
  • FIG. 3 Representation of a plan view of a possible embodiment of the bottom of an energy storage element according to the invention.
  • FIG. 4 schematic sectional view of the housing of a further preferred embodiment of the housing of an energy storage element according to the invention.
  • Fig. 1 illustrates the basic structure of a preferred embodiment of a housing 10 of an energy storage element according to the invention.
  • the housing 10 of the energy storage element is shown; the electrodes and other functional components arranged inside the housing are not shown.
  • the housing 10 is constructed from a cup-shaped housing part 11 and a cover part 12.
  • the cup-shaped housing part 11 comprises a base 11a with a disk-shaped base plate 11e and a circumferential side wall 11b, both of which can also be made of aluminum.
  • the base plate 11e has a central opening.
  • the metallic pole disk 14, made of stainless steel, nickel or copper, for example, is embedded in this opening.
  • the elements of the base 11a, in particular the pole disk 14 and the base plate 11e, are arranged in one plane.
  • the thickness of the pole disk 14 preferably corresponds to the thickness of the base plate 11e.
  • a circumferential, adhesive-coated 15 filled gap is provided.
  • the adhesive 15 also fulfills an electrically insulating function, so that the pole disk 14 is electrically insulated from the base plate I le.
  • the metallic pole disk 14 can, for example, be electrically contacted with the negative electrode of the electrode-separator assembly (not shown here) inside the housing, for example by welding to an electrical conductor that is connected to the negative electrode.
  • the positive electrode can, for example, be electrically contacted with the base plate 11e or the cover part 12, again in particular by welding.
  • the inventive design of the housing 10 can be used for very different types of energy storage elements, in particular electrode-separator assemblies in stacked or cylindrical or flat-wound form can be installed in the housing 10.
  • housing is particularly preferably used for button cells.
  • the housing 10 generally has a cylindrical shape and the cover part 12 has a round or oval outer circumference.
  • the design of the housing according to the invention can also be used for other forms of energy storage elements, including those with a prismatic housing.
  • Fig. 2 schematically illustrates a cross section through an energy storage element 100 according to the invention, wherein this energy storage element is equipped with a stacked electrode-separator assembly 101.
  • the housing of the energy storage element 100 is constructed from a cup-shaped housing part 11 and a cover part 12, as already explained with reference to Figure 1.
  • the cup-shaped housing part 11 comprises a disk-shaped base plate 11e with a central opening into which the metallic pole disk 14 is embedded. Between the pole disk 14 and the inner edge of the base plate 11e there is a gap which is filled with adhesive 15.
  • the adhesive can be, for example, epoxy resin or an acrylate adhesive.
  • the The electrode-separator assembly 101 shown here in the form of a stack can also be realized, for example, as a cylindrical winding or as a flat winding.
  • the stack is formed by the anodes 103 and cathodes 102, which are stacked on top of each other and separated from each other by flat separators 104.
  • the electrodes 102, 103 are each formed by a carrier film (current collector film) and a coating with an electrochemically active material. In the case of a button cell, for example, they can be circular.
  • copper or nickel foil is used as the carrier foil for the anodes 103.
  • An active material based on graphite, silicon (Si), lithium titanium oxide (LTO) or others can be used as the electrochemically active material.
  • the carrier foil for the cathode 102 is made of aluminum, for example, and lithium nickel manganese cobalt oxides (NMC), lithium cobalt oxides (LCO), lithium nickel cobalt aluminum oxides (NCA), lithium iron phosphates (LFP) or others can be used as the active material for the cathode.
  • uncoated strip-shaped extensions of the current collector foils of the anodes 103 can be welded together (for example by resistance welding, ultrasound or laser).
  • the extensions can be welded to an anode conductor 108, for example by resistance welding, ultrasound or laser (welding 109).
  • the two welding steps can also be combined in one step.
  • the anode conductor 108 can in turn be welded to the pole disk 14 by means of resistance welding, ultrasound or laser (welding 110).
  • uncoated strip-shaped extensions of the current collector foils of the cathodes 102 can be welded to one another and to a cathode conductor 105 (welding 106).
  • the welding of the cathode current collectors to one another and the welding to the cathode conductor 105 can also be carried out sequentially or in one step.
  • the cathode conductor 105 is welded from the inside to the cover part 12 (welding 107), whereby this welding can be carried out, for example, by resistance welding, ultrasound or laser from the inside or from the outside.
  • the inside of the base plate 11e is covered with an insulating disk 111. Furthermore, the anode conductor 108 is provided with an insulating means 115, e.g. an insulating film, for electrical insulation from the housing.
  • an insulating means 115 e.g. an insulating film
  • the cup-shaped housing part 11 is welded to the cover part 12 in the area of its opening (welding 112). This is preferably done by laser radiation, which can be applied horizontally and/or vertically.
  • the interior of the housing of the energy storage element 100 can be filled with an electrolyte via the activation holes 113 in the cover part 12.
  • the activation holes 113 can then be closed, for example, with a cover plate 114 or the like.
  • the closure can be realized, for example, by means of gluing or welding (ultrasonic, resistance or laser).
  • the polarity can also be reversed.
  • Fig. 3 shows a possible embodiment of a base 11a of a cup-shaped housing part 11 of an energy storage element according to the invention.
  • the base 11a is formed by a disk-shaped base plate 11e and the metallic pole disk 14, which is fixed in an opening in the base plate 11e via an adhesive connection (gap filled with hardened adhesive 15).
  • neither the pole disk 14 nor the opening in the base plate 11e are circular. Instead, indentations 140 and undercut areas 130 are present, which improve the adhesion of the adhesive 15 and the mechanical connection between the pole disk 14 and the base plate 11e.
  • the pole disk 14 has semicircular indentations 140 in the area of the outer edge the pole disk 14.
  • Undercut recesses 130 are provided in the opening.
  • the undercut recesses 130 are formed by circular areas that open into the central opening in the base plate 11e via a narrow web.
  • the areas 130 and 140 allow a particularly stable adhesive connection between the base plate 11e and the pole disk 14.
  • the pole disk 14 and the opening can each have a circular edge, for example.
  • This design of the base 11e is particularly advantageous with regard to simplified production.
  • the metallic surface of the pole disk 14 In order to make the metallic surface of the pole disk 14 freely accessible for electrical contact from the outside, it may be necessary to remove adhesive from the surface of the pole disk 14 during the manufacture of the cup-shaped housing part 11, for example by means of a grinding process. Another possibility is to cover the pole disk 14 or parts of the pole disk 14 during the bonding process so that the metallic surface of the pole disk 14 is not wetted with adhesive.
  • a cover plate with an opening with a pole disk fixed in it can be designed exactly the same as the base plate shown here.
  • Fig. 4 illustrates the basic structure of another preferred embodiment of a housing 10 of an energy storage element according to the invention.
  • the housing 10 of the energy storage element is shown; the electrodes and other functional components arranged inside the housing are not shown.
  • the housing 10 is made up of a cup-shaped housing part 11, which is in particular a metallic housing part, for example made of aluminium, and a cover part 12, for example also made of aluminium.
  • the cover part 12 closes the opening of the cup-shaped housing part 11. It can be welded onto the edge of the opening, for example.
  • the cover part 12 comprises a disk-shaped cover plate 12e or consists of the same.
  • the cover plate 12e has a recess (opening), which in this embodiment is in a central position.
  • the metallic pole disk 14 for example made of stainless steel, nickel or copper, is inserted into this recess.
  • the elements of the cover part 12, i.e. the pole disk 14 and the cover plate 12e are arranged in one plane.
  • a circumferential gap 15 provided with adhesive is provided to fix the pole disk 14 in the recess (opening).
  • the adhesive also fulfills an electrically insulating function, so that the pole disk 14 is electrically insulated from the cover plate 12e.
  • the metallic pole disk 14 can, for example, be electrically contacted with the positive electrode of the electrode-separator assembly (not shown here) inside the housing.
  • the negative electrode can, in particular, be electrically contacted with the cover plate 12e and/or the cup-shaped housing part 11.
  • both the positive and the negative pole can be located on the front side of the housing 10 formed by the cover part 12, so that both poles can be tapped on this side of the energy storage element.
  • the cover part 12 can be made in different thicknesses and can in particular also be made very thin.
  • the thickness of the pole disk 14 preferably corresponds to the thickness of the cover plate 12e.
  • This design of the cover part means that more free interior space in the housing is available for the electrochemically active components of the energy storage element compared to conventional solutions, so that energy storage elements with a higher energy density can be produced.
  • the inventive design of the housing 10 can be used for very different types of energy storage elements, in particular electrode-separator assemblies in stacked or cylindrical or flat-wound form can be installed in the housing 10.
  • housing 10 is particularly preferably used for button cells.
  • the housing 10 generally has a cylindrical shape and the cover part 12 has a round or oval outer circumference.
  • the housing design according to the invention can also be used for other forms of energy storage elements, for example for those with a prismatic housing.

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Abstract

The invention relates to an electrochemical energy storage element (100), in particular in the form of a button cell, and to a method for producing such energy storage elements. The energy storage element (100) comprises a housing (10) and at least one electrode-separator assembly (101) which is arranged within the housing. The housing (10) comprises a cup-shaped housing part (11) which has a bottom (11a), a peripheral side wall (11b) and an opening, and a cover part (12) which closes the opening. The bottom (11a) of the cup-shaped housing part (11) comprises a bottom plate (11e), and the cover part (12) comprises a cover plate (12e). The bottom plate (11e) or the cover plate (12e) comprises a hole in which a metal pole disc (14) is fixed. Between the pole disc (14) and the bottom plate (11e) or the pole disc (14) and the cover plate (12e), there is a gap which surrounds the pole disc (14) and is filled with an electrically insulating material (15).

Description

ELEKTROCHEMISCHES ENERGIESPEICHERELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG ELECTROCHEMICAL ENERGY STORAGE ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrochemisches Energiespeicherelement, insbesondere in Form einer Miniaturzelle, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Energiespeicherelements. The present invention relates to an electrochemical energy storage element, in particular in the form of a miniature cell, and to a method for producing such an energy storage element.

Elektrochemische Energiespeicherelemente sind dazu in der Lage, gespeicherte chemische Energie durch eine Redoxreaktion in elektrische Energie umzuwandeln. Sie umfassen in der Regel mindestens eine Energiespeicherzelle mit einer positiven und einer negativen Elektrode, die über einen Elektrolyten miteinander verbunden sind. Bei einer Entladung werden an der negativen Elektrode durch einen Oxidationsprozess Elektronen freigesetzt. Hieraus resultiert ein Elektronenstrom, der von einem externen elektrischen Verbraucher abgegriffen werden kann, für den die mindestens eine elektrochemische Energiespeicherzelle als Energielieferant dient. Zugleich kommt es zu einem der Elektrodenreaktion entsprechenden lonenstrom innerhalb der Zelle. Dieser lonenstrom wird durch den ionenleitenden Elektrolyten ermöglicht. Electrochemical energy storage elements are able to convert stored chemical energy into electrical energy through a redox reaction. They usually comprise at least one energy storage cell with a positive and a negative electrode that are connected to one another via an electrolyte. During a discharge, electrons are released at the negative electrode through an oxidation process. This results in an electron current that can be tapped by an external electrical consumer for which the at least one electrochemical energy storage cell serves as an energy supplier. At the same time, an ion current corresponding to the electrode reaction occurs within the cell. This ion current is made possible by the ion-conducting electrolyte.

Wenn die Entladung reversibel ist, also die Möglichkeit besteht, die bei der Entladung erfolgte Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie wieder umzukehren und damit die Zelle wieder zu laden, spricht man von einer sekundären Zelle. Die bei sekundären Zellen allgemein übliche Bezeichnung der negativen Elektrode als Anode und die Bezeichnung der positiven Elektrode als Kathode bezieht sich auf die Entladefunktion der elektrochemischen Zelle. If the discharge is reversible, i.e. if it is possible to reverse the conversion of chemical energy into electrical energy during the discharge and thus recharge the cell, then the cell is referred to as a secondary cell. The common designation of the negative electrode as anode and the designation of the positive electrode as cathode in secondary cells refers to the discharge function of the electrochemical cell.

Für viele Anwendungen werden heute Lithium-Ionen-Zellen eingesetzt, da diese Zellen hohe Ströme bereitstellen können und sich durch eine vergleichsweise hohe Energiedichte auszeichnen. Sie basieren auf dem Einsatz von Lithium, welches in Form von Ionen zwischen den Elektroden der Zelle hin und her wandern kann. Lithium-ion cells are used for many applications today because these cells can provide high currents and are characterized by a comparatively high energy density. They are based on the use of lithium, which can migrate back and forth between the cell's electrodes in the form of ions.

