DE102009035454A1

DE102009035454A1 - Battery single cell

Info

Publication number: DE102009035454A1
Application number: DE102009035454A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl.-Ing. Dr. Schröter; Jens Dr.-Ing. Meintschel; Rainer Dr. Kaufmann; Claus-Rupert Dr.-Ing. Hohenthanner; Sören Dipl.-Ing. Trantow; Heike Dipl.-Ing. Schöne; Jörg Dipl.-Chem. Dr. Kaiser
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-03
Also published as: WO2011012205A1

Abstract

Eine Batterieeinzelzelle (1) ist mit einem Rahmen (2) und zwei den Rahmen (2) in Stapelrichtung verschließenden Hüllblechen (3, 4) versehen. Erfindungsgemäß sind im Bereich des Rahmens (2) und im Bereich wenigstens eines der Hüllbleche (4) Mittel (10, 11) zur Positionierung des wenigstens einen Hüllblechs (4) gegenüber dem Rahmen (2) ausgebildet.A single battery cell (1) is provided with a frame (2) and two cladding sheets (3, 4) closing the frame (2) in the stacking direction. According to the invention, means (10, 11) for positioning the at least one cladding sheet (4) relative to the frame (2) are formed in the area of the frame (2) and in the area of at least one of the cladding sheets (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieeinzelzelle mit einem Rahmen und zwei den Rahmen verschließenden Hüllblechen.The The invention relates to a battery single cell with a frame and two enveloping plates closing the frame.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Batterien bekannt, welche durch einen Stapel von bipolaren Batterieeinzelzellen gebildet sind. Die Batterieeinzelzellen werden dabei aufeinander gestapelt und typischerweise miteinander verspannt, sodass auf der einen Seite des Stapels der Batterieeinzelzellen der eine Batteriepol zu liegen kommt, während auf der anderen Seite des Stapels der Batterieeinzelzellen der andere Batteriepol liegt. Derartige Batterieeinzelzellen werden beispielsweise in der älteren deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2007 063 181.4 beschrieben. Die Batterieeinzelzellen sind dabei als so genannte Rahmenflachzellen ausgebildet, welche zwei metallische Hüllbleche aufweisen. Die metallischen Hüllbleche sind durch einen isolierenden Rahmen elektrisch voneinander getrennt. Sie dienen einerseits als die Pole der Batterieeinzelzelle, andererseits als Wärmeleitbleche, welche in der Batterie entstehende Abwärme nach außerhalb der Batterieeinzelzelle ableiten. Dort können die metallischen Hüllbleche beispielsweise mit einer Kühleinrichtung in Verbindung stehen, welche typischerweise von einer Kühlflüssigkeit oder dem Klimakühlmittel einer Klimaanlage aktiv gekühlt wird.Batteries are known from the general state of the art which are formed by a stack of bipolar battery individual cells. The battery individual cells are stacked on top of each other and are typically clamped together, so that one battery pole comes to rest on one side of the stack of battery cells, while the other battery pole lies on the other side of the stack of battery cells. Such battery individual cells, for example, in the earlier German application with the file number DE 10 2007 063 181.4 described. The individual battery cells are designed as so-called frame flat cells, which have two metallic cladding sheets. The metallic cladding sheets are electrically separated from each other by an insulating frame. They serve on the one hand as the poles of the single battery cell, on the other hand as Wärmeleitbleche, which derive in the battery resulting waste heat to the outside of the battery single cell. There, the metal cladding sheets may, for example, communicate with a cooling device, which is typically actively cooled by a cooling liquid or the air-conditioning coolant of an air-conditioning system.