Die negativen und positiven Elektrode von Energiespeicherelementen werden meist von sogenannten Kompositelektroden gebildet, die neben elektrochemisch aktiven Komponenten auch elektrochemisch inaktive Komponenten umfassen. Die Kompositelektroden können mit einem oder mehreren Separatoren zu einem Verbundkörper kombiniert werden. Hierbei werden die Elektroden und Separatoren, gegebenenfalls unter Anwendung von Lamination oder Verklebung, zu einem Verbundkörper miteinander verbunden. Die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der Zelle kann durch Tränkung des Verbundes und damit der Elektroden und des oder der Separatoren mit einem Elektrolyten hergestellt werden. Alternativ kann an Stelle eines mit einem Elektrolyten getränkten Separators auch ein Festkörperelektrolyt eingesetzt werden. The negative and positive electrodes of energy storage elements are usually formed by so-called composite electrodes, which include electrochemically active components as well as electrochemically inactive components. The composite electrodes can be combined with one or more separators to form a composite body. Electrodes and separators are connected to one another to form a composite body, if necessary using lamination or bonding. The basic functionality of the cell can be achieved by impregnating the composite and thus the electrodes and the separator(s) with an electrolyte. Alternatively, a solid electrolyte can be used instead of a separator impregnated with an electrolyte.

In vielen Ausführungsformen wird der Verbundkörper unmittelbar in Form eines Wickels gebildet, oder er wird zu einem Wickel verarbeitet. In der Regel umfasst der Verbundkörper die Sequenz positive Elektrode / Separator / negative Elektrode. Häufig werden Verbundkörper als sogenannte Bizellen mit den möglichen Sequenzen negative Elektrode / Separator / positive Elektrode / Separator / negative Elektrode oder positive Elektrode / Separator / negative Elektrode / Separator/ positive Elektrode hergestellt. In anderen Ausführungsformen wird der Elekt- roden-Separator-Verbund in Form eines Stapels aus Elektroden mit dazwischenliegenden Separatoren oder Festelektrolytschichten gebildet. In many embodiments, the composite body is formed directly in the form of a coil, or it is processed into a coil. The composite body usually comprises the sequence positive electrode/separator/negative electrode. Composite bodies are often produced as so-called bicells with the possible sequences negative electrode/separator/positive electrode/separator/negative electrode or positive electrode/separator/negative electrode/separator/positive electrode. In other embodiments, the electrode-separator composite is formed in the form of a stack of electrodes with separators or solid electrolyte layers in between.

Energiespeicherelemente weisen oftmals eine zylindrische Bauform auf. Hierbei werden einerseits zylindrische Rundzellen und andererseits Knopfzellen voneinander unterschieden. Zylindrische Rundzellen zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Höhe größer als ihr Durchmesser ist. Knopfzellen hingegen weisen eine Höhe auf, die kleiner als der Durchmesser ist. Darüber hinaus sind zylindrische Zellen allgemein deutlich größer dimensioniert als Knopfzellen. Die Nennkapazität einer Knopfzelle hat typischerweise einen Wert < 1500 mAh. Zylindrische Rundzellen können in Ausführungsformen als Lithium-Ionen-Zellen Kapazitäten von beispielsweise 90.000 mAh erreichen. Energy storage elements often have a cylindrical design. A distinction is made between cylindrical round cells and button cells. Cylindrical round cells are characterized by the fact that their height is greater than their diameter. Button cells, on the other hand, have a height that is smaller than their diameter. In addition, cylindrical cells are generally significantly larger than button cells. The nominal capacity of a button cell is typically < 1500 mAh. Cylindrical round cells can achieve capacities of, for example, 90,000 mAh in lithium-ion cell embodiments.

Knopfzellen werden zum Teil in sehr kleinen Bauformen angeboten. Sie eignen sich beispielsweise zur Versorgung von kleinen elektronischen Geräten wie Uhren, Hörgeräten, kabellosen Kopfhörern oder Ähnlichem. Button cells are sometimes offered in very small designs. They are suitable, for example, for supplying power to small electronic devices such as watches, hearing aids, wireless headphones or similar.

Knopfzellen weisen klassisch ein Gehäuse aus zwei becherförmigen, metallischen Gehäusehalbteilen auf. Das eine Gehäusehalbteil wird oft als Zellenbecher und das andere als Zellendeckel bezeichnet. Der flüssigkeitsdichte Verschluss bei Knopfzellen kann beispielsweise durch ein Umbördeln des Rands des Zellenbechers über den Rand des Zellendeckels realisiert werden. Zwischen dem Rand des Zellenbechers und dem Zellendeckel ist dabei ein Kunststoff ring angeordnet, der beim Umbördeln komprimiert wird. Der Kunststoff ring dient als Dichtungselement und sorgt gleichzeitig für eine elektrische Isolierung zwischen dem Zellenbecher und dem Zellendeckel. Button cells typically have a housing made of two cup-shaped, metallic housing halves. One housing half is often referred to as the cell cup and the other as the cell lid. The liquid-tight seal for button cells can be achieved, for example, by flanging the edge of the cell cup over the edge of the cell lid. A plastic ring is placed between the edge of the cell cup and the cell lid. which is compressed during the flanging process. The plastic ring serves as a sealing element and at the same time provides electrical insulation between the cell cup and the cell cover.

Das Gehäuse derartiger Knopfzellen weist einen mehrlagigen Mantelbereich auf, in dem der Zellenbecher, die Dichtung und der Zellendeckel überlappen. Bei vorgegebenen Außendimensionen geht dies zwingend mit einer Beschränkung des verfügbaren Innenvolumens für die elektrochemisch aktiven Komponenten der Zelle einher. The housing of such button cells has a multi-layered casing area in which the cell cup, the seal and the cell cover overlap. With given external dimensions, this inevitably entails a limitation of the available internal volume for the electrochemically active components of the cell.

Weiterhin sind Knopfzellen bekannt, bei denen ein Pol der Zelle durch den Deckel eines Gehäuses geführt ist. Beispielsweise beschreiben die EP 3813171 A1 und die CN 106159350 A Knopfzellen, bei denen eine Deckelplatte und das übrige metallische Gehäuse der Knopfzelle die gleiche Polarität aufweisen. Auf der Außenseite der Deckelplatte ist ein Abgriffspol angeordnet, der die Deckelplatte überragt und mittels eines Isoliermittels gegenüber der Deckelplatte elektrisch isoliert ist. Eine der Elektroden ist mit dem Metallgehäuse und die andere Elektrode ist mit dem Abgriffspol elektrisch verbunden. Furthermore, button cells are known in which one pole of the cell is guided through the cover of a housing. For example, EP 3813171 A1 and CN 106159350 A describe button cells in which a cover plate and the rest of the metal housing of the button cell have the same polarity. A tapping pole is arranged on the outside of the cover plate, which projects beyond the cover plate and is electrically insulated from the cover plate by means of an insulating agent. One of the electrodes is electrically connected to the metal housing and the other electrode is electrically connected to the tapping pole.

Die EP 3920297 A1 betrifft ebenfalls eine Knopfzelle mit einem Metallgehäuse und einer Poldurchführung. Der Pol wird von einem scheibenartigen Element gebildet, das außen auf einer Deckelplatte aufsitzt und eine Durchbrechung in der Deckelplatte verschließt. Gegenüber der Deckelplatte ist es mittels eines Isoliermittels elektrisch getrennt. EP 3920297 A1 also relates to a button cell with a metal housing and a terminal feedthrough. The terminal is formed by a disk-like element that sits on the outside of a cover plate and closes an opening in the cover plate. It is electrically separated from the cover plate by means of an insulating means.

AUFGABE UND LÖSUNG TASK AND SOLUTION

Demgegenüber stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Energiespeicherelement und insbesondere eine Knopfzelle mit einer einfachen Bauart und einer besonders hohen Energiedichte bereitzustellen. Weiterhin soll dieses Energiespeicherelement in einfacher Weise an unterschiedliche Geometrien des Energiespeicherelements, beispielsweise im Hinblick auf unterschiedliche Ausbildungen der elektrochemisch aktiven Innenkomponenten des Energiespeicherelements und insbesondere auch im Hinblick auf die Anordnung der von außen abgreifbaren Pole des Energiespeicherelements, anpassbar sein. In contrast, the invention has the object of providing an energy storage element and in particular a button cell with a simple design and a particularly high energy density. Furthermore, this energy storage element should be easily adaptable to different geometries of the energy storage element, for example with regard to different designs of the electrochemically active internal components of the energy storage element and in particular also with regard to the arrangement of the poles of the energy storage element that can be tapped from the outside.

Diese Aufgabe wird durch ein elektrochemisches Energiespeicherelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Energiespeicherelements ergeben sich aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen. Weiterhin wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Energiespeicherelements gemäß dem Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Herstellungsverfahrens ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen. This task is performed by an electrochemical energy storage element with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the energy storage element emerge from the claims dependent on claim 1. Furthermore, this object is achieved by a method for producing such an energy storage element according to claim 11. Advantageous embodiments of the production method emerge from the further dependent claims.

Das erfindungsgemäße elektrochemisches Energiespeicherelement ist besonders bevorzugt in Form einer Knopfzelle ausgebildet, weist also eine zylindrische Bauform und eine Höhe, die kleiner als ihr Durchmesser ist, auf. In bevorzugten Ausführungsformen als Knopfzelle weist es einen Durchmesser von maximal 3 cm und eine Höhe von maximal 2,9 cm auf. Besonders bevorzugt betragen der Gehäusedurchmesser und die Höhe des Gehäuses in dieser Ausführungsform jeweils weniger als 2 cm. Weiterhin ist bevorzugt, dass erfindungsgemäße Energiespeicherelemente in Form einer Knopfzelle eine maximale Nennkapazität von maximal 1500 mAh aufweisen. Bevorzugt liegt die Nennkapazität im Bereich von 100 mAh bis 1000 mAh, besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 800 mAh. The electrochemical energy storage element according to the invention is particularly preferably designed in the form of a button cell, i.e. has a cylindrical design and a height that is smaller than its diameter. In preferred embodiments as a button cell, it has a maximum diameter of 3 cm and a maximum height of 2.9 cm. The housing diameter and the height of the housing in this embodiment are particularly preferably each less than 2 cm. It is also preferred that energy storage elements according to the invention in the form of a button cell have a maximum nominal capacity of a maximum of 1500 mAh. The nominal capacity is preferably in the range from 100 mAh to 1000 mAh, particularly preferably in the range from 100 to 800 mAh.

In anderen bevorzugten Ausführungsformen weist das erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeicherelement eine zylindrische Bauform und eine Höhe, die größer als ihr Durchmesser ist, sowie eine maximale Nennkapazität von < 1500 mAh, auf. Ein solches Energiespeicherelement kann beispielsweise einen Durchmesser von 1 cm und eine Höhe von 1,5 cm aufweisen. In aller Regel liegt sein Durchmesser < 1,5 cm und seine maximale Höhe beträgt bevorzugt < 2 cm. In other preferred embodiments, the electrochemical energy storage element according to the invention has a cylindrical design and a height that is greater than its diameter, as well as a maximum nominal capacity of <1500 mAh. Such an energy storage element can, for example, have a diameter of 1 cm and a height of 1.5 cm. As a rule, its diameter is <1.5 cm and its maximum height is preferably <2 cm.

Energiespeicherelemente mit einer Nennkapazität < 1500 mAh, werden vorliegend als Miniaturzellen bezeichnet. Energy storage elements with a nominal capacity < 1500 mAh are referred to as miniature cells.

In weiteren Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeicherelement als zylindrische Rundzelle mit einer Kapazität > 2000 mAh ausgebildet sein. Die Nennkapazität einer als Lithium-Ionen-Zelle ausgebildeten erfindungsgemäßen zylindrischen Rundzelle kann beispielsweise bis zu 90000 mAh betragen. Mit dem Formfaktor von 21 x 70 kann die Zelle in einer Ausführungsform als Lithium-Ionen-Zelle beispielsweise eine Nennkapazität im Bereich von 3000 mAh bis 7000 mAh aufweisen. Mit dem Formfaktor von 18 x 65 hat die Zelle in einer Ausführungsform als Lithium-Ionen-Zelle bevorzugt eine Nennkapazität im Bereich von 2500 bis 5000 mAh. In further embodiments, the electrochemical energy storage element according to the invention can be designed as a cylindrical round cell with a capacity of > 2000 mAh. The nominal capacity of a cylindrical round cell according to the invention designed as a lithium-ion cell can be up to 90,000 mAh, for example. With the form factor of 21 x 70, the cell in an embodiment as a lithium-ion cell can have a nominal capacity in the range of 3000 mAh to 7000 mAh, for example. With the form factor of 18 x 65, the cell in an embodiment as a lithium-ion cell preferably has a nominal capacity in the range of 2500 to 5000 mAh.

Das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Energiespeicherelements umschließt einen Innenraum, in dem mindestens ein Elektroden-Separator-Verbund angeordnet ist. Dieser Elektroden-Se- parator-Verbund kann beispielsweise in Form eines Wickels oder eines Stapels ausgebildet sein. The housing of an energy storage element according to the invention encloses an interior in which at least one electrode-separator assembly is arranged. This electrode-separator assembly can be designed, for example, in the form of a coil or a stack.

Das erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeicherelement zeichnet sich durch die folgenden Merkmale a. bis e. aus: a. Das Gehäuse umfasst ein becherförmiges Gehäuseteil mit einem Boden, einer umlaufenden Seitenwand und einer Öffnung, sowie ein Deckelteil, das die Öffnung verschließt; b. der Boden des becherförmigen Gehäuseteils weist eine Innenseite und eine Außenseite auf und umfasst eine Bodenplatte; c. das Deckelteil weist eine Innenseite und eine Außenseite auf und umfasst eine Deckelplatte; d. die Bodenplatte oder die Deckelplatte umfasst eine Durchbrechung und eine metallische Polscheibe, die in der Durchbrechung fixiert ist; e. zwischen der Polscheibe und der Bodenplatte oder zwischen der Polscheibe und der Deckelplatte befindet sich ein die Polscheibe umlaufender Spalt, der mit einem elektrisch isolierenden Material ausgefüllt ist. The electrochemical energy storage element according to the invention is characterized by the following features a. to e.: a. The housing comprises a cup-shaped housing part with a base, a circumferential side wall and an opening, as well as a cover part that closes the opening; b. the base of the cup-shaped housing part has an inner side and an outer side and comprises a base plate; c. the cover part has an inner side and an outer side and comprises a cover plate; d. the base plate or the cover plate comprises an opening and a metallic pole disk that is fixed in the opening; e. between the pole disk and the base plate or between the pole disk and the cover plate there is a gap that runs around the pole disk and is filled with an electrically insulating material.

Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zeichnet sich das erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeicherelement dadurch aus, dass ein Pol in Form der Polscheibe im Boden des becherförmigen Gehäuseteils (Variante A) oder im Deckelteil (Variante B) angeordnet ist. Variante A ist besonders vorteilhaft, da die umlaufende Seitenwand den Boden des becherförmigen Gehäuseteils mechanisch stabilisiert, was sowohl beim Fixieren der Polscheibe in der Durchbrechung und auch bei Schweißvorgängen von Vorteil sein kann. Dies gilt umso mehr, als es im Hinblick auf die Energiedichte des Energiespeicherelements vorteilhaft ist, Gehäuseteile möglichst dünn zu fertigen. Dünne Polscheiben können leicht mechanisch deformiert werden oder sich in Folge thermischer Belastungen beim Schweißen verziehen. Bei Variante B ist besonders bevorzugt, dass die metallische Polscheibe derart in der Durchbrechung (auch Aussparung genannt) der Deckelplatte fixiert ist, dass nur noch ein umlaufender Grenzbereich zwischen der Polscheibe und der Deckelplatte vorhanden ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen wird bei der erfindungsgemäßen Lösung die Anzahl der Grenzflächen reduziert, wodurch ein einfach aufgebautes Deckelteil aus den genannten Komponenten gebildet wird. In bevorzugten Ausführungsformen sind die Elemente des Deckelteils in einer Ebene angeordnet, so dass vorteilhafterweise keine Vorsprünge nach außen oder innen bei dem Deckelteil vorhanden sind. Besonders bevorzugt ist der Übergang von der Deckelplatte zur Polscheibe plan. Das Deckelteil kann dabei sehr dünn ausgebildet werden und eliminiert die Notwendigkeit eines mehrlagigen Mantelbereichs. Es hilft entsprechend dabei, Gehäuse mit optimiertem Innenvolumen bereitzustellen. Dieses größere Innenvolumen kann für mehr elektrochemisch aktives Material genutzt werden. Beispielsweise kann ein größerer Elektroden- Separator-Verbund vom Gehäuse aufgenommen werden. Die Durchbrechung in der Deckelplatte, in der die Polscheibe fixiert ist, befindet sich vorzugsweise im Zentrum der Deckelplatte. Es ist jedoch auch möglich, dass die Durchbrechung dezentral in der Deckelplatte angeordnet ist. Compared to the solutions known from the prior art, the electrochemical energy storage element according to the invention is characterized in that a pole in the form of the pole disk is arranged in the base of the cup-shaped housing part (variant A) or in the cover part (variant B). Variant A is particularly advantageous because the circumferential side wall mechanically stabilizes the base of the cup-shaped housing part, which can be advantageous both when fixing the pole disk in the opening and also during welding processes. This is all the more true because, with regard to the energy density of the energy storage element, it is advantageous to manufacture housing parts as thin as possible. Thin pole disks can easily be mechanically deformed or warp as a result of thermal stress during welding. In variant B, it is particularly preferred that the metallic pole disk is fixed in the opening (also called recess) of the cover plate in such a way that only a peripheral boundary area is present between the pole disk and the cover plate. In comparison to conventional solutions, the number of boundary surfaces is reduced in the solution according to the invention, whereby a simply constructed cover part is formed from the components mentioned. In preferred embodiments, the elements of the cover part are arranged in one plane, so that advantageously there are no projections to the outside or inside of the cover part. The transition from the cover plate to the pole disk is particularly preferably flat. The cover part can be made very thin and eliminates the need for a multi-layer jacket area. It accordingly helps to provide housings with optimized internal volume. This larger internal volume can be used for more electrochemically active material. For example, a larger electrode-separator assembly can be accommodated by the housing. The opening in the cover plate in which the pole disk is fixed is preferably located in the center of the cover plate. However, it is also possible that the opening is arranged decentrally in the cover plate.

In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeicherelements zeichnet sich dieses durch mindestens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale a. bis d. aus: a. Die Bodenplatte des becherförmigen Gehäuseteils weist eine Dicke im Bereich von 50 pm bis 1000 pm, vorzugsweise im Bereich von 50 pm bis 500 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 100 pm bis 300 pm, auf. b. Die Polscheibe weist eine Dicke im Bereich von 50 pm bis 1000 pm, vorzugsweise im Bereich von 50 pm bis 500 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 100 pm bis 300 pm, auf. c. Die Seitenwand des becherförmigen Gehäuseteils weist eine Dicke im Bereich von 50 pm bis 1000 pm, vorzugsweise im Bereich von 50 pm bis 500 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 100 pm bis 300 pm, auf. d. Das Deckelteil des becherförmigen Gehäuseteils weist Dicke im Bereich von 50 pm bis 1000 pm, vorzugsweise im Bereich von 50 pm bis 500 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 100 pm bis 300 pm, auf. In preferred embodiments of the electrochemical energy storage element according to the invention, this is characterized by at least one of the following additional features a. to d.: a. The base plate of the cup-shaped housing part has a thickness in the range of 50 pm to 1000 pm, preferably in the range of 50 pm to 500 pm, particularly preferably in the range of 100 pm to 300 pm. b. The pole disk has a thickness in the range of 50 pm to 1000 pm, preferably in the range of 50 pm to 500 pm, particularly preferably in the range of 100 pm to 300 pm. c. The side wall of the cup-shaped housing part has a thickness in the range of 50 pm to 1000 pm, preferably in the range of 50 pm to 500 pm, particularly preferably in the range of 100 pm to 300 pm. d. The cover part of the cup-shaped housing part has a thickness in the range of 50 pm to 1000 pm, preferably in the range of 50 pm to 500 pm, particularly preferably in the range of 100 pm to 300 pm.

Bevorzugt sind die Merkmale a. bis d. in Kombination realisiert. Preferably, features a. to d. are implemented in combination.

Bei Variante A kann das Deckelteil noch dünner ausgebildet werden als bei Variante B, da es ja keinen Belastungen in Folge der Anwesenheit einer Poldurchführung ausgesetzt ist. Die Erfindung gemäß Variante A kann entsprechend Gehäuse mit besonders optimiertem Innenvolumen bereitstellen. In variant A, the cover part can be made even thinner than in variant B, since it is not subjected to any stresses as a result of the presence of a pole feedthrough. The invention according to variant A can accordingly provide housings with a particularly optimized internal volume.

Der Boden des becherförmigen Gehäuseteils weist eine in den Innenraum weisende Innenseite und eine Außenseite auf. The bottom of the cup-shaped housing part has an inner side facing the interior and an outer side.

In Variante A weisen in bevorzugten Ausführungsformen die Bodenplatte mit der Durchbrechung und die metallische Polscheibe die gleiche Dicke auf. Es ist weiterhin gemäß Variante A bevorzugt, dass die Bodenplatte, die Polscheibe und das elektrisch isolierende Material in dem Spalt zwischen der Polscheibe und der Bodenplatte auf der die Außenseite des Bodens eine ebene Fläche, bevorzugt ohne Kanten und/oder Vorsprünge an den Grenzen zwischen der Bodenplatte und dem elektrisch isolierenden Material sowie dem elektrisch isolierenden Material und der Polscheibe, bilden. Besonders bevorzugt ist der Übergang von der Bodenplatte zur Polscheibe plan. Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die Bodenplatte, die Polscheibe und das elektrisch isolierende Material in dem Spalt zwischen der Polscheibe und der Bodenplatte auf der in den Innenraum weisenden Innenseite des Bodens eine ebene Fläche, bevorzugt ohne Kanten und/oder Vorsprünge an den Grenzen zwischen der Bodenplatte und dem elektrisch isolierenden Material sowie dem elektrisch isolierenden Material und der Polscheibe, bilden. Besonders bevorzugt ist auch hier der Übergang von der Bodenplatte zur Polscheibe plan. In variant A, in preferred embodiments, the base plate with the opening and the metallic pole disk have the same thickness. It is further preferred according to variant A that the base plate, the pole disk and the electrically insulating material in the gap between the pole disk and the base plate on the outside of the base form a flat surface, preferably without edges and/or projections at the boundaries between the base plate and the electrically insulating material and the electrically insulating material and the pole disk. The transition from the base plate to the pole disk is particularly preferably flat. It may also be preferred that the base plate, the pole disk and the electrically insulating material in the gap between the pole disk and the base plate on the inside of the base facing the interior form a flat surface, preferably without edges and/or projections at the boundaries between the base plate and the electrically insulating material and the electrically insulating material and the pole disk. The transition from the base plate to the pole disk is particularly preferably flat here too.

Besonders bevorzugt weisen die Bodenplatte mit der Durchbrechung und die metallische Polscheibe und der mit dem elektrisch isolierenden Material befüllte Spalt die gleiche Dicke auf. Durch diese Maßnahmen wird das zur Verfügung stehende Volumen des Innenraums des Ge- häuses maximiert. Die Durchbrechung in der Bodenplatte, in der die Polscheibe fixiert ist, befindet sich vorzugsweise im Zentrum der Bodenplatte. Es ist jedoch auch möglich, dass die Durchbrechung dezentral in der Bodenplatte angeordnet ist. Particularly preferably, the base plate with the opening and the metallic pole disk and the gap filled with the electrically insulating material have the same thickness. These measures increase the available volume of the interior of the device. housing is maximized. The opening in the base plate in which the pole disc is fixed is preferably located in the center of the base plate. However, it is also possible for the opening to be arranged decentrally in the base plate.

In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeicherelements zeichnet sich dieses durch das folgende zusätzliche Merkmal a. aus: a. Das elektrisch isolierende Material basiert auf einem Polymermaterial. In preferred embodiments of the electrochemical energy storage element according to the invention, this is characterized by the following additional feature a.: a. The electrically insulating material is based on a polymer material.

Bei dem Polymermaterial kann es sich beispielsweise um ein thermoplastisches Polymermaterial handeln. Beispielsweise kann ein O-Ring aus einem Thermoplasten in den Spalt zwischen der Polscheibe und der Bodenplatte eingepresst werden. Das thermoplastische Material sollte hierbei resistent gegenüber einem gegebenenfalls zum Einsatz kommenden Elektrolyten sein. The polymer material can be a thermoplastic polymer material, for example. For example, an O-ring made of a thermoplastic can be pressed into the gap between the pole disk and the base plate. The thermoplastic material should be resistant to any electrolyte that may be used.

Weiterhin kann es sich bei dem Polymermaterial um eine gehärtete Klebstoffmasse handeln. Im Hinblick auf den Klebstoff in dem Spalt zwischen der Bodenplatte und der Polscheibe zeichnet sich das erfindungsgemäße Energiespeicherelement in bevorzugten Ausführungsformen insbesondere durch mindestens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale aus: a. Der Klebstoff ist ein Epoxidharz. b. Der Klebstoff ist ein Acrylatkleber. c. Der Klebstoff ist ein Cyanacrylatkleber. d. Der Klebstoff ist ein Zweikomponentenkleber. Furthermore, the polymer material can be a hardened adhesive mass. With regard to the adhesive in the gap between the base plate and the pole disk, the energy storage element according to the invention is characterized in preferred embodiments in particular by at least one of the following additional features: a. The adhesive is an epoxy resin. b. The adhesive is an acrylate adhesive. c. The adhesive is a cyanoacrylate adhesive. d. The adhesive is a two-component adhesive.