Im Inneren der Batterieeinzelzelle, also zwischen den Hüllblechen und umgeben von dem elektrisch isolierenden Rahmen, sind die elektrochemisch wirksamen Materialien angeordnet. Diese bestehen typischerweise aus einem Stapel von Elektroden und einem flüssigen oder gelartigen Elektrolyt. Dieser Elektrodenstapel weist Anoden- und Kathodenfolien auf, welche mit einem dazwischen angeordneten, elektrisch isolierenden Separator voneinander getrennt, abwechselnd übereinander gestapelt sind. An den Rändern der metallischen Folien stehen auf der einen Seite die Anodenfolien über, auf der anderen Seite die Kathodenfolien. Diese in der oben genannten Anmeldung als Stromfahnen bezeichneten Bereiche sind dann entsprechend miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise durch eine Schweißung erfolgen, wie es in der oben genannten Schrift beschrieben wird. Außerdem sind diese Bereiche als Anschlussbereiche des Elektrodenstapels mit dem jeweiligen Hüllblech elektrisch verbunden. Auch dies kann gemäß der genannten Anmeldung durch Verschweißen erfolgen. Die Batterieeinzelzelle wird dann über den Rahmen und die beiden Hüllbleche entsprechend komplettiert und fertig montiert. Dabei wird die Batterieeinzelzelle dicht gegenüber der Umgebung verschlossen. In das Innere des Rahmens wird dann ein entsprechender Elektrolyt eingefüllt, welcher zusammen mit dem Stapel der Elektroden den chemisch aktiven Teil der Batterieeinzelzelle bildet. Bei Lithium-Ionen-Batterien bestehen die Anoden- bzw. Kathodenfolien typischerweise aus Aluminium- bzw. Kupferfolien und als Elektrolyt wird typischerweise ein flüssiger Lithium-Ionen enthaltender Elektrolyt eingesetzt.in the Inside the battery single cell, so between the Hüllblechen and surrounded by the electrically insulating frame, are the electrochemical arranged effective materials. These typically exist from a stack of electrodes and a liquid or gel-like electrolyte. This electrode stack has anode and Cathode foils, which arranged with an intermediate, electrically insulating separator separated from each other, alternately one above the other are stacked. At the edges of the metallic foils stand on one side of the anode foils, on the other side the cathode foils. These in the above application Areas designated as current flags are then corresponding to one another connected. This can be done, for example, by welding take place, as described in the above-mentioned document. In addition, these areas are used as connection areas of the Electrode stack with the respective cover plate electrically connected. This too can be according to the cited Registration by welding done. The single battery cell will then match over the frame and the two cladding sheets completed and assembled. This is the single battery cell closed tightly to the environment. In the interior The frame is then filled with a corresponding electrolyte, which together with the stack of electrodes the chemically active part the battery single cell forms. For lithium-ion batteries exist the anode or cathode foils typically made of aluminum or Copper foils and as electrolyte is typically a liquid Lithium ion-containing electrolyte used.

Die Hüllbleche derartiger Batterieeinzelzellen, welche auch als Rahmenflachzellen bezeichnet werden, sind typischerweise eben ausgeführt und weisen allenfalls auf einer Seite eine Abkantung auf, welche im Bereich der Seitenfläche des Rahmens zu liegen kommt, und welche zur Ableitung von Wärme über die Hüllbleche an die Kühleinrichtung dient. Dies hat bei der Montage der Batterieeinzelzellen den Nachteil, dass die planaren Hüllbleche ohne zusätzliche Vorrichtung nicht oder nur schwer auf dem Rahmen ausgerichtet werden können, beispielsweise zum Verschließen der Batteriezelle mittels eines Heißpressverfahrens. Insbesondere wenn das Heißpressverfahren in einem Vakuum oder einer Schutzgasatmosphäre stattfindet, ist dies ein besonderer Nachteil, da eine aufwändige Positionierung erst im Bereich der Heißpressvorrichtung über eine entsprechende Positionierungshilfe erfolgen kann.The Shrouds of such battery cells, which also termed frame flat cells are typically planar executed and have at most on one side a fold on which lie in the area of the side surface of the frame comes, and which for the dissipation of heat over the cladding sheets serves for the cooling device. this has when mounting the battery cells the disadvantage that the planar cladding without additional device difficult or impossible to align on the frame, for example, to close the battery cell by means a hot pressing process. Especially when the hot pressing process takes place in a vacuum or a protective gas atmosphere, This is a particular disadvantage, as a complex positioning only in the area of the hot pressing device over a corresponding positioning help can be done.

Kommt es bei der Herstellung der Batterieeinzelzellen zu einem Versatz der Teile untereinander, beispielsweise durch überstehende oder zurückstehende Hüllbleche, so führt dies zu enormen Schwierigkeiten beim Verbauen der Batterieeinzelzellen zu der Batterie. So kann beispielsweise die Stapelung der Batterieeinzelzellen entsprechend gestört werden, sodass der Kontakt der Batterieeinzelzellen mit der Kühleinrichtung gestört wird, und dass die elektrische Kontaktierung der Batterieeinzelzellen nicht wie geplant funktioniert. Dies kann bis zu einer Schädigung der einzelnen Batterieeinzelzellen beispielsweise durch mangelnde Kühlung, durch Kurzschluss oder dergleichen führen.comes it in the manufacture of the battery cells to an offset the parts with each other, for example by supernatant or falling cover sheets, so leads This leads to enormous difficulties in installing the battery individual cells to the battery. For example, the stacking of individual battery cells be disturbed accordingly, so that the contact of the battery individual cells is disturbed with the cooling device, and that the electrical contact of the battery individual cells not as planned works. This can lead to damage to the individual Single battery cells, for example due to lack of cooling, lead by short circuit or the like.