Prinzipiell eignen sich alle Klebstoffe, die eine ausreichende Haftung zu der Polscheibe und der Bodenplatte aufweisen. Bevorzugt besitzt der Klebstoff geeignete abdichtende und elektrisch isolierende Eigenschaften, um die Dichtigkeit des Gehäuses sicherzustellen und um im Bedarfsfall die Polscheibe gegenüber dem übrigen Gehäuse elektrisch zu isolieren. Darüber hinaus ist der Klebstoff bevorzugt chemisch beständig gegenüber üblichen Elektrolytlösungen. Der Klebstoff kann ein thermisch härtender Klebstoff sein. Er kann aber - zusätzlich oder alternativ - auch durch Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung, härtbare Bestandteile enthalten. Weiterhin kann es sich bei dem Kleber auch um einen Schmelzkleber handeln. Besonders bevorzugt weist der Klebstoff eine Feuchtigkeitspermeation ähnlich oder besser der eines Polypropylen-Materials auf. In principle, all adhesives that have sufficient adhesion to the pole disk and the base plate are suitable. The adhesive preferably has suitable sealing and electrically insulating properties to ensure the tightness of the housing and, if necessary, to electrically insulate the pole disk from the rest of the housing. In addition, the adhesive is preferably chemically resistant to common electrolyte solutions. The adhesive can be a thermally curing adhesive. However, it can - additionally or alternatively - also contain components that can be cured by radiation, for example UV radiation. The adhesive can also be a hot melt adhesive. Particularly preferably, the adhesive has a moisture permeability similar to or better than that of a polypropylene material.

Eine elektrische Isolierung der Polscheibe gegenüber dem übrigen Gehäuse und insbesondere gegenüber der Bodenplatte oder der Deckelplatte kann vorzugsweise durch den ausgehärteten Klebstoff, mit dem die Polscheibe in der Durchbrechung der Bodenplatte oder in der Durchbrechung der Deckelplatte fixiert ist, erreicht werden. Der Klebstoff erfüllt dann zum einen eine Befestigungsfunktion und zum anderen eine elektrische isolierende Funktion. Darüber hinaus hat der Klebstoff auch eine abdichtende Funktion. Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Energiespeicherelements ist bevorzugt flüssigkeitsdicht ausgebildet. Electrical insulation of the pole disk from the rest of the housing and in particular from the base plate or the cover plate can preferably be achieved by the hardened adhesive with which the pole disk is fixed in the opening in the base plate or in the opening in the cover plate. The adhesive then fulfills a fastening function on the one hand and an electrically insulating function on the other. In addition, the adhesive also has a sealing function. The housing of the energy storage element according to the invention is preferably designed to be liquid-tight.

Das becherförmige Gehäuseteil und das Deckelteil sind bevorzugt über eine Verschweißung entlang dem Rand des Deckelteils miteinander verbunden. The cup-shaped housing part and the cover part are preferably connected to each other by welding along the edge of the cover part.

Das Deckelteil und das becherförmige Gehäuseteil sind bevorzugt jeweils aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium oder aus vernickeltem Stahl, gebildet. Beide Gehäuseteile weisen bevorzugt die gleiche Polarität auf. The cover part and the cup-shaped housing part are preferably each made of a metallic material, for example aluminum or nickel-plated steel. Both housing parts preferably have the same polarity.

Die Polscheibe besteht bevorzugt ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff, bei dem es sich nicht um den gleichen Werkstoff handeln muss wie im Fall des Deckelteils und des becherförmigen Gehäuseteils. Beispielsweise kann die Polscheibe aus Kupfer bestehen. The pole disc is preferably also made of a metallic material, which does not have to be the same material as the cover part and the cup-shaped housing part. For example, the pole disc can be made of copper.

Die Polscheibe kann also beispielsweise negativ gepolt sein, während das Deckelteil und das becherförmige Gehäuseteil einschließlich der Bodenplatte positiv gepolt sind. Dies hat den besonderen Vorteil, dass es hierdurch möglich ist, beide Polaritäten der Zelle, also die Polarität, die an der Polscheibe anliegt, und die andere Polarität, die an dem Deckelteil und dem becherförmigen Gehäuseteil anliegt, auf einer Seite des Gehäuses, nämlich der Seite, wo sich der Boden des becherförmigen Gehäuseteils befindet, abzugreifen. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Energiespeicherelements liegt also insbesondere darin, dass bei einer sehr einfachen und wenig störanfälligen Gehäusekonstruktion beide Pole des Energiespeicherelements auf einer Stirnseite des Gehäuses abgegriffen werden können. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich das erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeicherelement durch mindestens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale a. und b. aus: a. Die Polscheibe weist einen kreisförmigen Rand auf. b. Der Rand der Durchbrechung weist eine Kreisform auf. The pole disk can therefore, for example, be negatively polarized, while the cover part and the cup-shaped housing part including the base plate are positively polarized. This has the particular advantage that it makes it possible to tap both polarities of the cell, i.e. the polarity that is applied to the pole disk and the other polarity that is applied to the cover part and the cup-shaped housing part, on one side of the housing, namely the side where the bottom of the cup-shaped housing part is located. A particular advantage of the energy storage element according to the invention is therefore that both poles of the energy storage element can be tapped on one end of the housing with a very simple housing construction that is not prone to failure. In a first preferred embodiment, the electrochemical energy storage element according to the invention is characterized by at least one of the following additional features a. and b.: a. The pole disk has a circular edge. b. The edge of the opening has a circular shape.

Besonders bevorzugt sind die vorgenannten Merkmale a. und b. in Kombination miteinander realisiert, so dass die Form der Polscheibe und die Form der Durchbrechung einander entsprechen. Hierdurch kann ein umlaufender Spalt zwischen den beiden Gehäuseelementen realisiert werden, der über seinen gesamten Umfang eine gleichbleibende Breite aufweist. Particularly preferably, the aforementioned features a. and b. are implemented in combination with one another, so that the shape of the pole disk and the shape of the opening correspond to one another. This makes it possible to create a circumferential gap between the two housing elements, which has a constant width over its entire circumference.

Die Kreisform der Polscheibe und der Durchbrechung hat darüber hinaus den Vorteil, dass bei dem Einsetzen der Polscheibe in die Durchbrechung die Orientierung der Polscheibe keine Rolle spielt. Die Fertigung des becherförmigen Gehäuseteils oder des Deckelteils ist daher in diesem Punkt vereinfacht. The circular shape of the pole disc and the opening also has the advantage that the orientation of the pole disc is not important when inserting the pole disc into the opening. The manufacture of the cup-shaped housing part or the cover part is therefore simplified in this respect.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich das erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeicherelement durch mindestens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale a. und b. aus: a. Die Polscheibe weist einen Rand mit einer von einer Kreisform abweichende Form auf. b. Der Rand der Durchbrechung weist eine von einer Kreisform abweichende Form auf. In a second preferred embodiment, the electrochemical energy storage element according to the invention is characterized by at least one of the following additional features a. and b.: a. The pole disk has an edge with a shape that deviates from a circular shape. b. The edge of the opening has a shape that deviates from a circular shape.

Vorzugsweise sind die vorgenannten Merkmale a. und b. in Kombination miteinander verwirklicht. Preferably, the aforementioned features a. and b. are implemented in combination with one another.

Die metallische Polscheibe ist also in einigen bevorzugten Ausführungsformen als kreisförmige Scheibe ausgebildet. In some preferred embodiments, the metallic pole disk is therefore designed as a circular disk.

In bevorzugten Ausführungsformen weist die metallische Polscheibe über ihre gesamte Fläche eine gleichmäßige Dicke auf. In anderen Ausführungsformen kann es vorgesehen sein, dass die Polscheibe in einem Bereich, der beispielsweise innenseitig und/oder außenseitig zur Ver- Schweißung mit einem elektrischen Kontakt zu einer der Elektroden vorgesehen ist, etwas dicker als in den übrigen Bereichen ausgebildet ist oder auf sonstige Weise in diesem Bereich verstärkt ist. In preferred embodiments, the metallic pole disk has a uniform thickness over its entire surface. In other embodiments, it can be provided that the pole disk has a uniform thickness in an area which, for example, is on the inside and/or outside for Welded with an electrical contact to one of the electrodes, is slightly thicker than in the other areas or is otherwise reinforced in this area.

In anderen Ausführungsformen weist die Polscheibe die erwähnte von der Kreisform abweichende Geometrie auf. Eine solche, von einer Kreisform abweichende Form kann beispielsweise realisiert sein, indem bei einer runden oder ovalen Grundform Vorsprünge oder Einbuchtungen vorgesehen sind. Eine bevorzugte von der Kreisform abweichende Form ist beispielsweise eine Sternform. In other embodiments, the pole disk has the aforementioned geometry deviating from the circular shape. Such a shape deviating from a circular shape can be realized, for example, by providing projections or indentations in a round or oval basic shape. A preferred shape deviating from the circular shape is, for example, a star shape.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Polscheibe und die Durchbrechung einander entsprechende Formen aufweisen. Ein bevorzugtes Beispiel ist eine sternförmige Ausbildung sowohl der Polscheibe als auch der Durchbrechung. It is particularly preferred if the pole disk and the opening have corresponding shapes. A preferred example is a star-shaped design of both the pole disk and the opening.

Es ist aber auch möglich, dass die Durchbrechung kreisförmig ausgebildet ist und lediglich die Polscheibe eine von der Kreisform abweichende Geometrie aufweist. In diesem Fall weist der mit dem elektrisch isolierenden Material befüllte Spalt eine variierende Breite auf. However, it is also possible that the opening is circular and only the pole disk has a geometry that deviates from the circular shape. In this case, the gap filled with the electrically insulating material has a varying width.

In einigen besonders bevorzugten Ausführungsformen sind an den Rändern der Polscheibe und/oder der Durchbrechung Einbuchtungen und/oder hinterschnittene Bereiche vorgesehen. Durch das Befüllen dieser Einbuchtungen und insbesondere der hinterschnittenen Bereiche beispielsweise mit besagtem Klebstoff kann eine besonders gute Fixierung der Polscheibe in der Durchbrechung erreicht werden. In some particularly preferred embodiments, recesses and/or undercut areas are provided on the edges of the pole disk and/or the opening. By filling these recesses and in particular the undercut areas, for example with the said adhesive, a particularly good fixation of the pole disk in the opening can be achieved.

Das Deckelteil ist bevorzugt als kreisrunde Scheibe ausgebildet. Seine Form und Größe wird bestimmt durch die Form und Dimension der Öffnung des becherförmigen Gehäusehalbteils. The cover part is preferably designed as a circular disk. Its shape and size are determined by the shape and dimensions of the opening of the cup-shaped housing half.

Die Bodenplatte kann beispielsweise die Form einer Ringscheibe aufweisen. Sie reicht nach außen hin bis zu der umlaufenden Seitenwand, die bevorzugt mit dem Boden einen Winkel von 90° einschließt. Die Bodenplatte ist bevorzugt zumindest in weiten Teilen eben ausgebildet. In speziellen Fällen kann sie aber auch bereichsweise profiliert sein. The base plate can, for example, have the shape of a ring disk. It extends outwards to the surrounding side wall, which preferably forms an angle of 90° with the floor. The base plate is preferably flat, at least in large parts. In special cases, however, it can also be profiled in certain areas.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen des Energiespeicherelements ist das folgende zusätzliche Merkmal vorgesehen: a. Die Innenseite des Bodens des becherförmigen Gehäuseteils ist zumindest teilweise mit einer Folie abgeklebt. b. Die Innenseite des Deckelteils ist zumindest teilweise mit einer Folie abgeklebt. In particularly preferred embodiments of the energy storage element, the following additional feature is provided: a. The inside of the base of the cup-shaped housing part is at least partially taped with a film. b. The inside of the lid part is at least partially taped with a film.

Durch die Folie kann das elektrisch isolierende Material in dem Spalt die Polscheibe umlaufenden Spalt vor einem Kontakt mit einem Elektrolyten im Inneren des Energiespeicherelements geschützt werden. The foil can protect the electrically insulating material in the gap surrounding the pole disk from contact with an electrolyte inside the energy storage element.

In besonders vorteilhaften Ausgestaltungen kann vorzugsweise mindestens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale vorgesehen sein: a. Die Folie deckt den Rand der Durchbrechung, den Rand der Polscheibe und den dazwischen liegenden, mit dem elektrisch isolierenden Material befüllten Spalt ab, so dass das in dem Spalt zwischen dem Innenrand und dem Außenrand angeordnete Material vor einem Kontakt mit einem Elektrolyten im Inneren des Gehäuses geschützt ist. b. Die Folie hat eine Ringform. In particularly advantageous embodiments, at least one of the following additional features can preferably be provided: a. The film covers the edge of the opening, the edge of the pole disk and the gap therebetween, which is filled with the electrically insulating material, so that the material arranged in the gap between the inner edge and the outer edge is protected from contact with an electrolyte inside the housing. b. The film has a ring shape.

Vorzugsweise sind die vorgenannten Merkmale a. und b. in Kombination realisiert. Preferably, the aforementioned features a. and b. are implemented in combination.

Bei der Folie kann es sich beispielsweise um eine Kaptonfolie handeln. The film can, for example, be a Kapton film.