Es ist daher die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, eine Batterieeinzelzelle mit einem Rahmen und zwei den Rahmen in Stapelrichtung verschließenden Hüllblechen zu schaffen, welche schnell und einfach montiert werden kann, ohne dass Schädigungen zu befürchten sind.It is therefore the object of the present invention, a single battery cell with a frame and two closing the frame in the stacking direction To create cladding, which mounted quickly and easily can be without fear of damage are.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich außerdem aus den Unteransprüchen.According to the invention this object by the characterizing part of claim 1 mentioned features solved. Advantageous embodiments give the solution of the invention also from the dependent claims.

Dadurch, dass erfindungsgemäß im Bereich des Rahmens und im Bereich wenigstens eines der Hüllbleche Mittel zur Positionierung des wenigstens einen Hüllblechs gegenüber dem Rahmen ausgebildet sind, kann auf externe Vorrichtungen zur Positionierungshilfe gänzlich verzichtet werden. Die entsprechenden Mittel sind am Rahmen selbst und an wenigstens einem der Hüllbleche so angeordnet, dass diese beim Aufeinanderlegen die gewünschte Position automatisch korrekt einnehmen. Damit kann erreicht werden, dass die Batterieeinzelzelle bereits in einem lose gestapelten Zustand mit einer positionsgenauen Anordnung des Rahmens und des wenigstens einen mit den entsprechenden Mitteln versehenen Hüllblechs vorliegt. Damit kann die lose gestapelte Batterieeinzelzelle einfach und sicher montiert werden und, beispielsweise durch ein Heißpressverfahren, verschlossen werden.Because according to the invention, in the region of the frame and in the region of at least one of the enveloping plates, means for positioning the at least one enveloping plate relative to the frame are formed, it is entirely possible to dispense with external devices for positioning aid. The corresponding funds are on the frame itself and on at least one of the Hüllbleche arranged so that they occupy the desired position automatically when stacked. It can thus be achieved that the single battery cell is already present in a loosely stacked state with a positionally accurate arrangement of the frame and the at least one cover plate provided with the corresponding means. Thus, the loosely stacked single battery cell can be easily and safely mounted and, for example, by a hot pressing process, sealed.

Grundsätzlich sind dabei verschiedene Arten von Mitteln zur Positionierung des wenigstens einen Hüllbleches gegenüber dem Rahmen denkbar. So können beispielsweise gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung entsprechende Nuten und/oder Ausnehmungen in dem Rahmen ausgebildet sein, in welche korrespondierende umgeformte Bereiche des Hüllblechs eingreifen. Diese Bereiche könnten beispielsweise abgekantete Kanten oder Laschen des Hüllblechs sein, ebenso wie eingeprägte Vertiefungen oder dergleichen.in principle There are different types of positioning devices for this purpose at least one Hüllbleches against the frame conceivable. For example, according to a Favorable embodiment of the invention corresponding grooves and / or Recesses are formed in the frame, in which corresponding engage deformed areas of the cladding. These areas could for example, bevelled edges or tabs of the Hüllblechs be as well as impressed depressions or the like.

Selbstverständlich ist dieser Aufbau auch anders herum denkbar, sodass beispielsweise am Rahmen entsprechende Erhebungen ausgebildet werden, welche in korrespondierende Ausnehmungen an dem wenigstens einen Hüllblech eingreifen. Dies könnte beispielsweise durch geeignete Erhebungen am Rahmen erfolgen, welche in ausgestanzte Nuten oder Öffnungen des jeweiligen Hüllblechs eingreifen.Of course this structure is also conceivable the other way round, so for example on the frame appropriate surveys are formed, which in corresponding recesses on the at least one Hüllblech intervention. This could be done, for example, by appropriate Bumps are made on the frame, which in punched-out grooves or openings engage the respective cover plate.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Mittel einerseits am Rahmen ausgebildete Ausnehmungen und andererseits korrespondierende Anbauteile an dem wenigstens einen Hüllblech aufweisen. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Hüllbleche unverändert zu belassen, insbesondere um eine entsprechend saubere plane Oberfläche der Hüllbleche zu erhalten, welche dann beim Stapeln der Batterieeinzelzellen zu der Batterie diese kontaktiert.In a particularly advantageous embodiment of the invention can It should be provided that the funds trained on the one hand on the frame Recesses and on the other hand corresponding attachments on the have at least one cladding. This structure allows it to leave the cladding unchanged, in particular a correspondingly clean flat surface of the cladding which then when stacking the battery cells to the battery contacts them.