In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Energiespeicherelements zeichnet sich das Energiespeicherelement durch mindestens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale aus: a. Der Elektroden-Separator-Verbund umfasst mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, wobei die mindestens eine Anode oder die mindestens eine Kathode elektrisch mit der Polscheibe kontaktiert ist. b. der Elektroden-Separator-Verbund ist ein gestapelter Elektroden-Separator-Verbund. c. der Elektroden-Separator-Verbund ist ein gewickelter Elektroden-Separator-Verbund. d. das elektrochemische Energiespeicherelement ist eine Lithium-Ionen-Zelle. e. das elektrochemische Energiespeicherelement ist eine Natrium-Ionen-Zelle. Wenn die mindestens eine Anode elektrisch mit der Polscheibe verbunden ist, so ist die mindestens eine Kathode elektrisch mit einem anderen metallischen Teil des Gehäusebechers und/oder mit dem Deckelteil verbunden. Wenn die mindestens eine Kathode elektrisch mit der Polscheibe verbunden ist, so ist die mindestens eine Anode elektrisch mit einem anderen metallischen Teil des Gehäusebechers und/oder dem Deckelteil verbunden. In preferred embodiments of the energy storage element according to the invention, the energy storage element is characterized by at least one of the following additional features: a. The electrode-separator assembly comprises at least one anode and at least one cathode, wherein the at least one anode or the at least one cathode is electrically contacted with the pole disk. b. the electrode-separator assembly is a stacked electrode-separator assembly. c. the electrode-separator assembly is a wound electrode-separator assembly. d. the electrochemical energy storage element is a lithium-ion cell. e. the electrochemical energy storage element is a sodium-ion cell. If the at least one anode is electrically connected to the pole disk, the at least one cathode is electrically connected to another metallic part of the housing cup and/or to the cover part. If the at least one cathode is electrically connected to the pole disk, the at least one anode is electrically connected to another metallic part of the housing cup and/or to the cover part.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Bodens oder des Deckelteils des becherförmigen Gehäuseteils bzw. der entsprechenden Stirnseite des Gehäuses eignet sich für verschiedenste Arten von elektrochemischen Energiespeicherelementen. Als Elektroden-Separator-Verbund können daher beispielsweise sowohl gewickelte als auch gestapelte Elektroden-Separator-Ver- bünde eingesetzt werden. The inventive design of the base or the cover part of the cup-shaped housing part or the corresponding front side of the housing is suitable for a wide variety of types of electrochemical energy storage elements. For example, both wound and stacked electrode-separator assemblies can therefore be used as electrode-separator assemblies.

Auch im Hinblick auf die Elektrochemie ist das erfindungsgemäße Energiespeicherelement nicht auf einen bestimmten Zelltyp beschränkt. In besonders bevorzugten Ausgestaltungen handelt es sich bei der Energiespeicherelement um eine Lithium-Ionen-Zelle, da solche Zellen eine besonders große Energiedichte bei vergleichsweise niedrigem Gewicht bereitstellen können. With regard to electrochemistry, the energy storage element according to the invention is not limited to a specific cell type. In particularly preferred embodiments, the energy storage element is a lithium-ion cell, since such cells can provide a particularly high energy density with a comparatively low weight.

Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Energiespeicherelement als negative und positive Elektrode sogenannten Kompositelektroden, die neben elektrochemisch aktiven Komponenten auch elektrochemisch inaktive Komponenten umfassen. Preferably, the energy storage element according to the invention comprises so-called composite electrodes as negative and positive electrodes, which comprise electrochemically inactive components in addition to electrochemically active components.

Als elektrochemisch aktive Komponenten (Aktivmaterialien) beispielsweise für Lithium-Ionen- Energiespeicherelemente kommen prinzipiell sämtliche Materialien in Frage, die Lithium-Ionen aufnehmen und wieder abgeben können. Für die negative Elektrode werden beispielsweise Partikel auf Kohlenstoffbasis, wie beispielsweise graphitischer Kohlenstoff, eingesetzt. Als Aktivmaterialien für die positive Elektrode können beispielsweise Lithiumcobaltoxid (LiCoO2), Lithiummanganoxid (LiMnzC ), Lithiumeisenphosphat (LiFePC ) oder Derivate hiervon eingesetzt werden. Die elektrochemisch aktiven Materialien sind in der Regel in Partikelform in den Elektroden enthalten. In principle, all materials that can absorb and release lithium ions can be used as electrochemically active components (active materials), for example for lithium-ion energy storage elements. For example, carbon-based particles such as graphitic carbon are used for the negative electrode. Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMnzC ), lithium iron phosphate (LiFePC ) or derivatives thereof can be used as active materials for the positive electrode. The electrochemically active materials are usually contained in the electrodes in particle form.

Die Aktivmaterialien sind in der Regel Bestandteil einer Mixtur, die als Schicht auf einem bandförmige Stromkollektor aufgebracht ist. Der Stromkollektor stellt dabei eine elektrochemisch inaktive Komponente des Energiespeicherelements dar. Als Stromkollektoren sind insbesondere metallische Folien geeignet, die als Träger für das jeweilige Aktivmaterial dienen. Der Stromkollektor für die negative Elektrode (Anodenstromkollektor) kann beispielsweise aus Kupfer oder Nickel und der Strom kollektor für die positive Elektrode (Kathodenstromkollektor) beispielsweise aus Aluminium gebildet sein. Die Schicht umfasst als elektrochemisch inaktive Komponenten einen Elektrodenbinder (z. B. Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder ein anderes Polymer, beispielsweise Carboxymethylzellulose), leitfähigkeitsverbessernde Additive und andere Zusätze. Der Elektrodenbinder gewährleistet die mechanische Stabilität der Elektroden und sorgt häufig auch für die Haftung des Aktivmaterials auf den Stromkollektoren. The active materials are usually part of a mixture that is applied as a layer on a band-shaped current collector. The current collector represents an electrochemically inactive component of the energy storage element. Metallic foils, which serve as a carrier for the respective active material, are particularly suitable as current collectors. The current collector for the negative electrode (anode current collector) can be made of copper or nickel, for example, and the current collector for the positive electrode (cathode current collector) can be made of aluminum, for example. The layer comprises an electrode binder (e.g. polyvinylidene fluoride (PVDF) or another polymer, such as carboxymethyl cellulose), conductivity-improving additives and other additives as electrochemically inactive components. The electrode binder ensures the mechanical stability of the electrodes and often also ensures that the active material adheres to the current collectors.

Als Elektrolyten für ein Energiespeicherelement auf Lithium-Ionen-Basis eignen sich vor allem Lösungen von Lithiumsalzen wie Lithiumhexafluorophosphat (LiPFe) in organischen Lösungsmitteln (z. B. Ether und Ester der Kohlensäure). Solutions of lithium salts such as lithium hexafluorophosphate (LiPFe) in organic solvents (e.g. ethers and esters of carbonic acid) are particularly suitable as electrolytes for a lithium-ion-based energy storage element.

Wenn die Elektroden in Form eines Wickels oder eines Stapels bereitgestellt werden, ist zwischen benachbarten Elektroden bevorzugt mindestens ein Separator angeordnet. If the electrodes are provided in the form of a coil or a stack, at least one separator is preferably arranged between adjacent electrodes.

In weiteren Ausführungsformen kann es sich bei dem Energiespeicherelement auch um eine Natrium-Ionen-Zelle oder eine Kalium-Ionen-Zelle, eine Calzium-Ionen-Zelle, eine Magne- sium-lonen-Zelle oder eine Aluminium-Ionen-Zelle handeln. Unter diesen Varianten sind Energiespeicherelemente mit Natrium-Ionen-Zellchemie besonders bevorzugt. In further embodiments, the energy storage element can also be a sodium ion cell or a potassium ion cell, a calcium ion cell, a magnesium ion cell or an aluminum ion cell. Among these variants, energy storage elements with sodium ion cell chemistry are particularly preferred.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des beschriebenen elektrochemischen Energiespeicherelements. Dieses Verfahren umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte: a. Es werden ein becherförmiges Gehäuseteil mit einem Boden, einer umlaufenden Seitenwand und einer Öffnung, sowie ein Deckelteil für das Gehäuse des elektrochemischen Energiespeicherelements bereitgestellt. b. Zur Bereitstellung des Gehäuseteils wird eine Polscheibe in einer Durchbrechung im Boden des Gehäuseteils oder in einer Durchbrechung im Deckelteil fixiert, so dass ein elektrisch isolierendes Material einen Spalt zwischen der Polscheibe und dem Rand der Durchbrechung ausfüllt. c. In das becherförmige Gehäuseteil wird mindestens ein Elektroden-Separator-Verbund eingebracht. d. Eine der Elektroden des Elektroden-Separator-Verbunds wird elektrisch mit dem Deckelteil und/oder dem Gehäusebecher außerhalb des Bereichs der Polscheibe und die andere der Elektroden wird elektrisch mit der Polscheibe kontaktiert. e. Vor oder nach der elektrischen Kontaktierung der Elektroden wird die Öffnung des becherförmigen Gehäuseteils mit dem Deckelteil verschlossen. The invention further comprises a method for producing the described electrochemical energy storage element. This method comprises at least the following method steps: a. A cup-shaped housing part with a base, a circumferential side wall and an opening, as well as a cover part for the housing of the electrochemical energy storage element are provided. b. To provide the housing part, a pole disk is fixed in an opening in the base of the housing part or in an opening in the cover part, so that an electrically insulating material fills a gap between the pole disk and the edge of the opening. c. At least one electrode-separator assembly is introduced into the cup-shaped housing part. d. One of the electrodes of the electrode-separator assembly is electrically connected to the cover part and/or the housing cup outside the area of the pole disk and the other of the electrodes is electrically contacted to the pole disk. e. Before or after the electrical contact of the electrodes, the opening of the cup-shaped housing part is closed with the cover part.

Bevorzugt wird das becherförmige Gehäuseteil durch ein Tiefziehverfahren gebildet, insbesondere aus Nickel, Stahl, Aluminium oder einem Kompositmaterial umfassend mehrere Schichten aus unterschiedlichen metallischen Materialien. Die Durchbrechung im Boden kann beispielsweise durch einen Stanzvorgang gebildet werden. Preferably, the cup-shaped housing part is formed by a deep-drawing process, in particular from nickel, steel, aluminum or a composite material comprising several layers of different metallic materials. The opening in the base can be formed, for example, by a punching process.

Bei der Elektrode, die mit der Polscheibe kontaktiert wird, kann es sich beispielsweise um die Kathode handeln. Dementsprechend wird die Anode mit einem anderen metallischen Teil des Gehäusebechers und/oder dem Deckelteil verbunden. In entsprechender Weise kann auch die Anode mit der Polscheibe und die Kathode mit dem anderen metallischen Teil des Gehäusebechers und/oder dem Deckelteil elektrisch kontaktiert sein. The electrode that is contacted with the pole disk can be the cathode, for example. Accordingly, the anode is connected to another metal part of the housing cup and/or the cover part. In a similar way, the anode can also be electrically contacted with the pole disk and the cathode with the other metal part of the housing cup and/or the cover part.

Bei dem elektrisch isolierenden Material handelt es sich vorzugsweise um einen Klebstoff, insbesondere einen thermoplastischen Klebstoff. Der Klebestoff kann beispielsweise in den zwischen der Polscheibe und der Bodenplatte oder in den zwischen der Polscheibe und der Deckelplatte gebildeten Spalt eingespritzt werden. Nach dem Erhärten bildet der Klebstoff eine stabile, dichte und vorzugsweise elektrisch isolierende Verbindung zwischen der Polscheibe und der Bodenplatte oder zwischen der Polscheibe und der Deckelplatte. The electrically insulating material is preferably an adhesive, in particular a thermoplastic adhesive. The adhesive can, for example, be injected into the gap formed between the pole disk and the base plate or into the gap formed between the pole disk and the cover plate. After hardening, the adhesive forms a stable, tight and preferably electrically insulating connection between the pole disk and the base plate or between the pole disk and the cover plate.

Für die Funktion des Energiespeicherelements ist es wichtig, dass die metallische Oberfläche der Polscheibe von innen und außen zugänglich ist, so dass der Kontakt mit der jeweiligen Elektrode und/oder einem außen am Boden anliegenden elektrischen Kontakt hergestellt werden kann. Um eine Abdeckung der Polscheibe beispielsweise durch überschüssigen Klebstoff zu vermeiden, kann im Rahmen der Fertigung die Polscheibe während der Verklebung beispielsweise bereichsweise abgedeckt werden. Alternativ oder zusätzlich kann überschüssiger Klebstoff nachträglich beispielsweise abgeschliffen oder auf andere Weise entfernt werden. For the energy storage element to function, it is important that the metallic surface of the pole disk is accessible from the inside and outside, so that contact can be made with the respective electrode and/or an electrical contact on the outside of the base. To avoid covering the pole disk with excess adhesive, for example, the pole disk can be partially covered during the bonding process. Alternatively or additionally, excess Adhesive can be subsequently sanded off or removed in another way.

Das Verschließen der Öffnung des becherförmigen Gehäuseteils mit dem Deckelteil kann bevorzugt durch Verschweißen erfolgen, insbesondere durch Laser-Schweißen oder durch Widerstandsschweißen. Gegebenenfalls kann hierfür aber auch eine Verklebung vorgesehen sein. The opening of the cup-shaped housing part can preferably be closed with the cover part by welding, in particular by laser welding or by resistance welding. If necessary, however, adhesive bonding can also be provided for this purpose.