In einer besonders günstigen Weiterbildung hiervon ist es vorgesehen, dass die Anbauteile an dem wenigstens einen Hüllblech an das Hüllblech angespritzt sind. Die Anbauteile können also, beispielsweise aus einem thermoplastischen Material, an das entsprechende Hüllblech angespritzt werden. Da beim Anspritzen in einer Spritzgussmaschine entsprechende Anschläge für das Hüllblech vorhanden sind, kann somit eine exakte Positionierung der angespritzten Anbauteile an dem Hüllblech erreicht werden. Damit können die Anbauteile ohne weiteren Aufwand und ohne eine weitere Positionierungsvorrichtung punktgenau an dem Hüllblech angebracht werden und können den erfindungsgemäßen Zweck der Mittel zur Positionierung des Hüllblechs gegenüber dem Rahmen erfüllen.In a particularly favorable development of this is it provided that the attachments to the at least one Hüllblech are sprayed onto the cladding. The attachments can So, for example, from a thermoplastic material to the corresponding Hüllblech be sprayed. Since when spraying in a Injection molding machine corresponding stops for the cladding are present, thus an exact positioning the molded attachments are achieved on the Hüllblech. Thus, the attachments without further effort and without another positioning device pinpoint on the Hüllblech be attached and can the inventive Purpose of the means for positioning the cladding opposite to fulfill the framework.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aufbaus ist es ferner vorgesehen, dass der Rahmen an eines der Hüllbleche angespritzt ist, wobei das andere der Hüllbleche die Mittel aufweist. Dieser Aufbau hat vergleichbare Vorteile wie die eben dargestellte Ausführungsform, dieses Mal jedoch hinsichtlich des Rahmens. Auch beim Anspritzen des Rahmens an eines der Hüllbleche kann erreicht werden, dass die Positionierung des Hüllblechs in der Spritzgussmaschine zuverlässig erfolgt. Der entsprechende Rahmen wird dann an dieses Hüllblech angespritzt, beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial. Die in dem Rahmen integrierten Mittel zur Positionierung des anderen Hüllblechs sind dabei durch den Aufbau der Spritzgussmaschine ebenfalls sicher und zuverlässig in der gewünschten Position angeordnet.In a particularly favorable embodiment of the invention Structure, it is further provided that the frame on one of the Hüllbleche molded, with the other of the cladding means having. This structure has comparable advantages as the same illustrated embodiment, but this time in terms of the frame. Also when molding the frame to one of the cover plates can be achieved that the positioning of the cladding Reliable in the injection molding machine. The corresponding Frame is then molded onto this Hüllblech, for example made of a thermoplastic material. The ones in the frame integrated means for positioning the other cladding are also safe by the construction of the injection molding machine and reliably arranged in the desired position.

Dieser Aufbau wird nun mit der soeben beschriebenen Ausführungsvariante, nämlich dem als Mittel zur Positionierung an das andere Hüllblech angespritzten Anbauteilen kombiniert, so kann ein sehr einfacher und effizienter Ablauf bei der Herstellung und Montage der Batterieeinzelzelle erreicht werden, da bereits beide Hüllbleche samt Rahmen und geeigneten Mitteln zur Positionierung der Hüllbleche gegenüber dem Rahmen durch das Anspritzen des Rahmen bzw. der Anbauteile hergestellt werden können. Ein solcher Aufbau ermöglicht mit minimalem Aufwand, eine sichere Positionierung des ersten Hüllblechs gegenüber seinem angespritzten Rahmen und die punktgenaue Anordnung der entsprechenden Mittel zur Positionierung des anderen Hüllblechs. Die so konstruierte Batterieeinzelzelle kann dann sehr einfach und effizient fertig montiert werden, ohne dass ein Überstehen von Hüllblechen zu den eingangs geschilderten Problemen führen kann.This Construction will now be with the embodiment just described, namely as a means of positioning to the other Cover sheet metal molded attachments combined, so can a very simple and efficient process in the production and Assembly of the single battery cell can be achieved because already both Covering plates including frames and suitable positioning means the cladding opposite the frame by the Injection of the frame or attachments can be made. Such a construction allows a minimum of effort secure positioning of the first cladding opposite its molded frame and the pinpoint arrangement of the corresponding Means for positioning the other cover sheet. The way Constructed single battery cell can then be very simple and efficient Ready to be assembled without having to survive from cladding can lead to the problems described above.

Die erfindungsgemäße Batterieeinzelzelle ist insbesondere zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf der Basis von Lithium-Ionen-Technologie geeignet. Grundsätzlich ist ihr Einsatz jedoch auch bei der Herstellung von anderen Batterien denkbar.The battery single cell according to the invention is particular suitable for the production of high-performance batteries based on lithium-ion technology. In principle, however, their use is also in the production conceivable from other batteries.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert werden.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the remaining subclaims and from the exemplary embodiments, which are explained in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine Explosionsdarstellung einer Batterieeinzelzelle gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform; 1 an exploded view of a single battery cell according to the invention in a first embodiment;

2 die Darstellung gemäß 1 aus einem anderen Blickwinkel; 2 the representation according to 1 from a different angle;

3 eine Explosionsdarstellung einer Batterieeinzelzelle gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform; und 3 an exploded view of a single battery cell according to the invention in a second embodiment; and

4 eine Explosionsdarstellung einer Batterieeinzelzelle gemäß der Erfindung in einer dritten Ausführungsform. 4 an exploded view of a single battery cell according to the invention in a third embodiment.

In 1 ist eine Explosionsdarstellung einer Batterieeinzelzelle 1 zu erkennen. Diese Batterieeinzelzelle 1 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als bipolare Batterieeinzelzelle 1 ausgeführt. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Rahmen 2, welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Hüllblech 3, beispielsweise der Anodenseite, fest verbunden ist. Der Rahmen 2 kann dabei mit dem Hüllblech 3 verklebt oder verschweißt sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Rahmen 2 in einem Spritzgussverfahren direkt an das Hüllblech 3 angespritzt ist. Dieser bevorzugte Aufbau mit dem an das Hüllblech 3 angespritzten Rahmen 2 kann über ein zweites Hüllblech 4 entsprechend verschlossen werden. Der Aufbau wird dann von einem aus einem Elektrodenstapel 5 in an sich bekanntem Aufbau komplettiert. Dieser Elektrodenstapel 5 weist zwei Anschlussbereiche 6 auf, welche jeweils mit dem entsprechenden Hüllblech 3, 4 elektrisch verbunden werden. Der Elektrodenstapel 5 selbst ist dabei aus Anodenfolien, Kathodenfolien und dazwischen angeordneten Separatoren analog dem eingangs genannten Stand der Technik aufgebaut.In 1 is an exploded view of a single battery cell 1 to recognize. This single battery cell 1 is in the embodiment shown here as a bipolar battery single cell 1 executed. It essentially consists of a frame 2 , which in the embodiment shown here with a first Hüllblech 3 , For example, the anode side, is firmly connected. The frame 2 can do this with the Hüllblech 3 glued or welded. However, it is also conceivable that the frame 2 in an injection molding process directly to the cladding 3 is injected. This preferred construction with the to the Hüllblech 3 molded frame 2 Can be over a second cladding 4 be closed accordingly. The assembly is then one of an electrode stack 5 completed in a known per se construction. This electrode stack 5 has two connection areas 6 on, which in each case with the appropriate cover sheet 3 . 4 be electrically connected. The electrode stack 5 itself is constructed of anode foils, cathode foils and interposed separators analogous to the prior art mentioned above.

In der Darstellung der 1 ist außerdem eine Abkantung 7 im Bereich des zweiten Hüllblechs 4, hier beispielsweise des Kathodenblechs, zu erkennen. Diese Abkantung 7, welche am Anodenblech 3 ebenso vorhanden, jedoch in der Darstellung der 1 nicht direkt zu erkennen ist, ist dabei so ausgeführt, dass diese eine möglichst große Berührungsfläche mit einer Kühleinrichtung ermöglicht, an welcher entstehende Wärme aus der Batterieeinzelzelle 1 über die Hüllbleche 3, 4 entsprechend abgeleitet wird. Die Abkantungen 7 der Hüllbleche 3 und 4 sind dabei so ausgeführt, dass sie in der Darstellung der 1 auf der unteren Seitenkante des Rahmens 2 so nebeneinander zu liegen kommen, dass sie keinen elektrischen Kontakt zueinander aufweisen. Der Aufbau der Batterieeinzelzelle 1 in bipolarer Bauweise, bei dem das eine Hüllblech 3 den einen Pol der Batterieeinzelzelle bildet und das andere Hüllblech 4 den anderen Pol derselben, würde bei einer solchen Berührung der Abkantungen 7 zu einem Kurzschluss führen.In the presentation of the 1 is also a fold 7 in the region of the second cover plate 4 , here, for example, the cathode plate to recognize. This fold 7 , which on the anode sheet 3 also available, but in the presentation of 1 is not directly recognizable, it is designed so that this allows the largest possible contact surface with a cooling device on which resulting heat from the battery single cell 1 over the cladding 3 . 4 is derived accordingly. The bends 7 the cladding 3 and 4 are executed in such a way that they are in the representation of the 1 on the lower side edge of the frame 2 so they lie next to each other, that they have no electrical contact with each other. The construction of the single battery cell 1 in bipolar design, in which the one Hüllblech 3 the one pole of the battery single cell forms and the other cover plate 4 the other pole of the same, would be at such a touch of the bends 7 lead to a short circuit.