In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich das Verfahren durch mindestens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale aus: a. Das Verschließen der Öffnung des becherförmigen Gehäuseteils mit dem Deckelteil erfolgt durch Verschweißen, insbesondere durch Laser-Schweißen. a. Der Elektroden-Separator-Verbund wird mit einem Elektrolyten versetzt. In preferred embodiments of the method according to the invention, the method is characterized by at least one of the following additional features: a. The opening of the cup-shaped housing part is closed with the cover part by welding, in particular by laser welding. a. The electrode-separator assembly is mixed with an electrolyte.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Energiespeicherelemente wird in der Regel entweder ein bereits mit einem Elektrolyten versehener Elektroden-Separator-Verbund verwendet, oder der Elektroden-Separator-Verbund wird im weiteren Verlauf der Herstellung mit einem Elektrolyten versetzt. Hierfür kann beispielsweise im Boden des becherförmigen Gehäuseteils oder im Deckelteil eine zusätzliche Öffnung (Aktivierungsöffnung) vorgesehen sein, über die der Elektrolyt in das Innere des Gehäuses eingebracht wird. Nach dem Einbringen kann die Aktivierungsöffnung verschlossen werden, beispielsweise durch Kleben oder Schweißen. When producing the energy storage elements according to the invention, either an electrode-separator assembly that is already provided with an electrolyte is generally used, or the electrode-separator assembly is mixed with an electrolyte during the further course of production. For this purpose, an additional opening (activation opening) can be provided, for example, in the base of the cup-shaped housing part or in the cover part, through which the electrolyte is introduced into the interior of the housing. After introduction, the activation opening can be closed, for example by gluing or welding.

Bei dem Material für das Deckelteil und die metallischen Teile des Gehäusebechers, abgesehen von der Polscheibe, handelt es sich besonders bevorzugt um Aluminium oder um eine Aluminiumlegierung. In anderen Ausführungsformen können beispielsweise vernickelter Stahl oder Edelstahl für das Deckelteil und die metallischen Elemente des becherförmigen Gehäuseteils verwendet werden. Die Polscheibe besteht besonders bevorzugt aus Edelstahl, Kupfer oder Nickel. The material for the cover part and the metallic parts of the housing cup, apart from the pole disk, is particularly preferably aluminum or an aluminum alloy. In other embodiments, for example, nickel-plated steel or stainless steel can be used for the cover part and the metallic elements of the cup-shaped housing part. The pole disk is particularly preferably made of stainless steel, copper or nickel.

Das Deckelteil hat beispielsweise einen Durchmesser im Bereich von 5 mm bis 35 mm. Der Spalt zwischen der Polscheibe und dem Innenrand der Bodenplatte kann beispielsweise eine Breite im Bereich von 0,1 mm - 1 mm aufweisen. The cover part, for example, has a diameter in the range of 5 mm to 35 mm. The gap between the pole disk and the inner edge of the base plate can, for example, have a width in the range of 0.1 mm - 1 mm.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander realisiert sein. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments in conjunction with the drawings. the individual features can be implemented individually or in combination with each other.

In den Figuren zeigen: In the figures show:

Fig. 1 schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Gehäuses eines erfindungsgemäßen Energiespeicherelements; Fig. 1 schematic sectional view of a preferred embodiment of the housing of an energy storage element according to the invention;

Fig. 2 schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeicherelements; Fig. 2 schematic sectional view of a preferred embodiment of an energy storage element according to the invention;

Fig. 3 Darstellung einer Aufsicht einer möglichen Ausführungsform des Bodens eines erfindungsgemäßen Energiespeicherelements; und Fig. 3 Representation of a plan view of a possible embodiment of the bottom of an energy storage element according to the invention; and

Fig. 4 schematische Schnittansicht des Gehäuses einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gehäuses eines erfindungsgemäßen Energiespeicherelements;. Fig. 4 schematic sectional view of the housing of a further preferred embodiment of the housing of an energy storage element according to the invention;.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Fig. 1 illustriert den prinzipiellen Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform eines Gehäuses 10 eines erfindungsgemäßen Energiespeicherelements. In dieser Darstellung ist nur das Gehäuse 10 des Energiespeicherelements gezeigt, die Elektroden und weitere im Gehäuseinnern angeordnete funktionale Bestandteile sind nicht dargestellt. Fig. 1 illustrates the basic structure of a preferred embodiment of a housing 10 of an energy storage element according to the invention. In this illustration, only the housing 10 of the energy storage element is shown; the electrodes and other functional components arranged inside the housing are not shown.

Das Gehäuse 10 ist aus einem becherförmigen Gehäuseteil 11 und einem Deckelteil 12 aufgebaut. Das Deckelteil 12, das beispielsweise aus Aluminium bestehen kann, verschließt die Öffnung des becherförmigen Gehäuseteils 11. Es kann beispielsweise auf den Rand der Öffnung aufgeschweißt sein. Erfindungsgemäß umfasst das becherförmige Gehäuseteil 11 einen Boden 11a mit einer scheibenförmigen Bodenplatte 11e und einer umlaufenden Seitenwand 11 b, die beide ebenfalls aus Aluminium bestehen können. Die Bodenplatte 11e weist eine zentrale Durchbrechung auf. In dieser Durchbrechung ist die metallische Polscheibe 14, beispielsweise bestehend aus Edelstahl, Nickel oder Kupfer, eingelassen. Die Elemente des Bodens 11a, also insbesondere die Polscheibe 14 und die Bodenplatte I le, sind in einer Ebene angeordnet. Die Dicke der Polscheibe 14 entspricht vorzugsweise der Dicke der Bodenplatte 11e. The housing 10 is constructed from a cup-shaped housing part 11 and a cover part 12. The cover part 12, which can be made of aluminum, for example, closes the opening of the cup-shaped housing part 11. It can be welded onto the edge of the opening, for example. According to the invention, the cup-shaped housing part 11 comprises a base 11a with a disk-shaped base plate 11e and a circumferential side wall 11b, both of which can also be made of aluminum. The base plate 11e has a central opening. The metallic pole disk 14, made of stainless steel, nickel or copper, for example, is embedded in this opening. The elements of the base 11a, in particular the pole disk 14 and the base plate 11e, are arranged in one plane. The thickness of the pole disk 14 preferably corresponds to the thickness of the base plate 11e.

Zur Fixierung der Polscheibe 14 in der Durchbrechung ist ein umlaufender, mit einem Klebstoff 15 befüllter Spalt vorgesehen. Neben einer fixierenden und abdichtenden Funktion erfüllt der Klebstoff 15 auch eine elektrisch isolierende Funktion, so dass die Polscheibe 14 gegenüber der Bodenplatte I le elektrisch isoliert ist. To fix the pole disk 14 in the opening, a circumferential, adhesive-coated 15 filled gap is provided. In addition to a fixing and sealing function, the adhesive 15 also fulfills an electrically insulating function, so that the pole disk 14 is electrically insulated from the base plate I le.

Die metallische Polscheibe 14 kann beispielsweise mit der negativen Elektrode des hier nicht dargestellten Elektroden-Separator-Verbunds im Inneren des Gehäuses elektrisch kontaktiert sein, beispielsweise durch Verschweißung mit einem elektrischen Leiter, der mit der negativen Elektrode verbunden ist. Die positive Elektrode kann beispielsweise mit der Bodenplatte 11e oder dem Deckelteil 12 elektrisch kontaktiert sein, wiederum insbesondere durch Verschweißung. The metallic pole disk 14 can, for example, be electrically contacted with the negative electrode of the electrode-separator assembly (not shown here) inside the housing, for example by welding to an electrical conductor that is connected to the negative electrode. The positive electrode can, for example, be electrically contacted with the base plate 11e or the cover part 12, again in particular by welding.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Gehäuses 10 ist für ganz verschiedene Arten von Energiespeicherelementen einsetzbar, insbesondere können Elektroden-Separator-Verbünde in gestapelter oder zylindrischer oder flach gewickelter Form in dem Gehäuse 10 verbaut werden. The inventive design of the housing 10 can be used for very different types of energy storage elements, in particular electrode-separator assemblies in stacked or cylindrical or flat-wound form can be installed in the housing 10.

In besonders bevorzugter Weise wird diese Art des Gehäuses für Knopfzellen eingesetzt. In diesen Ausführungsformen weist das Gehäuse 10 in der Regel eine zylindrische Form auf und das Deckelteil 12 hat einen runden oder ovalen Außenumfang. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Ausbildung des Gehäuses jedoch auch für andere Formen von Energiespeicherelementen einsetzbar, auch für solche mit prismatischem Gehäuse. This type of housing is particularly preferably used for button cells. In these embodiments, the housing 10 generally has a cylindrical shape and the cover part 12 has a round or oval outer circumference. In addition, the design of the housing according to the invention can also be used for other forms of energy storage elements, including those with a prismatic housing.

Fig. 2 illustriert in schematischer Weise einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Energiespeicherelement 100, wobei dieses Energiespeicherelement mit einem gestapelten Elektro- den-Separator-Verbund 101 ausgestattet ist. Das Gehäuse des Energiespeicherelements 100 ist aus einem becherförmigen Gehäuseteil 11 und einem Deckelteil 12 aufgebaut, wie es bereits anhand der Figur 1 erläutert wurde. Dabei umfasst das becherförmigen Gehäuseteil 11 eine scheibenförmige Bodenplatte 11e mit einer zentralen Öffnung, in die die metallische Polscheibe 14 eingelassen ist. Zwischen der Polscheibe 14 und dem Innenrand der Bodenplatte I le liegt ein Spalt, der mit Klebstoff 15 ausgefüllt ist. Bei dem Klebstoff kann es sich beispielsweise um Epoxidharz oder einen Acrylatkleber handeln. Fig. 2 schematically illustrates a cross section through an energy storage element 100 according to the invention, wherein this energy storage element is equipped with a stacked electrode-separator assembly 101. The housing of the energy storage element 100 is constructed from a cup-shaped housing part 11 and a cover part 12, as already explained with reference to Figure 1. The cup-shaped housing part 11 comprises a disk-shaped base plate 11e with a central opening into which the metallic pole disk 14 is embedded. Between the pole disk 14 and the inner edge of the base plate 11e there is a gap which is filled with adhesive 15. The adhesive can be, for example, epoxy resin or an acrylate adhesive.

Statt des hier gezeigten Elektroden-Separator-Verbunds 101 in Form eines Stapels kann der Elektroden-Separator-Verbund beispielsweise auch als zylindrischer Wickel oder als Flachwickel realisiert sein. Instead of the electrode-separator assembly 101 shown here in the form of a stack, the The electrode-separator assembly can also be realized, for example, as a cylindrical winding or as a flat winding.

Der Stapel wird von den Anoden 103 und Kathoden 102 gebildet, die übereinandergestapelt und jeweils mit flächigen Separatoren 104 voneinander getrennt sind. Die Elektroden 102, 103 werden jeweils von einer Trägerfolie (Stromkollektorfolie) und einer Beschichtung mit einem elektrochemisch aktiven Material gebildet. Sie können im Fall einer Knopfzelle beispielsweise kreisförmig ausgebildet sein. The stack is formed by the anodes 103 and cathodes 102, which are stacked on top of each other and separated from each other by flat separators 104. The electrodes 102, 103 are each formed by a carrier film (current collector film) and a coating with an electrochemically active material. In the case of a button cell, for example, they can be circular.

Als Trägerfolie für die Anoden 103 wird beispielsweise Kupfer- oder Nickelfolie verwendet. Als elektrochemisch aktives Material kann beispielsweise ein Aktivmaterial auf der Basis von Graphit, Silizium (Si), Lithiumtitaniumoxid (LTO) oder anderem eingesetzt werden. Die Trägerfolie für die Kathode 102 ist beispielsweise aus Aluminium gebildet und als Aktivmaterial für die Kathode können beispielsweise Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide (NMC), Lithium-Cobalt- Oxide (LCO), Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxide (NCA), Lithiumeisenphosphate (LFP) oder anderes verwendet werden. For example, copper or nickel foil is used as the carrier foil for the anodes 103. An active material based on graphite, silicon (Si), lithium titanium oxide (LTO) or others can be used as the electrochemically active material. The carrier foil for the cathode 102 is made of aluminum, for example, and lithium nickel manganese cobalt oxides (NMC), lithium cobalt oxides (LCO), lithium nickel cobalt aluminum oxides (NCA), lithium iron phosphates (LFP) or others can be used as the active material for the cathode.

Nach der Stapelung der Elektroden 102 und 103 mit den dazwischen liegenden Separatoren 104 können beispielsweise unbeschichtete streifenförmige Fortsätze der Stromkollektorfolien der Anoden 103 miteinander verschweißt werden (beispielsweise über Widerstandsschweißen, Ultraschall oder Laser). Die Fortsätze können mit einem Anodenableiter 108 verschweißt werden, beispielsweise durch Widerstandschweißen, Ultraschall oder Laser (Verschweißung 109). Die beiden Verschweißungsschritte können auch in einem Schritt zusammengefasst werden. After stacking the electrodes 102 and 103 with the separators 104 in between, for example, uncoated strip-shaped extensions of the current collector foils of the anodes 103 can be welded together (for example by resistance welding, ultrasound or laser). The extensions can be welded to an anode conductor 108, for example by resistance welding, ultrasound or laser (welding 109). The two welding steps can also be combined in one step.