Außerdem sind in der Darstellung der 1 im Bereich des zweiten Hüllblechs 4 entsprechende Anbauteile 8 zu erkennen. Diese können, ähnlich wie der Rahmen 2 an das erste Hüllblech 3, an das zweite Hüllblech 4 angespritzt sein. Alternativ dazu wäre jedoch auch ein entsprechendes Verkleben oder dergleichen denkbar. In der Darstellung der 2 ist derselbe Aufbau nun aus einem anderen Blickwinkel zu erkennen. Hierbei ist zu sehen, dass zu den Anbauteilen 8 auf dem zweiten Hüllblech 4 korrespondierende Ausnehmungen 9 im Bereich des Rahmens 2 existieren. Diese Ausnehmungen 9 sind dabei exakt so ausgebildet, dass sie die Anbauteile 8 an dem zweiten Hüllblech 4 beim Zusammenfügen der Hüllbleche entsprechend aufnehmen. Dieses Zusammenwirken der Anbauteile 8 und der Ausnehmungen 9 als Mittel zur Positionierung des zweiten Hüllblechs 4 gegenüber dem Rahmen 2 ermöglicht es, diesen bei der Montage ohne zusätzliche Hilfsmittel sicher gegenüber dem Rahmen 2 zu positionieren. Um das Zusammensetzen zu erleichtern, können an den Anbauteilen 8 und/oder den Ausnehmungen 9 entsprechende Fasen vorgesehen werden, welche helfen, die Bauteile in die endgültige Position zu bewegen. Nach dem losen Zusammenlegen, bei welchem die Anbauteile 8 und die Ausnehmungen 9 die Positionierung des zweiten Hüllblechs 4 gegenüber dem Rahmen 2 sicherstellen, entsteht also ein Aufbau, welcher lediglich noch verschlossen werden muss, um zur fertigen Batterieeinzelzelle 1 zu gelangen. Durch die als Mittel zur Positionierung genutzten Anbauteile 8 und Ausnehmungen 9 kann somit ohne zusätzliche Bauteile und Montageschritte zur Ausrichtung des zweiten Hüllblechs 4 eine zuverlässige Positionierung desselben gegenüber dem Rahmen 2 erreicht werden.In addition, in the presentation of the 1 in the region of the second cover plate 4 corresponding attachments 8th to recognize. These can be similar to the frame 2 to the first cover plate 3 , to the second cover plate 4 be sprayed. Alternatively, however, a corresponding gluing or the like would be conceivable. In the presentation of the 2 the same structure can now be seen from a different angle. Here it can be seen that to the attachments 8th on the second cover plate 4 corresponding recesses 9 in the frame 2 exist. These recesses 9 are exactly designed so that they are the attachments 8th on the second cover plate 4 pick up when assembling the covers. This interaction of attachments 8th and the recesses 9 as means for positioning the second cover sheet 4 opposite the frame 2 makes it possible to secure it to the frame during assembly without additional aids 2 to position. To facilitate the assembly, can be attached to the attachments 8th and / or the recesses 9 appropriate chamfers are provided, which help to move the components in the final position. After loose assembly, in which the attachments 8th and the recesses 9 the positioning of the second cover sheet 4 opposite the frame 2 ensure, therefore, creates a structure that only needs to be closed to the finished single battery cell 1 to get. By the attachments used as a means of positioning 8th and recesses 9 can thus without additional components and assembly steps for aligning the second Hüllblechs 4 a reliable positioning of the same relative to the frame 2 be achieved.

Insbesondere das über eine große Strecke des Hüllblechs 4 verlaufende Anbauteil 8 weist dabei einen zusätzlichen Effekt auf. Das Anbauteil 8 darf nicht über die gesamte Höhe des Rahmens 2 ausgeführt sein, da es später über dem entsprechenden Anschlussbereich 6 des Elektrodenstapels 5 mit dem anderen Hüllblech 3 zu liegen kommt. Allerdings kann es annähernd die gesamte zur Verfügung stehende freie Höhe ausfüllen. Dies hat den Vorteil, dass entsprechende Leerräume im Inneren der Batterieeinzelzelle 1 reduziert werden können. Um nämlich eine sichere Benetzung der Elektroden des Elektrodenstapels 5 mit dem benötigten Elektrolyt sicherzustellen, muss so viel Elektrolyt in die Batterieeinzelzelle 1 eingefüllt werden, dass neben der Benetzung der Elektrodenfolien auch ein Auffüllen der verbleibenden Hohlräume erreicht wird, um zu verhindern, dass Elektrolyt sich im Bereich dieser Hohlräume sammelt und Teile der Elektroden nicht benetzt sind. Durch den hier dargestellten Aufbau des Rahmens 2 und der Anbauteile 8 sowie der Positionierung der mit ihnen korrespondierenden Ausnehmungen 9 wird jedoch erreicht, dass die verbleibenden Hohlräume weitgehend durch Teile des Rahmens bzw. die Anbauteile 8 ausgefüllt werden. Damit ist das Leervolumen in diesem in 1 und 2 dargestellten Aufbau der Batterieeinzelzelle 1 deutlich reduziert. Damit kann die Menge an in die Batterieeinzelzelle 1 eingebrachtem Elektrolyt entsprechend reduziert werden, sodass neben der einfachen und effizienten Montage der Batterieeinzelzelle 1 außerdem kostenintensiver Elektrolyt eingespart werden kann.In particular that over a large distance of the Hüllblechs 4 extending attachment 8th has an additional effect. The attachment 8th may not over the entire height of the frame 2 be executed since it later over the corresponding connection area 6 of the electrode stack 5 with the other cover sheet 3 to come to rest. However, it can fill almost the entire available free height. This has the advantage that corresponding voids inside the battery single cell 1 can be reduced. Namely, a safe wetting of the electrodes of the electrode stack 5 Ensuring the required electrolyte requires so much electrolyte into the battery's single cell 1 be filled, that in addition to the wetting of the electrode films, a filling of the remaining cavities is achieved to prevent electrolyte from collecting in the region of these cavities and parts of the electrodes are not wetted. Due to the structure of the frame shown here 2 and the attachments 8th as well as the positioning of the corresponding recesses 9 However, it is achieved that the remaining cavities largely through parts of the frame or the attachments 8th fill out. This is the void volume in this in 1 and 2 shown construction of the single battery cell 1 significantly reduced. This allows the amount of in the single cell battery 1 reduced accordingly introduced electrolyte so that in addition to the simple and efficient assembly of the battery single cell 1 In addition, costly electrolyte can be saved.