Der Anodenableiter 108 wiederum kann mittels Widerstandsschweißen, Ultraschall oder Laser an die Polscheibe 14 geschweißt werden (Verschweißung 110). The anode conductor 108 can in turn be welded to the pole disk 14 by means of resistance welding, ultrasound or laser (welding 110).

Auf die gleiche Weise können unbeschichtete streifenförmige Fortsätze der Stromkollektorfolien der Kathoden 102 miteinander und mit einem Kathodenableiter 105 verschweißt werden (Verschweißung 106). Die Verschweißung der Kathodenstromkollektoren untereinander und die Verschweißung mit dem Kathodenableiter 105 kann ebenfalls sequentiell oder in einem Schritt erfolgen. In the same way, uncoated strip-shaped extensions of the current collector foils of the cathodes 102 can be welded to one another and to a cathode conductor 105 (welding 106). The welding of the cathode current collectors to one another and the welding to the cathode conductor 105 can also be carried out sequentially or in one step.

Der Kathodenableiter 105 wird von innen an das Deckelteil 12 geschweißt (Verschweißung 107), wobei diese Verschweißung beispielsweise durch Widerstandsschweißen, Ultraschall oder Laser von innen oder von außen erfolgen kann. The cathode conductor 105 is welded from the inside to the cover part 12 (welding 107), whereby this welding can be carried out, for example, by resistance welding, ultrasound or laser from the inside or from the outside.

Zur Vermeidung von Kurzschlüssen ist die Innenseite der Bodenplatte 11e mit einer Isolierscheibe 111 abgedeckt. Weiterhin ist der Anodenableiter 108 zur elektrischen Isolierung gegenüber dem Gehäuse mit einem Isoliermittel 115, z. B. einer Isolierfolie, versehen. To avoid short circuits, the inside of the base plate 11e is covered with an insulating disk 111. Furthermore, the anode conductor 108 is provided with an insulating means 115, e.g. an insulating film, for electrical insulation from the housing.

Das becherförmige Gehäuseteil 11 ist im Bereich seiner Öffnung mit dem Deckelteil 12 verschweißt (Verschweißung 112). Dies erfolgt vorzugsweise durch Laserstrahlung, die horizontal und/oder vertikal angesetzt werden kann. The cup-shaped housing part 11 is welded to the cover part 12 in the area of its opening (welding 112). This is preferably done by laser radiation, which can be applied horizontally and/or vertically.

Über die Aktivierungslöcher 113 im Deckelteil 12 kann das Innere des Gehäuses des Energiespeicherelements 100 mit einem Elektrolyten befüllt werden. Anschließend können die Aktivierungslöcher 113 beispielsweise mit einer Abdeckscheibe 114 oder Ähnlichem verschlossen werden. Der Verschluss kann beispielsweise mittels Kleben oder Schweißen (Ultraschall, Widerstand oder Laser) realisiert werden. The interior of the housing of the energy storage element 100 can be filled with an electrolyte via the activation holes 113 in the cover part 12. The activation holes 113 can then be closed, for example, with a cover plate 114 or the like. The closure can be realized, for example, by means of gluing or welding (ultrasonic, resistance or laser).

Aus der hier beschriebenen Anordnung und Kontaktierung der Elektroden resultiert ein Energiespeicherelement 100, bei dem die Bodenplatte 11e und das Deckelteil 12 positiv gepolt sind und die Polscheibe 14 negativ gepolt ist. The arrangement and contacting of the electrodes described here results in an energy storage element 100 in which the base plate 11e and the cover part 12 are positively polarized and the pole disk 14 is negatively polarized.

Je nach Anordnung und Verschaltung der Elektroden kann die Polarität auch umgekehrt sein. Depending on the arrangement and wiring of the electrodes, the polarity can also be reversed.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Bodens 11a eines becherförmigen Gehäuseteils 11 eines Energiespeicherelements gemäß der Erfindung. Der Boden 11a wird von einer scheibenförmigen Bodenplatte 11e sowie der metallischen Polscheibe 14, die über eine Klebstoffverbindung (mit ausgehärtetem Klebstoff 15 gefüllter Spalt) in einer Durchbrechung in der Bodenplatte I le fixiert ist, gebildet. Fig. 3 shows a possible embodiment of a base 11a of a cup-shaped housing part 11 of an energy storage element according to the invention. The base 11a is formed by a disk-shaped base plate 11e and the metallic pole disk 14, which is fixed in an opening in the base plate 11e via an adhesive connection (gap filled with hardened adhesive 15).

In diesem Ausführungsbeispiel sind weder die Polscheibe 14 noch die Durchbrechung in der Bodenplatte I le kreisförmig ausgebildet. Stattdessen sind Einbuchtungen 140 und hinterschnittene Bereiche 130 vorhanden, die die Haftung des Klebstoffs 15 und die mechanische Verbindung zwischen der Polscheibe 14 und der Bodenplatte 11e verbessern. In this embodiment, neither the pole disk 14 nor the opening in the base plate 11e are circular. Instead, indentations 140 and undercut areas 130 are present, which improve the adhesion of the adhesive 15 and the mechanical connection between the pole disk 14 and the base plate 11e.

Bei der Polscheibe 14 sind halbkreisförmige Einbuchtungen 140 im Bereich des Außenrandes der Polscheibe 14 vorgesehen. Bei der Durchbrechung sind hinterschnittene Einbuchtungen 130 vorgesehen. Die hinterschnittenen Einbuchtungen 130 werden von kreisförmigen Bereichen gebildet, die über einen schmalen Steg in die zentrale Durchbrechung der Bodenplatte 11e münden. Die Bereiche 130 und 140 erlauben eine besonders stabile Klebeverbindung zwischen der Bodenplatte 11e und der Polscheibe 14. The pole disk 14 has semicircular indentations 140 in the area of the outer edge the pole disk 14. Undercut recesses 130 are provided in the opening. The undercut recesses 130 are formed by circular areas that open into the central opening in the base plate 11e via a narrow web. The areas 130 and 140 allow a particularly stable adhesive connection between the base plate 11e and the pole disk 14.

In anderen möglichen Ausführungsformen können die Polscheibe 14 und die Durchbrechung beispielsweise jeweils einen kreisförmigen Rand aufweisen. Diese Ausgestaltung des Bodens 11e ist insbesondere im Hinblick auf eine vereinfachte Fertigung vorteilhaft. In other possible embodiments, the pole disk 14 and the opening can each have a circular edge, for example. This design of the base 11e is particularly advantageous with regard to simplified production.

Um die metallische Oberfläche der Polscheibe 14 für eine elektrische Kontaktierung von außen frei zugänglich zu machen, kann es gegebenenfalls erforderlich sein, im Zuge der Herstellung des becherförmigen Gehäuseteils 11 Klebstoff von der Oberfläche der Polscheibe 14 zu entfernen, beispielsweise durch einen Schleifprozess. Eine andere Möglichkeit ist eine Abdeckung der Polscheibe 14 oder von Teilen der Polscheibe 14 während des Klebeprozesses, so dass die metallische Oberfläche der Polscheibe 14 nicht mit Klebstoff benetzt wird. In order to make the metallic surface of the pole disk 14 freely accessible for electrical contact from the outside, it may be necessary to remove adhesive from the surface of the pole disk 14 during the manufacture of the cup-shaped housing part 11, for example by means of a grinding process. Another possibility is to cover the pole disk 14 or parts of the pole disk 14 during the bonding process so that the metallic surface of the pole disk 14 is not wetted with adhesive.

Es sei abschließend erwähnt, dass eine Deckelplatte mit einer Durchbrechung mit darin fixierter Polscheibe exakt gleich ausgebildet sein kann wie die hier dargestellte Bodenplatte. Finally, it should be mentioned that a cover plate with an opening with a pole disk fixed in it can be designed exactly the same as the base plate shown here.

Fig. 4 illustriert den prinzipiellen Aufbau einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Gehäuses 10 eines erfindungsgemäßen Energiespeicherelements. In dieser Darstellung ist nur das Gehäuse 10 des Energiespeicherelements gezeigt, die Elektroden und weitere im Gehäu- seinnern angeordnete funktionale Bestandteile sind nicht dargestellt. Fig. 4 illustrates the basic structure of another preferred embodiment of a housing 10 of an energy storage element according to the invention. In this illustration, only the housing 10 of the energy storage element is shown; the electrodes and other functional components arranged inside the housing are not shown.

Das Gehäuse 10 ist aus einem becherförmigen Gehäuseteil 11, das insbesondere ein metallisches Gehäuseteil ist, beispielsweise bestehend aus Aluminium, und einem Deckelteil 12, beispielsweise ebenfalls bestehend aus Aluminium, aufgebaut. Das Deckelteil 12 verschließt die Öffnung des becherförmigen Gehäuseteils 11. Es kann beispielsweise auf den Rand der Öffnung aufgeschweißt sein. Erfindungsgemäß umfasst das Deckelteil 12 eine scheibenförmige Deckelplatte 12e oder besteht aus dieser. Die Deckelplatte 12e weist eine Aussparung (Durchbrechung) auf, die in dieser Ausführungsform an zentraler Position liegt. In diese Aussparung ist die metallische Polscheibe 14, beispielsweise bestehend aus Edelstahl, Nickel oder Kupfer, eingelassen. Die Elemente des Deckelteils 12, also die Polscheibe 14 und die Deckelplatte 12e, sind in einer Ebene angeordnet. The housing 10 is made up of a cup-shaped housing part 11, which is in particular a metallic housing part, for example made of aluminium, and a cover part 12, for example also made of aluminium. The cover part 12 closes the opening of the cup-shaped housing part 11. It can be welded onto the edge of the opening, for example. According to the invention, the cover part 12 comprises a disk-shaped cover plate 12e or consists of the same. The cover plate 12e has a recess (opening), which in this embodiment is in a central position. The metallic pole disk 14, for example made of stainless steel, nickel or copper, is inserted into this recess. The elements of the cover part 12, i.e. the pole disk 14 and the cover plate 12e, are arranged in one plane.

Zur Fixierung der Polscheibe 14 in der Aussparung (Durchbrechung) ist ein umlaufender, mit Klebstoff versehener Spalt 15 vorgesehen. Neben einer fixierenden und abdichtenden Funktion des Klebstoffs erfüllt der Klebstoff auch eine elektrisch isolierende Funktion, so dass die Polscheibe 14 gegenüber der Deckelplatte 12e elektrisch isoliert ist. A circumferential gap 15 provided with adhesive is provided to fix the pole disk 14 in the recess (opening). In addition to a fixing and sealing function of the adhesive, the adhesive also fulfills an electrically insulating function, so that the pole disk 14 is electrically insulated from the cover plate 12e.

Die metallische Polscheibe 14 kann beispielsweise mit der positiven Elektrode des hier nicht dargestellten Elektroden-Separator-Verbunds im Inneren des Gehäuses elektrisch kontaktiert sein. Die negative Elektrode kann insbesondere mit der Deckelplatte 12e und/oder dem becherförmigen Gehäuseteil 11 elektrisch kontaktiert sein. The metallic pole disk 14 can, for example, be electrically contacted with the positive electrode of the electrode-separator assembly (not shown here) inside the housing. The negative electrode can, in particular, be electrically contacted with the cover plate 12e and/or the cup-shaped housing part 11.

In bevorzugten Ausführungsformen können sowohl der positive als auch der negative Pol auf der von dem Deckelteil 12 gebildeten Stirnseite des Gehäuses 10 liegen, so dass beide Pole auf dieser Seite des Energiespeicherelements abgreifbar sind. In preferred embodiments, both the positive and the negative pole can be located on the front side of the housing 10 formed by the cover part 12, so that both poles can be tapped on this side of the energy storage element.

Das Deckelteil 12 kann in verschiedenen Dicken realisiert werden und kann insbesondere auch sehr dünn hergestellt werden. Die Dicke der Polscheibe 14 entspricht vorzugsweise der Dicke der Deckelplatte 12e. The cover part 12 can be made in different thicknesses and can in particular also be made very thin. The thickness of the pole disk 14 preferably corresponds to the thickness of the cover plate 12e.

Durch diese Ausbildung des Deckelteils steht im Vergleich mit herkömmlichen Lösungen mehr freier Innenraum des Gehäuses für die elektrochemisch aktiven Komponenten des Energiespeicherelements zur Verfügung, so dass Energiespeicherelemente mit höherer Energiedichte hergestellt werden können. This design of the cover part means that more free interior space in the housing is available for the electrochemically active components of the energy storage element compared to conventional solutions, so that energy storage elements with a higher energy density can be produced.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Gehäuses 10 ist für ganz verschiedene Arten von Energiespeicherelementen einsetzbar, insbesondere können Elektroden-Separator-Verbünde in gestapelter oder zylindrischer oder flach gewickelter Form in dem Gehäuse 10 verbaut werden. The inventive design of the housing 10 can be used for very different types of energy storage elements, in particular electrode-separator assemblies in stacked or cylindrical or flat-wound form can be installed in the housing 10.

In besonders bevorzugter Weise wird diese Art des Gehäuses für Knopfzellen eingesetzt. In diesen Ausführungsformen weist das Gehäuse 10 in der Regel eine zylindrische Form auf und das Deckelteil 12 hat einen runden oder ovalen Außenumfang. Darüber hinaus ist die erfin- dungsgemäße Ausbildung des Gehäuses jedoch auch für andere Formen von Energiespei- cherelementen einsetzbar, beispielsweise für solche mit prismatischem Gehäuse. This type of housing is particularly preferably used for button cells. In these embodiments, the housing 10 generally has a cylindrical shape and the cover part 12 has a round or oval outer circumference. In addition, the inventive However, the housing design according to the invention can also be used for other forms of energy storage elements, for example for those with a prismatic housing.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 1. Elektrochemisches Energiespeicherelement (100), insbesondere in Form einer Knopfzelle, mit einem Gehäuse (10) und mit mindestens einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Elektroden-Separator-Verbund (101), wobei das elektrochemische Energiespeicherelement die folgenden Merkmale aufweist: a. Das Gehäuse (10) umfasst ein becherförmiges Gehäuseteil (11) mit einem Boden (11a), einer umlaufenden Seitenwand (11 b) und einer Öffnung, sowie ein Deckelteil (12), das die Öffnung verschließt; b. der Boden (11a) des becherförmigen Gehäuseteils (11) weist eine Innenseite (11c) und eine Außenseite (11d) auf und umfasst eine Bodenplatte (11 e); c. das Deckelteil (12) weist eine Innenseite (12c) und eine Außenseite (12d) auf und umfasst eine Deckelplatte (12e); d. die Bodenplatte (11 e) oder die Deckelplatte (12e) umfasst eine Durchbrechung und eine metallische Polscheibe (14), die in der Durchbrechung fixiert ist; e. zwischen der Polscheibe (14) und der Bodenplatte (11e) oder der Deckelplatte (12e) befindet sich ein die Polscheibe (14) umlaufender Spalt, der mit einem elektrisch isolierenden Material (15) ausgefüllt ist. 1. Electrochemical energy storage element (100), in particular in the form of a button cell, with a housing (10) and with at least one electrode-separator assembly (101) arranged within the housing, the electrochemical energy storage element having the following features: a. The housing (10) comprises a cup-shaped housing part (11) with a base (11a), a circumferential side wall (11b) and an opening, and a cover part (12) which closes the opening; b. the base (11a) of the cup-shaped housing part (11) has an inner side (11c) and an outer side (11d) and comprises a base plate (11e); c. the cover part (12) has an inner side (12c) and an outer side (12d) and comprises a cover plate (12e); d. the base plate (11e) or the cover plate (12e) comprises an opening and a metallic pole disk (14) which is fixed in the opening; e. between the pole disk (14) and the base plate (11e) or the cover plate (12e) there is a gap which runs around the pole disk (14) and is filled with an electrically insulating material (15). 2. Elektrochemisches Energiespeicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. Die Bodenplatte (11e), die Polscheibe (14) und das elektrisch isolierende Material (15) in dem Spalt zwischen der Polscheibe (14) und der Bodenplatte (1 le) bilden auf der Außenseite (11d) des Bodens (11a) eine ebene Fläche. b. Die Deckelplatte (12e), die Polscheibe (14) und das elektrisch isolierende Material (15) in dem Spalt zwischen der Polscheibe (14) und der Deckelplatte (12e) bilden auf der Außenseite (12d) des Deckelteils (12) eine ebene Fläche. 2. Electrochemical energy storage element according to one of the preceding claims with at least one of the following additional features: a. The base plate (11e), the pole disk (14) and the electrically insulating material (15) in the gap between the pole disk (14) and the base plate (11e) form a flat surface on the outside (11d) of the base (11a). b. The cover plate (12e), the pole disk (14) and the electrically insulating material (15) in the gap between the pole disk (14) and the cover plate (12e) form a flat surface on the outside (12d) of the cover part (12). 3. Elektrochemisches Energiespeicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. Die Bodenplatte (11e), die Polscheibe (14) und das elektrisch isolierende Material (15) in dem Spalt zwischen der Polscheibe (14) und der Bodenplatte (1 le) bilden auf der Innenseite (11c) des Bodens (11a) eine ebene Fläche. b. Die Deckelplatte (12e), die Polscheibe (14) und das elektrisch isolierende Material (15) in dem Spalt zwischen der Polscheibe (14) und der Deckelplatte (12e) bilden auf der Innenseite (12c) des Deckelteils (12) eine ebene Fläche. 3. Electrochemical energy storage element according to one of the preceding claims with at least one of the following additional features: a. The base plate (11e), the pole disk (14) and the electrically insulating material (15) in the gap between the pole disk (14) and the base plate (11e) form a flat surface on the inside (11c) of the base (11a). b. The cover plate (12e), the pole disk (14) and the electrically insulating material (15) in the gap between the pole disk (14) and the cover plate (12e) form a flat surface on the inside (12c) of the cover part (12). 4. Elektrochemisches Energiespeicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. Das elektrisch isolierende Material (15) basiert auf einem Polymermaterial. 4. Electrochemical energy storage element according to one of the preceding claims with the following additional feature: a. The electrically insulating material (15) is based on a polymer material. 5. Elektrochemisches Energiespeicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. Das elektrisch isolierende Material ist ein gehärtetes Epoxidharz. b. Das elektrisch isolierende Material ist ein gehärteter Acrylatkleber. c. Das elektrisch isolierende Material ist ein gehärteter Cyanacrylatkleber. d. Das elektrisch isolierende Material ist ein gehärteter Zweikomponentenkleber. 5. Electrochemical energy storage element according to one of the preceding claims with at least one of the following additional features: a. The electrically insulating material is a hardened epoxy resin. b. The electrically insulating material is a hardened acrylate adhesive. c. The electrically insulating material is a hardened cyanoacrylate adhesive. d. The electrically insulating material is a hardened two-component adhesive. 6. Elektrochemisches Energiespeicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. Die Polscheibe (14) weist einen kreisförmigen Rand auf. b. Der Rand der Durchbrechung weist eine Kreisform auf. 6. Electrochemical energy storage element according to one of the preceding claims with at least one of the following additional features: a. The pole disk (14) has a circular edge. b. The edge of the opening has a circular shape. 7. Elektrochemisches Energiespeicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. Die Polscheibe (14) weist einen Rand mit einer von einer Kreisform abweichende Form auf. b. Der Rand der Durchbrechung weist eine von einer Kreisform abweichende Form auf. 7. Electrochemical energy storage element according to one of the preceding claims, in particular according to claim 1 or claim 2, with at least one of the following additional features: a. The pole disk (14) has an edge with a shape that deviates from a circular shape. b. The edge of the opening has a shape that deviates from a circular shape. 8. Elektrochemisches Energiespeicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. Die Innenseite (11c) des Bodens (11a) des becherförmigen Gehäuseteils (11) ist zumindest teilweise mit einer Folie abgeklebt. b. Die Innenseite (12c) des Deckelteils (12) ist zumindest teilweise mit einer Folie abgeklebt. 8. Electrochemical energy storage element according to one of the preceding claims with at least one of the following additional features: a. The inside (11c) of the base (11a) of the cup-shaped housing part (11) is at least partially taped with a film. b. The inside (12c) of the cover part (12) is at least partially taped with a film. 9. Elektrochemische Energiespeicherelement nach Anspruch 8 mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. Die Folie deckt den Rand der Durchbrechung, den Rand der Polscheibe (14) und den dazwischen liegenden, mit dem elektrisch isolierenden Material (15) befüllten Spalt ab, so dass das in dem Spalt zwischen dem Innenrand und dem Außenrand angeordnete Material (15) vor einem Kontakt mit einem Elektrolyten im Inneren des Gehäuses (10) geschützt ist. b. Die Folie hat eine Ringform. 9. Electrochemical energy storage element according to claim 8 with at least one of the following additional features: a. The film covers the edge of the opening, the edge of the pole disk (14) and the gap therebetween, which is filled with the electrically insulating material (15), so that the material (15) arranged in the gap between the inner edge and the outer edge is protected from contact with an electrolyte inside the housing (10). b. The film has a ring shape. 10. Elektrochemisches Energiespeicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. Der Elektroden-Separator-Verbund (101) umfasst mindestens eine Anode (103) und mindestens eine Kathode (102), wobei die mindestens eine Anode (103) oder die mindestens eine Kathode (102) elektrisch mit der Polscheibe (14) kontaktiert ist. b. Der Elektroden-Separator-Verbund (101) ist ein gestapelter Elektroden-Separator- Verbund. c. Der Elektroden-Separator-Verbund ist ein gewickelter Elektroden-Separator-Ver- bund. d. Das elektrochemische Energiespeicherelement (100) ist eine Lithium-Ionen-Zelle. e. Das elektrochemische Energiespeicherelement (100) ist eine Natrium-Ionen-Zelle. 10. Electrochemical energy storage element according to one of the preceding claims with at least one of the following additional features: a. The electrode-separator assembly (101) comprises at least one anode (103) and at least one cathode (102), wherein the at least one anode (103) or the at least one cathode (102) is electrically contacted with the pole disk (14). b. The electrode-separator assembly (101) is a stacked electrode-separator assembly. c. The electrode-separator assembly is a wound electrode-separator assembly. d. The electrochemical energy storage element (100) is a lithium-ion cell. e. The electrochemical energy storage element (100) is a sodium-ion cell. 11. Verfahren zur Herstellung eines elektrochemischen Energiespeicherelements (100), insbesondere in Form einer Knopfzelle, mit einem Gehäuse (10) und mit mindestens einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Elektroden-Separator-Verbund (101, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a. Es werden ein becherförmiges Gehäuseteil (11) mit einem Boden (11a), einer umlaufenden Seitenwand (11 b) und einer Öffnung, sowie ein Deckelteil (12) für das Gehäuse (10) des elektrochemischen Energiespeicherelements (100) bereitgestellt. b. Zur Bereitstellung des Gehäuseteils (11) wird eine Polscheibe (14) in einer Durchbrechung im Boden (11a) des Gehäuseteils (11) oder in einer Durchbrechung im Deckelteil (12) fixiert, so dass ein elektrisch isolierendes Material (15) einen Spalt zwischen der Polscheibe (14) und dem Rand der Durchbrechung ausfüllt. c. In das becherförmige Gehäuseteil (11) wird mindestens ein Elektroden-Separator- Verbund (101) eingebracht. d. Eine der Elektroden des Elektroden-Separator-Verbunds (101) wird elektrisch mit dem Deckelteil (12) und/oder dem becherförmigen Gehäuseteil (11) außerhalb des Bereichs der Polscheibe (14) und die andere der Elektroden wird elektrisch mit der Polscheibe (14) kontaktiert. e. Vor oder nach der elektrischen Kontaktierung der Elektroden wird die Öffnung des becherförmigen Gehäuseteils (11) mit dem Deckelteil (12) verschlossen. 11. Method for producing an electrochemical energy storage element (100), in particular in the form of a button cell, with a housing (10) and with at least one electrode-separator assembly (101) arranged within the housing, comprising the following method steps: a. A cup-shaped housing part (11) with a base (11a), a circumferential side wall (11b) and an opening, as well as a cover part (12) for the housing (10) of the electrochemical energy storage element (100) are provided. b. To provide the housing part (11), a pole disk (14) is fixed in an opening in the base (11a) of the housing part (11) or in an opening in the cover part (12), so that an electrically insulating material (15) fills a gap between the pole disk (14) and the edge of the opening. c. At least one electrode-separator assembly is inserted into the cup-shaped housing part (11). (101) is introduced. d. One of the electrodes of the electrode-separator assembly (101) is electrically contacted with the cover part (12) and/or the cup-shaped housing part (11) outside the area of the pole disk (14) and the other of the electrodes is electrically contacted with the pole disk (14). e. Before or after the electrical contacting of the electrodes, the opening of the cup-shaped housing part (11) is closed with the cover part (12). 12. Verfahren nach Anspruch 11, umfassend den folgenden zusätzlichen Verfahrensschritt: a. Das Verschließen der Öffnung des becherförmigen Gehäuseteils (11) mit dem Deckelteil (12) erfolgt durch Verschweißen, insbesondere durch Laser-Schweißen. 12. Method according to claim 11, comprising the following additional method step: a. The opening of the cup-shaped housing part (11) is closed with the cover part (12) by welding, in particular by laser welding. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12 mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. Der Elektroden-Separator-Verbund (101) wird mit einem Elektrolyten versetzt. 13. Method according to claim 11 or claim 12 with the following additional feature: a. The electrode-separator assembly (101) is mixed with an electrolyte.
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