In der Darstellung der 3 ist eine alternative Ausführungsform der entsprechenden Mittel zur Positionierung des zweiten Hüllblechs 4 gegenüber dem Rahmen 3 zu erkennen. Ansonsten ist der Aufbau der 3 identisch zu dem der 1 zu verstehen. Das zweite Hüllblech 4 weist an drei seiner Seitenkanten Zentrierzungen 10 auf, welche aus abgekanteten Teilelementen des Hüllblechs 4 bestehen. Bei der Montage des Hüllblechs 4 auf dem Rahmen 2 greifen diese Zentrierzungen 10 in entsprechende Nuten bzw. Ausnehmungen 11 ein, sodass die Kombination aus Zentrierzungen 10 und Nuten 11 als Mittel zur sicheren Positionierung des zweiten Hüllblechs 4 gegenüber dem Rahmen 2 dient.In the presentation of the 3 is an alternative embodiment of the corresponding means for positioning the second cover sheet 4 opposite the frame 3 to recognize. Otherwise, the structure of the 3 identical to that of 1 to understand. The second cover sheet 4 has centering tongues on three of its side edges 10 on, which consists of folded sub-elements of the Hüllblechs 4 consist. When mounting the cover plate 4 on the frame 2 grab these centering tongues 10 in corresponding grooves or recesses 11 a, so the combination of centering tongues 10 and grooves 11 as a means for secure positioning of the second cover sheet 4 opposite the frame 2 serves.

In der Darstellung der 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufbaus der Batterieeinzelzelle 1 zu erkennen. Anstelle des bisher beschriebenen an das erste Hüllblech 3 angespritzten Rahmens 2, ist der Rahmen 2 aus elektrisch isolierendem Material hier als eigenständiges Bauteil ausgeführt. Dementsprechend sind geeignete Mittel zur Positionierung der Hüllbleche 3, 4, in diesem Fall in Form von Zentrierzungen 10, an beiden Hüllblechen 3, 4 entsprechend ausgebildet. Die Zentrierzungen 10 der beiden Hüllbleche 3, 4 greifen dabei jeweils in eigene Nuten 11 im Bereich des Rahmens 2 ein. Aufgrund der bipolaren Ausführung der dargestellten Batterieeinzelzelle 1 weisen die einzelnen Hüllbleche 3, 4 unterschiedliche Polaritäten auf. Die entsprechenden Nuten 11 in dem Rahmen 2 sind also um einen gewissen Wert voneinander zu beabstanden, sodass es nicht zu einem Berühren der Zentrierzungen 10 der beiden Hüllbleche 3, 4 kommen kann, was einen Kurschluss der Batterieeinzelzelle 1 verursachen würde. Auch dieser Aufbau, bei dem beide Hüllbleche 3, 4 über entsprechende Mittel zur Positionierung, in diesem Fall Zentrierzungen 10, welche mit den entsprechenden Nuten 11 im Rahmen 2 korrespondieren, verfügen, wird durch ein loses Stapeln eine sichere Positionierung der Hüllbleche 3, 4 gegenüber dem Rahmen 2 erreicht. In einem anschließenden Fügeschritt, beispielsweise einem Heißverpressen der Bauteile, kann dann eine sichere und positionsgenaue Montage der Batterieeinzelzelle 1 erreicht werden.In the presentation of the 4 is another alternative embodiment of the construction of the battery single cell according to the invention 1 to recognize. Instead of the previously described to the first cladding 3 molded frame 2 , is the frame 2 made of electrically insulating material here as an independent component. Accordingly, suitable means for positioning the Hüllbleche 3 . 4 , in this case in the form of Zentrierzungen 10 , on both cladding sheets 3 . 4 trained accordingly. The centering tongues 10 the two cladding sheets 3 . 4 in each case grab their own grooves 11 in the frame 2 one. Due to the bipolar design of the battery single cell shown 1 Show the individual cladding 3 . 4 different polarities. The corresponding grooves 11 in the frame 2 are therefore spaced apart from each other by a certain value, so that it does not come to a touch of Zentrierzungen 10 the two cladding sheets 3 . 4 can come, what a short circuit of the battery single cell 1 would cause. Also, this structure, in which both envelopes 3 . 4 via corresponding means for positioning, in this case centering tongues 10 , which with the corresponding grooves 11 as part of 2 Corresponding, is by a loose stacking a secure positioning of the Hüllbleche 3 . 4 opposite the frame 2 reached. In a subsequent joining step, for example, a hot pressing of the components, then a safe and positionally accurate mounting of the battery single cell can 1 be achieved.

Die beschriebenen Varianten mit den Zentrierzungen 10 und den korrespondierenden Nuten 11 bzw. mit den Anbauteilen 8 und den korrespondierenden Ausnehmungen 9 können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, sodass Aufbauten mit einem der Hüllbleche 3, 4 oder beiden Hüllblechen 3, 4 mit den entsprechenden Mitteln realisiert werden können. Ferner wäre es selbstverständlich denkbar, andere Mittel zu realisieren, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnte der Rahmen 2 Erhebungen aufweisen, welche in korrespondierende, z. B. ausgestanzte Ausnehmungen des einen Hüllblechs oder bei einem Aufbau analog der dritten Ausführungsform auch in entsprechende Ausnehmungen in beiden Hüllblechen entsprechend eingreifen.The described variants with the centering tongues 10 and the corresponding grooves 11 or with the attachments 8th and the corresponding recesses 9 Of course, they can be combined with each other, so that superstructures with one of the cladding sheets 3 . 4 or both cladding sheets 3 . 4 can be realized with the appropriate means. Furthermore, it would of course be conceivable to realize other means without departing from the scope of the invention. For example, the frame could 2 Have surveys, which in corresponding, z. B. punched recesses of a Hüllblechs or in a structure analogous to the third embodiment also engage in corresponding recesses in both Hüllblechen accordingly.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102007063181 [0002]

Claims

Single battery cell with a frame and two cover plates closing the frame, characterized in that in the region of the frame ( 2 ) and in the region of at least one of the cladding sheets ( 3 . 4 ) Medium ( 8th . 9 ; 10 . 11 ) for positioning the at least one cover sheet ( 3 . 4 ) compared to the frame ( 2 ) are formed.

Single battery cell according to claim 1, characterized in that the means ( 9 . 10 . 11 ) in one piece with the at least one of the cladding sheets ( 3 . 4 ) on the one hand and the frame ( 2 ) are formed on the other hand.

Single battery cell according to claim 1 or 2, characterized in that the means on the one hand on the frame ( 2 ) formed grooves and / or recesses ( 9 . 11 ) and, on the other hand, corresponding deformed regions ( 10 ) on the at least one cladding sheet ( 3 . 4 ) exhibit.

Single battery cell according to claim 1 or 2, characterized in that the means ( 8th . 9 ; 10 . 11 ) on the one hand formed on the frame elevations and on the other hand corresponding recesses on the at least one Hüllblech ( 3 . 4 ) exhibit.

Single battery cell according to claim 1, characterized in that the means on the one hand on the frame ( 2 ) formed recesses ( 9 ) and on the other hand corresponding attachments ( 8th ) on the at least one cladding sheet ( 3 . 4 ) exhibit.

Single battery cell according to claim 5, characterized in that the attachments ( 8th ) on the at least one cladding sheet ( 3 . 4 ) formed of an electrically insulating material and on the Hüllblech ( 3 . 4 ) are fixed.

Single battery cell according to claim 5 or 6, characterized in that the attachments ( 8th ) on the at least one cladding sheet ( 3 . 4 ) to the cover plate ( 3 . 4 ) are sprayed.

Single battery cell according to one of claims 1 to 7, characterized in that the frame ( 2 ) with its resources ( 9 . 11 ) to one of the cladding sheets ( 3 . 4 ), wherein the other of the cover plates ( 4 . 3 ) the corresponding means ( 8th . 10 ) having.

Single battery cell according to one of claims 1 to 8, characterized by their implementation in lithium-ion technology.